Устройство для термомеханического разрушения горных пород

(19 С 51) 4 Е 21 В 7 14 РЕТЕНИ СТ Государственного пи экспериментальногному оборудованиюй механики. А. Галяс , Шналир 5 (088.8) тепанюк, А ьевиЯ.И4:622.233,0 54) (57) УСТРОЙСТВОЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ Я ТЕРМОМЕХАН РНЫХ ПОРОД ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ Н АВТОРСКОМУ СВИД(71) Горнорудная частьектно-конструкторскогоинститута по обогатители Институт геотехническАН УССР(53) 622.243 9 45 65 А одновременным воздеиствием нагретых газов и шарошечного инструмента, в корпусе которого размещена огнеструйная горелка, сопло которой проходит через цапфу шарошечного инструмента, наклоненную к продольной оси корпуса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения энергоемкости процесса разрушения, на корпусе под углом к его оси установлен дополнительный кольцеобразный шарошечный инструмент, расположенный снаружи по отношению к шарашечному инструмен ту, через который проходит сопло так, что оси этих инструментов образуют между собой острый угол.4Изобретение касается устройства для термомеханического разрушения, главным образомбурения горных пород, путем одновременноговоздействия нагретыми газами и шарошечныминструментом, а точнее устройства, в которомсопло огнеструйной горелки проходит через цапфу инструмента,Известно устройство для термомеханическо.го разрушения горных пород, в корпусе которого размещена огнеструйная горелка, соплокоторой пропущено через цапфу шарошечногоинструмента сферической формы, Цапфа шарошечного инструмента расположена под угломк продольной оси корпуса.Однако при работе известного устройства .происходит интенсивный износ зубков в эква.ториальной части сферического шарошечного инструмента, вызываемый наличием сложногоскаливающего движения зубков относительностенок скважины, а также необходимостью приложения значительного осевого усилия, почтиравного осевому усилию при шарошечном бурении.Цель изобретения - создание более совершенного устройства для термомеханическогоразрушениягорнь 1 х пород и обеспечивающегопроцесс разрушения с меньшей энергоемкостью.Для этого предлагается устройство, имеющеев своем корпусе огнеструйную горелку, сопло которой пропущено через цапфу шарошеч.ного инструмента, наклоненную под утлом кпродольной оси корпуса, на корпусе под углом к его оси установлен дополнительныйкольцеобразный шарошечный инструмент, расположенный снаружи по отношению к шарошечному инструменту, через который проходит сопло, причем оба шарошечных инстру мента расположены так, что их оси образуютмежду собой острый угол,75065 2 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.Устройство для термомеханического разрушения горных пород содержит соединяемый с буровым ставом 1 корпус 2 с встроенной в него огнеструйной горелкой 3, закреплен. иьй на цапфе 4 в корпусе 2 основной шарошечный инструмент 5, через который пропущего сопло 6 огнеструйной горелки 3, и закрепленный на внешней цапфе 7 в корпусе 2 дополнительный кольцеобразный шарошечный инструмент 8. На чертеже видно, что оси шарошечных инструментов 5 и 8 образуютмежду собой острый утоп ю, при этом рабочие торцовые поверхности шарошечных инструментов при перекатывании образуют коль.цевой забой, а внутренняя площадь, ограниченная им, подвергается воздействию нагретых газов, истекающих из сопла 6,Охлаждается устройство водой, которая под.водится через штуцер 9, омырает камеру 10сгорания горелки 3 и через канал 11 подает.ся на охлаждение сопла 6, затем по каналу12 выбрасывается в затрубное пространствоскважины, охлаждая отходящие газы и смачивая образовавшуюся в процессе буренияпыль. Часть воды по каналу 13 подводитсяв кольцевую полость 14 в венце шарошечного инструмента 5, охлаждая его, и по кана.лам 15 и 16 проходит в кольцевую полость17 шарошечного инструмента 8 для его охлаж.дения. По каналу 18 вода выводится на наружную поверхность инструмента 8, охлаждаяее в месте расположения подшипников 19, атакже смачивая образующуюся,при бурениипыль,Устройство работает следующим образом.После подачи компонентов топлива и охлаждающей воды запускается горелка 3 ивыводится на рабочий режим. Устройство при.водится во вращение и подается на забой, Поддействием нагретых газов и шарошечных инструментов 5 и 8 скважина забуривается довхода устройства в ненарушенный массив. После этого задается оптимальное число оборотовустройству и рабочее усилие подачи его назабой.Нагретые газы, истекающие через сопло 6горелки 3, нагревают центральную часть забоя,частично разрушая его, омывая вогнутую поверхность забоя, образованную венцами шаро.шечных инструментов 5 и 8, сбивая на нейгребешки, оставшиеся в промежутках междуместами вдавливания зубьев этих инструментов, Одновременно происходит нагреваниепороды и ее термическое ослабление для последующего механического разрушения, Вслед.ствие вращения инструментов 5 и 8 зона на.грева непрерывно перемещается по забою.Шарошечный инструмент 5, перекатываясьпо забою, формирует поверхность керна, т.е.дополнительную поверхность для скола лоро.ды за счет температурных напряжений и газовых струй. Обтекание поверхности сферического забоя нагретыми .газовыми струямиспособствует более полному использованиютепловой энергии и повышению КПД процесса теплообмена, эффективному сбою породыи созданию благоприятных условий для механического разрушения.