Устройство для электротермомеханического разрушения горных пород

Союз СоветскикСоцрталистическ и кРесттубпик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нв 740950(5М. Кл.Е 21 С 37/18 Е 21 С 21/00 с присоединением заявкиВсударственный камнтет СССР(23) Приоритет ао делан изобретений и втнрытий(5 З) УД 622.243. .94 (088,8) Дата опубликования описания 16.06.80(72) Авторы изобретения О М. Мисник, В. А. Хоминский, Л. Э. Рикенглаз и О. Б. Шонин Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революциии ордена Трудового Красного Знамени горный институт им, Г. В, Плеханова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД Изобретение относится к устройству для термомеханического разрушения горных пород, осуществляющего разрушение комбинированным воздействием электромагнитных волн и механического инструмента.Известно устройство для термомеханического разрушения горных пород с таким комбинированным принципом воздействия, которое содержит установленный на при 1 О водном валу ротор, несущий механические породоразрушающие инструменты и спиралеобразный излучатель, подключенный к генератору электромагнитных волн с помощью волновода. При этом излуча 15 тель выполнен в виде спирального паза на рабочей поверхности ротора и заполнен диэлектриком 11 . Такое конструктивное решение устрой 20 ства обеспечивает повышение эффективности процесса разрушения.Однако при использовании этого устройства глубина эффективного воздействия электромагнитного поля на породу существенно превышает реальную глубину резания породы механическими инструментами. В результате некоторая часть введеной в породу энергии, которая погло -щается на глубине, превышающей глубину резания, не используется в процессеразрушения породы. Поэтому известноеустройство не обеспечивает рациальногоиспользования электромагнитной энергии,Более близкил к изобретению техническим решением является устройство для электротермомеханического разрушения горных пород, содержащее имеющий возможность постулате:ьного перемещения относительно поверхности породы корпус, несущий породоразрушающие механические инструменты, и расположенный ,впереди них по ходу перелещения рупорный: излучатель, подключеншяй к генератору электромагнитных олн и направленный своим отверстием в сторону породы 21,Зому устройству присущи те же недостатки, что и описанному выше .Цель изобретения заключается, в тоМ,чтобы устранить укаэанные недостатки иповысить прочзводительность разруше 5ния путем концентрации энергии в зоневоздействия на породу механических инстру ментов.Предлагаемое устройство снабженоизлучателем поверхностной волнь 1, энер Огетически соединенным с рупорным излучателем и расположенным впереди него внаправлении перемещения корпуса в одной плоскости с отверстием излучателя.Излучатель поверхностной волны может быть выполнен в виде образованного в корпусе паза, заполненного материалом, диэлектрическая проница-емость которого выше диэлектрическойпроницаемости породы, 20На фиг. 1 схематически показанопредлагаемое устройство для термомеха -нического разрушения горных пород;на фиг, 2 - зона эффективного воздействия электромагнитного поля на породу 25с помощью предложенного устройства;на фиг. 3 - зона воздействия электромагнитного поля на породу с помощью известного устройства,Устройство для термомеханического ЗОразрушения горных пород имеет корпус1, установленный с возможностью поступательного перемещения относительноповерхности разрушаемой породы 2.Корпус снабжен породоразрушающим ме- З 5ханическим инструментом 3, напримеррежуще-транспортирующим шнеком, и подключенным к генератору (не показан)электромагнитных волн рупорным излучателем 4, направленным своим излучающим 4 оотверстием в сторону поверхности разрушаемой породы. Отверстие излучателя 4 закрыто диэлектрическим вклады -шем 5, выполненным из радпопрозрачногоматериала, например тефлона, и имеющим 45размер в направлении излучения, равныйчетверти длины волны в используемомдиэлектрике,В плоскости излучающего отверстиярупорного излучателя 4 впереди негов направлении движения корпуса 1 размещен излучатель 6 поВерхностной волны, энергетически сообщенный посредством линии 7 связи, например. волновода,с полостью рупорного излучателя 4, 55Излучатель 6 поверхностной волнывыполнен в виде образованного в корпусе1 паза 8 и установленной в нем пластины 9 из материала, диэлектрическая проницаемость которого выше диэлектрической проницаемости породы, Соотношение между диэлектрическими проницаемостями породы 2 и материала вкла -дыша 5 рупорного излучателя 4 не оказывает влияния на работу излучателя 4.последовательно с излучателем 6 поверхностной волны, Взаимообусловленность работы рупорного излучателя 4 иизлучателя 6 поверхностной волны достигается лишь линией 7 связи, обеспечивающей ответвление части электромагнитной энергии из полости излучателя4 в излучатель 6.Принцип работы устройства заключается в следующем.При включении генератора частьзлек тромагнитной энергии ответвляетсяиз полости рупорного излучателя 4 через линию 7 связи к излучателю 6 поверхностной волны. Возбужденные на входеизлучателя 6 электромагнитные волны распространяются вдоль и внутри диэлектрической пластины О, при этом основнаячасть энергии, переносимой волной, концентрируется вблизи поверхности излучателя 6 в слое породы в пределах глубинырезания ее инструментом 3, какпоказано на фиг. 2 При этом не происходит нежелательного заглубдения электромагнитной энергии в породу, как зтоимеет место при работе известных устройств и показано на фиг. 3.Глубина Ь эффективного воздействияна породу излучателя 6 зависит от соотношения диэлектрических проницаемостейматериала пластины 9 и породы. Материал пластины Э подбирают таким образом, чтобы обеспечить равенство параметраизлучателя 6 толщине слоя породы,разрабатываемой инструментом 3,В процессе перемещения у.стройства относительно поверхности породы 2 излучатель 6 и излучатель 4 последовательно воздействуют на нее, Предварительный нагрев породы полем излучателя 6 приводит к увеличению злектрофизических параметров в слое породы, подвергаемом воздействию инструмента 3, В связи с этим поле излучателя 4 воздействует на породу, обладающую более высокой погло-. щающей способностью, что приводит к стягиванию поля от излучателя 4 к поверхности породы и концентрации злек - тромагнитной энергии в зоне резания.В результате становится возможным снизить энергоемкость разрушения и5 7409повысить производительность разработкйгорных пород. Формула изобретения51. Устройство для электротермомеханического разрушения горных пород, содержащее имеющий возможность поступательного перемещения относительно поверхности породы корпус, несущий по родораэрушаюшие механические инструменты, ирасположенный, впереди них по ходу перемещения рупорный излучатель, подключенный к генератору электромагнит ных волн и направленный своим отвер стием в сторону породы, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности разрушения путем концентрации энергии в зоне воздействия на породу механических инструментов, 20 50 6оно снабжено излучателем поверхнбсчной волны, энергетически соединеннымс рупорным излучателем и расположеннымвпереди него в направлении перемещениякорпуса в одной плоскости с отверстиемизлучателя..2. Устройство по и, 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что излучатель поверхностной волны выполнен в видеобразованногэв корпусе паза, заполненного материалом, диэлектрическая проницаемость которого выше диэлектрической проницаемости породы,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР