SU1535962A1 - Устройство дл огневого бурени и расширени скважин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горной промышленности, а именно к устройствам дл  бурени  горных пород с использованием тепла. Цель - повышение производительности работы устройства за счет уменьшени  тепловых потерь при одновременном увеличении надежности его работы. Устройство включает камеру 1 сгорани  и сопловый аппарат 2, образованные набором кольцевых элементов (КЭ) 3 из жаростойкого материала, например керамики, который имеет низкий коэффициент теплопроводности. Соосные КЭ 3 расположены между башмаком 4 и распределительной головкой (РГ) 5, которые ст нуты заглушенными с обоих торцов металлическими трубчатыми стержн ми (ТС) 6, пропущенными через отверсти  7, выполненные в КЭ 3. Внутренние полости четных ТС 8 через радиальные отверсти  9 и каналы 10 и РГ 5 подсоединены к магистрали 11 дл  подачи горючего. Внутренние полости нечетных ТС 12 через радиальные отверсти  13 и каналы 14 в РГ 5 подсоединены к форсунке 15 дл  подачи горючего в камеру 1 сгорани . При подаче горючего в камеру 1 сгорани  одновременно через отверсти  21 в РГ 5 подаетс  сжатый воздух. Образуетс  высокотемпературна  газова  стру , расшир юща с  в сопловом аппарате 2 и истекающа  из него на забой скважины. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к горной промышленности , а именно к устройствам дл  бурени  горных Пород с использованием тепла.

Цель изобретени  - повышение производительности работы устройства за счет уменьшени  тепловых потерь при одновременном увеличении надежности его работы.

На чертеже представлено устройство, продольный разрез.

Устройство содержит камеру I сгорани  и сопловой аппарат 2, составленные из соос- ных кольцевых элементов 3, выполненных из жаростойкого материала, имеющего низкий коэффициент теплопроводности, преимущественно керамики. Соосные кольцевые элементы 3 расположены между башмаком 4 и распределительной головкой 5. которые ст нуты металлическими трубчатыми стержн ми 6, число которых четное Стержни 6 пропущены через отверсти  7 в теле соос- ных кольцевых элементов 3, Внутренние полости четных трубчатых стержней 8 через радиальные отверсти  9 и каналы 10 в распределительной головке 5 подсоединены к магистрали 11 дл  подачи горючего, а внутренние полости нечетных стержней 12 через радиальные отверсти  13 и каналы 14 в распределительной головке 5 подсоединены к форсунке 15 дл  подачи горючею в камеру 1 сгорани . Через радиальные отверсти  16 и каналы 17 в башмаке 4 полости четных 8 и нечетных 12 стержней последовав - ьчо сообщены между собой. На верхней и шж- ней части трубчатых стержней Г ыпн . juei,--, резьба 18, а торцы стержней п заг i ми чь с обеих торцов. Нижней частью рм. ни 8 и 12 ввинчены в сею. нсгг;ь ищи, им отверсти  19, выполненные в бап: маке 4, а на верхнюю их часть навинчены и законтрены гайки 20. R промеж .ткач между каналами 10 и 14 в распределительной головке 5 выполнены отверсти  21 дл  подачи окислител  в камеру 1 сгорани , соединенные с магистралью дл  подачи окислител  (не показана). Кольцевые эле- менты 3 выполнены с центрирующими выслл- пами 22 и соответствующими пазами на торцах.

Устройство работает следующим образом. Горючее из магистрали И через каналы 10 в распределительной головке 5 и радиальные отверсти  9 под давлением поступает во внутреннюю полость четных стержней 8 и. пройд  по ним, через радиальные отверсти  16 и каналы 17 в башмаке 4 поступает в полости нечетных стержней 12. откуда через радиальные отверсти  13 и ка налы 14 в распределительной головке 5 подаетс  на форсунку 15 и распыл етс  в ка мере 1 сгорани , куда одновременно подаетс  сжатый воздух через отверсти  21 в рас- пределительной головке 5. В камере 1 . го- рани  горючее смешиваетс  с воздухом и сжигаетс , в результате чего образуетс  вы5

0 0 о

сокотемпературна  газова  стру , расшир юща с  в сопловом аппарате 2 и истекающа  из него на забой скважины. Низка  теплопроводность материала, из которого изготовлены соосные кольцевые элементы 3, в теле которых в отверсти х 7 установлены трубчатые стержни 6, обуславливает значительный градиент температур в област х, прилегающих к стержн м 8 и 12. Это определ ет разогрев соосных кольцевых элементов 3 до температуры, приближающейс  к температуре истекающих газовых струй, при ограниченных потер х через стенки камеры 1 гго- рани  и через охлаждаемые стержни 6. го которым в качестве охлаждающего агента прокачивают горючее.

В установившемс  режиме от забо  скважины продукты сгорани  в виде вошрат- ных газовых струй проход т в i.uope меж ду внешней поверхностью устройства и стен ками скьал-ины и удалимте/ через у.гке скважины. При sтом длительность эффективного воздействи  газовых на lopuv; ; породу 01рапичииаегс  расходом тепла на нагрев горной породы и его потер ми через конструктивные элементы устройства. Низка  теплопроводность материала, и ко- горою изготовлены соосные кольцевые элементы Л камеры 1 сгорани  и соплового аппарата 2. и отсутствие системы охлаждени  определ ют снижение тепловых потерь, как в исход щих, так и , возвратных 1азовых стру х В результате i а юные струн дольше сохран ют высокую температ р , -, их воздействие на горную породу оказывает с оолее длительным и имеег место на боль- ik и ,;.ине своего , что эффективно : ри расширении скважин.

Прочностные характеристики предложенного устройства обеспечиваютс  за счет ти- го, что при нагревании длина соосных кольцевых элементов 3 увеличиваетс , а рассто ние между башмаком 4 н распределительной головкой 5 остаетс  прежним, так как ст гивающие их трубчатые стержни 5 охлаждены прокачиваемым по ней горючим, т. е. на соосные кольцевые элементы 3 действует напр жение сжати , которое увеличивает прочность используемою материала . Одновременно в трубчатых стержн х (i возникают напр жени  рзчгт жени , т. е стержни 6 станов тс  напр женной ар.маг рой, что повышает прочность устройства при поперечных и дарных .х

Конструкци  элементов камеры 1 сгорани  позвол ет использовать в качестве основного конструкционного материала жаростойкие керамики с низким коэффициентом теплопроводности, а также исключить необходимость организации охлаждени  камеры сгорани  что позвол ет уменьшить тепловые потери через стенки камеры 1 сгорани , тем самым повусив КПД горелки до 85 - 92%

(в зависимости от марки примен емой керамики ), кроме того, разница в нагреве стержней 6 и стенок камеры 1 сгорани  обеспечивает за счет неодинакового дл  стержней 6 и камеры сгорани  термическо го расширени  создание механических напр жений сжати , увеличивающих прочностные характеристики керамики и, соответственно , всей конструкции. Использование горючего в качестве агента дл  охлаждени  стержней 6 позвол ет при работе горелки облегчить зажигание горючего при поступлении eiо в камеру 1 сгорани , так как на выходе из стержней 6 температура горючего (если используетс  керосин) достигает 40°С.

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   1 Устройство дл  огневого бурени  и расширени  скважин, включающее камеру сгорани , соединенную с одной стороны с сопловым аппаратом и с другой стороны с распределительной головкой с каналами, форсунку дл  подачи горючего в камеру сгорани , соединенный с сопловым аппаратом башмак с каналами и магистрали дл  по- дачи горючего и окислител , отличающеес  тем, что, с целью повышени  производительности его работы за счет уменьшени  тепловых потерь при одновременном увеличении надежности е:о работы, камера сгора

   0

   0

   5

   ни  и сопловой аппарат образованы набором кольцевых элементов из жаростойкого материала , имеющего низкий коэффициент теплопроводности , с равномерно расположенными по их торцам отверсти ми, продольные оси симметрии которых параллельны продольной оси симметрии устройства, а соединение распределительной головки с камерой его ранн , сопловым аппаратом и башмаком выполнено в виде заглушенных с обоих гор цов металлических трубчатых стержней с радиальными отверсти ми на их концах, при этом магистраль дл  подачи горючего счюб- щена с форсункой через внутренние полости стержней, которые последовательно попарно сообщены между собой через радиальные отверсти  в стержн х и каналы в распределительной головке и башмаке, причем стержни расположены в отверсти х кольцевых элементов камеры сгорани  и соплового аппарата и жестко соединены одним концом с башмаком, а другим - с распределительной головкой.
2. 2.Устройство по п. 1. отличающеес  тем, что кольцевые элементы выполнены из керамики.
3. 3.Устройство по п. . отличающеес  тем. что кольцевые элементы выполнены с центрирующими выступами и со ответствующими пазами на торнах