Огнеструйная горелка для разрушения минеральных сред

,ЕНИ К АВТО рнои терм оверх ромышческого остной надежки для ри ис- ропанруиная х сред, ушения щенные ОСУДАРСТ 8 ЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБРЕ МУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Московский горный институт(56) Авторское свидетельство СССР М 207175, кл, Е 21 С 37/16, 1966.Авторское свидетельство СССР М 1048102, кл, Е 21 В 7/14, 1982.(54) ОГНЕСТРУЙНАЯ ГОРЕЛКА ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ СРЕД (57) Изобретение относится к горной промти и предназначено для термического бурения шпуров, резки и поверхностной обработки горных пород, Цель - повышение надежности работы огнеструйной горелки для разрушения минеральных сред при использовании в качестве горючего пропанбутановых газовых смесей, Огнеструйная горелка для разрушения минеральных сред Изобретение относится кленности и предназначено длбурения шпуров, резки иобработки горных пород. Цель изобретения - повышение ности работы огнеструйной горел разрушения минеральных сред и пользовании в качестве горючего и бутановых газовых смесей. На чертеже изображена огнест горелка для разрушения минеральны Огнеструйная горелка для разр минеральных сред содержит разме)5 Е 21 В 7/14, Е 21 С 37/16, В 28 О 1/О включает размещенные в корпусе 1 коаксиально с кольцевыми зазорами 2, 3 промежуточную камеру /К/ 4 и К 5 сгорания, На нижнем торце корпуса 1 закреплен сопловой аппарат с соплом. На верхнем торце К 5 закреплена распределительная головка /РГ/ 7 с кольцевой К 8, которая образована проточкой в РГ 7 и стенками К 5 сгорания. Приспособление для смешения горючего и окислителя выполнено в виде струйного эжектора с рабочим 9 и выходным 10 соплами и расположенной в РГ 7 всасывающей К 11, Последняя сообщена с магистралью /М/ 12 для подвода горючего и через осевой канал 13 смещения в РГ 7, выполненный с диффузором 14 на его выходе, и выходное сопло 10 - с внутренней полостью б К 5, В связи с тем, что пропав-бутановая газовая смесь по М 12 попадает в зону разряжения, давления в М 12 поддерживают на минимально возможном уровне. Это резко снижает вероятность конденсации паров бутановой фракции в ней. 1 ип. в корпусе 1 коаксиально с кольцевыми зазорами 2 и 3 промежуточную камеру 4 и камеру 5 сгорания. На нижнем торце корпуса 1 закреплен сопловой аппарат ( не показан) с соплом для истечения продуктов сгорания из внутренней полости 6 камеры 5 сгорания. На верхнем торце камеры 5 сгорания закреплена распределительная головка 7 с кольцевой камерой 8, которая образована проточкой в распределительной головке 7 и стенками камеры 5 сгорания, Приспособление для смешения горючего, в качестве которого используется пропан-бутановая газовая смесь, и окислителя, например воз 1641972духа, выполнено в виде струйного эжектора с рабочим 9 и выходным 10 соплами и расположенной в распределительной головке 7 всасывающей камеры 11, Всасывающая камера 11 сообщена с магистралью 12 для подвода горючего и через осевой канал 13 смешения в распределительной головке 7, выполненный с диффузором 14 на его выходе, и выходное 10 сопло с внутренней полостью 6 камеры 5 сгорания. При этом на выходе сопла 10 может быть установлена сетка 15, размер ячеек которой (предпочтительно) не превышает 1 мм, Магистраль 16 для подвода окислителя сообщена с рабочим 9 соплом струйного эжектора и через кольцевой зазор 2, кольцевой зазор 3, входное отверстие 17 кольцевой камеры 8 и выходные каналы 18 кольцевой камеры 8 с внутренней полостью 6 камеры 5 сгорания,Магистраль 12 для подвода горючего имеет выход во всасывающую камеру 11 струйного эжектора. Рабочее 9 сопло этого эжектора ориентировано в сторону набегающего потока в магистрали 16 для подвода окислителя, В результате часть потока окислителя из магистрали 16 попадает в рабочее 9 сопла струйного эжектора автоматически,Объем окислителя, проходящего через струйный эжектор, и соответственно количество эжектируемого горючего в виде пропан-бутановой газовой смеси зависит от размеров проходных сечений всех каналов этого эжектора и их аэродинамических сопротивлений, Объем проходящего через струйный эжектор окислителя должен быть таким, чтобы на выходе из эжектора выходила газовоздушная смесь с содержанием горючего выше верхнего предела его воспламеняемости в воздухе. Это позволит избежать явления проскока пламени из полости 6 кмеры 5 сгорания в диффузор 14 канала 13 см",шения струйного эжектора, Для этого также в выходном 10 сопле эжектора установлена и сетка 15, размеры ячеек которой не и;евышают 1 мм.Для пропана верхний предел воспламеняемости в смеси с воздухом составляет 9,5 об.;4, а для бутана 8,4 об., Принимая во внимание, что используемые в технике эжекторы позволяют на 1 м активного газазэжектировать до 30 м пассивното газа,зможно получать газовоздушные смеси с содержанием горючего газа в воздухе большим, чем его предел воспламеняемости, т.е. более 10.Формирование горючей смеси с коэффициентом избытка воздуха, близким единице, осуществляется непосредственно во внутренней полости 6 камеры 5 сгорания при поступлении в нее окислителя из камеры 8 через ее выходные каналы 18 и изкольцевого зазора 3 между промежуточнойкамерой 4 и камерой 5 сгорания через отверстия 19,5 , Кольцевая камера 8 выполнена в распределительной головке 7 таким образомчто ее верхнее и нижнее основания образованы конструктивными элементами самойраспределительной головки 7, а вертикаль 10 ные цилиндрические стенки - корпусом канала смешения 13 с диффузором 14струйного эжектора. Входное отверстие 17кольцевой камеры 8 соединено с кольцевымзазором 3 между промежуточной камерой 415 и камерой 5 сгорания, а ее выходные каналы18 - с внутренней полостью 6, что позволяетпропускать через кольцевую камеру 8 определенное. количество подогретого в кольцевом зазоре 3 окислителя, который, омывая20 корпус канала 13 смешения с диффузором14, нагревает его и соответственно проходящий внутри поток газовоздушной смеси, Врезультате ликвидируется возможностьконденсации паров бутановой, а тем более25 и пропановой фракций в канале 13 смешения с диффузором 14 струйного эжектора.Количество пропускаемоо через кольцевуюкамеру 8 подогретого окислителя подбирается экспериментально.30 Для обеспечения воспламенения образуемой в камере сгорания 3 топливнойсмеси воздушно-огнеструйная горелкаснабжена электрозапальным устройством( не показано),35 Огнеструйная горелка для разрушенияминеральных сред работает следующим образом.В горелку попадают окислитель - сжатыйвоздух с расходом, обеспечивающим надеж 40 ное воспламенение топливной смеси в камере 5 сгорания горелки от работающего вмомент запуска горелки электрозапальногоустройства, Часть этого воздуха из магистрали 16 автоматически попадает в рабочее со 45 пло 9 струйного эжектора, а далее в канал 13смешения, диффузор 14, выходное сопло 10 ивнутреннюю полость 6 камеры 5 сгорания,Выходящий из рабочего сопла 9 воздушныйпоток создает во всасывающей камере 1150 струйного эжектора зону разряжения,Открывают магистраль 12 для подводагорючего, в которую из резервуара (не показан) или из испарителя проточного типа (непоказан) поступает газовая фаза горючего,55 т.е, пропан-бутановая газовая смесь. Из магистрали 12 пропан-бутановая газовая смесьпопадает во всасывающую камеру 11, а оттуда в канал 13 смешения, где смешивается своздушным потоком, выходящим из рабочегосопла 9 струйного эжектора, а далее в канал13 смешения, диффузор 14, выходное сопло 10 и внутреннюю полость 6 камеры 5 сгорания. Выходящий из рабочего сопла 9 воздушный поток создает во всасывающей камере 11 струйного эжектора зону разряжения.Открывают магистраль 12 для подвода горючего, в которую иэ резервуара или проточного типа поступает газовая фаза горючего, т.е, пропан-бутановая газовая смесь, Из магистрали 12 пропан-бутановая газовая смесь попадает во всасывающую камеру 11, а оттуда в канал 13 смешения, где смешивается с воздушным потоком, выходящим иэ рабочего сопла 9 струйного эжектора, Получаемая гаэовоздушная смесь попадает в полость б камеры 5 сгорания. Количество подаваемой во всасывающую камеру 11 пропан-бутановой газовой смеси регулируется установленными в магистрале 12 дросселями (не показаны) и.подбирается таким образом, чтобы на режиме запуска из выходного сопла 10 струйного эжектора выходила гаэовоздушная смесь с содержанием пропан-бутановой газовой смеси, превышающим верхний предел ее воспламеняемости в воздухе. Это делает невозможным проскок пламени в струйный эжектор из полости б камеры 5 сгорания в момент воспламенения в ней топливной смеси. Этому же препятствует и металлическая сетка 15. Дополнительное необходимое количество сжатого воздуха подается в полость 6 камеры 5 сгорания из кольцевого зазора 3 через отверстия 19 в стенках камеры 5 сгорания и через кольцевую камеру 8.В связи с тем, что пропан-бутановая газовая смесь из магистрали 12 попадает в зону разряжения, давление в этой магистрале поддерживают на минимально возможном уровне. Это резко снижает вероятность конденсации паров бутановой фракции в ней, На режиме запуска давление в полости 6 камеры 5 сгорания относительно невелико (примерно в 2 - 4 раза меньше, чем на рабочем режиме). Поэтому на режиме запуска вероятность конденсации паров бутановой фракции в канале 13 смещения и диффузоре 14 также практически исключается, так как сжатый воздух иэ компрессора имеет избыточную температуру несколько десятков градусов.После воспламенения топливной смеси в полости б камеры 5 сгорания с помощью электрозапального устройства горелки некоторое время поддерживается в работе на режиме запуска. После прогревания стенок камеры 5 сгорания и соответствующего подогрева воздуха и корпуса канала 13 смешения и диффузора 14 до необходимых 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 пределов увеличивают расходы сжатого воздуха и пропан-бутановой газовой смеси до выхода горелки на рабочий режим,При выходе на рабочий режим давление в полости 6 камеры 5 сгорания горелки повысится до номинальных величин 0,45 - 0,7 МПа, а расходы сжатого воздуха и пропан-бутановой газовой смеси станут максимальными. Однако это не приведет к росту давления в магистрали 12 для подвода горючего, так как увеличение расхода пропан-бутановой газовой смеси происходит за счет снижения аэродинамического; сопротивления магистрали 12 (будут открываться установленные в этой магистрале дросселя) и за счет повышения степени разряжения во всасывающей камере 11 струйного эжектора. Последнее происходит автоматически по мере увеличения расхода воздуха через рабочее сопло 9 струйного эжектора,Повышение давления в камере сгорания на рабочем режиме приведет к росту статического давления в диффузоре 14 струйного эжектора. Однако на рабочем режиме в кольцевую камеру 8 уже будет поступать воздух, нагретый в зазоре 3 между промежуточной камерой 4 и камерой 5 сгорания до нескольких сот градусов, Поэтому газовоздушный поток в канале 13 смешения и диффуэоре 14 будет нагреваться до температур, исключающих конденсацию паров бутановой фракции в этом потоке и на рабочем режиме.Для более точного регулирования расходами проходящих через струйный эжектор потоков сжатого воздуха и пропан-бутановой газовой смеси струйный эжектор может быть выполнен с изменяющимися выходящими сечениями рабочего сопла 9 и всасывающей камеры 11, Конструкции таких эжекторов в технике известны. При необходимости они могут быть установлены и в предлагаемой горелке.Формула изобретения Огнеструйная горелка для разрушения минеральных сред, включающая размещенные в корпусе коаксиально с кольцевыми зазорами промежуточную камеру и камеру сгорания, сопловой аппарат, распределительную головку с кольцевой камерой, приспособление для смешения горючего и окислителя с расположенным в распределительной головке осевым каналом смешения, магистраль для подвода окислителя, которая сообщена с приспособлением для смешения горючего и окислителя и через кольцевой зазор между корпусом и промежуточной камерой, кольцевой зазор между промежуточной камерой и камерой сгорания и кольцевую камеру распределительной