Способ термического разрушения минеральных сред сверхзвуковой струей нагретого газа и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК E21C37/16 E21B7/14 

Изобретение касается способа термического разрушения минеральных сред, главным образом горных пород, сверх1 звуковой струей нагретого газа и устройства для осуществления способа и может быть использовано в четности для бурения скважин в крепких горных породах.

Известен способ тер№ ческого разрушения минеральных сред нагретой струей газа, которой сообщают высо-, кочастотные звуковые колебания для уменьшения энергоемкости разрушения, при этом источник колебаний образован несколькими концентрично расположенными канавками, выполненными на тор- . це корпуса сопла iQ.

Однако в этом случае поток дополнительной энергии формируется в виде волн, имеющих различные амплитуды и фазу колебаний, что приводит к заметным энергетическим потерям из-за внутреннего трения в газовой струе. При этом из всего энергетического спектра частот, эффективно используется лишь незначительная часть колебаний, частоты которых совпадают с частотой собственных колебаний яастиц разрушаемой минеральной среды.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо соб термического разрушения минеральных сред сверхзвуковой струей нагретого газа, в соответствии с которым газовую струю пропускают через полый резонатор .для усиления ее колебаний и направляют на разрушаеглую среду С2 .

10

Устройство,с помощью которого реализуется этот способ, содержит газогенератор с соплом для фокмирования истекающей струи газа и расположенный соосно соплу полый резонатор в

15 виде трубы, соединенный с корпусом газогенератора.

Известное устройство обеспечивает повышение температуры газовой струи на границе газ-минеральная

20 среда и, вследствие этого, повышение эффективности разрушения за счет усиления колебаний истекающей газовой струи З . ,

Цель изобретения заключается в .

25 дальнейшем повышении эффективности разрушения минеральных, сред.

Эта цель достигается тем, что резонатор перемещают в продольно.наравлении относительно истекающеЛ,

30 струи газа до иаступления резонанса между колебаниями струи и собственными колебаниями разрушаемой среды, который определяют визуальным путем ро результатам разрушения. В устройстве для осуществления способа резонатор соединен с газогенератором с возможностью осевого регулировочного перемещения относительно среза сопла. При этом резонатор соединен с корпусом газогенератора посредством резьбы. На чертеже показано устройство, используемое для осуществления спосо ба. Это устройство содержит газогене ратор 1 в виде камеры 2 сгорания с .распределительной головкой 3, в кото рой выполнены каналы 4 для подвода в камеру 2 сгорания газообразного окис лителя и встроена форсунка 5 для распыливания жидкого горючего. На выходе камеры 2 сгорания смонтировано сопло б для формирования истекающей газовой струи, образующейся в результате сгорания топливной смеси в. камере 2 сгорания. Газогенератор размещен в корпусе 7, имеющем патруб ки 8 и 9 соответственно для подвода окислителя и горючего. На корпусе 7 газогенератора 1 . посредством резьбы, имеющейся на приливах 10 корпуса 7, прикрепляется соосно соплу б полый резонатор 11 в виде трубы с выходным отверстием 12. Благодаря наличию резьбового соединения резонатор 11 может регулировочно перемещаться относительно корпуса 7 газогенератора 1 в осевом направлении. Сущность способа термического ра рушения минеральных сред поясняется далее на примере описания работы устройства. Образующиеся в результате воспла менения топливной смеси в камере 2 продукты сгорания истекают через сопло 6 в виде сверхзвуковой газовой струи с широким спектром колебаний различной частоты и случайным распределением во времени. Вначале регулируют волновые параметры камеры 2 сгорания и подбирают частоту ее собственных колебаний, равную ча тоте собственных колебаний частиц разрушаемой среды. Изменение волновых параметров камеры 2 сгорания пр изводят путем регулирования ее дли ны, используя для этого резонатор 11 Перемещение резонатора 11 относительно газе генератора 1 в продоль ном направлении осуществляют до тех пор, пока настраиваемая частота колебаний газовой струи не будет соответствовать частоте колебаний частиц разрушаемой минеральной среды, которая была установлена ранее. При этом наступает явление резонанса, когда из спектра колебаний газовой струи выделяютсяИ усиливаются колебания, совпадающие по частоте и фазе с собствонными.колебаниями частиц минеральной среды в массиве. Явление резонанса наблюдают ви- зуально по результатам разрушения минеральной среды. Используя возникающий эффект резонанса, усиливают эти колебания с помощью резонатора 11 его перемещением и тем самым вводят газовую струю в режим наиболее устойчивого, пульсируквдего горения. Формула изобретения 1.Способ термического разрушения минеральных сред сверхзвуковой струей нагретого газа, в соответствии с которым газовую струю пропускают через полый резонатор для усиления ее колебаний и направляют на разрушаемую среду, отличающийся тем, что,с цолью повышения эффективности разрушения, резонатор перемещают в продольном направлении относительно истекающей струи газа до наступления резонанса между колебаниями струи и собственными колебаниями разрушаемой среды, который определяют визуальным путем по результатам разрушения. 2.Устройство для термического разрушения минеральных сред сверхзвуковой струей нагретого газа, со.держащее газогенератор с- соплом для формирования истекающей струи газа и расположенный соосно с соплом полый резонатор в виде трубы, соединенный с корпусом.газогенератора, отлич ающееся. тем, что резонатор соединен с газогенератором с возможностью осевого регулировочного перемещения относительно среза сопла. 3.Устройство по п. 2, о т л ичающе.еся тем, что резонатор соединен с корпусом газогенератора посредством резьбы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №597834, кл. Б 21 В 7/14, 1976. 2.патент США 3422911, : кл. 175-14, 1969.

/