(54) Eljárás lézeres olvasztásos kőzeteltávolítás során keletkező kőzet olvadék eltávolítására, valamint berendezés az eljárás megvalósítására (57) Kivonat
Lézeres olvasztásos kőzeteltávolítás során keletkező kőzetolvadék (4) eltávolítására vonatkozó eljárás során a fúrófej (2) kőzetet (1) megolvasztó végének tartományába fluid közeget áramoltatunk; a fluid közeggel a kőzetolvadékot (4) a kőzettől (1) különválasztjuk és darabosan visszaszilárdítjuk, amelynek során a kőzetolvadékot (4) döntő mértékben vékony, hosszú szálakká (5) szilárdítjuk; ezzel egyidejűleg a fúrófej (2) belsejében kiképzett olvadékeltávolító csatornában (6) a fúrófej (2) környezetében fennálló nyomáshoz képest depressziót hozunk létre, és a fluid közeget és a visszaszilárdított kőzetolvadékot (4) az olvadékeltávolító csatornán (6) keresztül kiszívjuk a fúrólyukból. A találmány tárgya továbbá az eljárást megvalósító berendezés is egy fúrófejhez (2) hozzárendelt, a fúrólyukba túlnyomású fluid közeget bejuttató eszközzel, a fúrófejhez (2) hozzárendelt, fluid közeget és kőzetolvadékot (4) elvezető olvadékeltávolító csatornával (6), és a fúrófejhez (2) hozzárendelt, a fluid közeget és kőzetolvadékot (4) elvezető csatornával (6) kapcsolatban álló, depressziót létrehozó közegáramoltató eszközzel.
1, ábra
2,
kijárás lézeres kőzeteliávtddás során kektkexö kőzet olvadék eltávolítására, valami»!· berendezés az eljárás megvalósítására
Λ találmány tárgyú egyrészt egy eljárás lézeres olvasztásos Rezei eltávolítás során keletkeze kezei olvadék eltávolítására, amelynek során a megolvasztott kőzetet darabosan meeharüknsaa a túróiét mentén eltávcbtjek a fúrólyukból, továbbá egy berendezés a javasolt eljárás megvalósítására, amelynek közegáramlás; csatornára és kozegáramo Itató eszköze van.
A lézeres kőzete Itávol hás során, az egy vagy több lézernyalábbal keltett mechanikai és 'termikos feszültségek, révért a. kőzetet megemésztik, aprítják, és a legattogzott kőzetdarabokat időszakonként nagynyomásé gázzal, legtöbbször levegővel khrsjják a fárólyokből, láz a módszer nem alkalmazható lézeres olvasztásos közeteltávolítás esetén, mível a megolvasztott, majd újraszílárdnlő közét eltávolítása az ismén megoldásokkal nem oldható meg.. Ilyen ismert eljárásra ol vasható példa az US 20100ÖÖI lob Al számú szabadalmi dokumentumban.
Amennyiben a vlsszasziiárdtdó kőzet túlságosán nagy darabokban szilárdul meg, az rossz esetben a közét eltávolítást is megakadályozhatja, illetve járulékos intézkedések szükségesek ahhoz. hogy a töroiyek alján felgyülemlett kőzetet olyan mértékben eltávolítsák, hogy a zárás fölytstbatő legyen.
lse;erőiem; szerint a gyakorlatban, valamint elméletben sincs olyan megoldás vagy javaslat, amely a közét olvadék eltávolítására hatékony, eleső megoldási kínálna, égy, hogy a. kőzet zb eltávolítása magát a lorás folyamaiét ne késlehetné. Célom a találmánnyal a fenti hiányosság kiküszöbölésével, olyan megoldás biztosítása, amely olcsón és hatékonyan lehetővé teszi a megolvadt kőzet menet közben történő eltávolítását.
A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a kőzet megolvasztás és a kőzet eltávolítás eddig két különálló fázisát egyetlen fázisba kell és lehet összefogni, amennyiben meg födjek oldani, hogy a lézeres olvasztásos közei eltávolítás során megolvadt kőzet viszonylag kisebb térfogatokban szdárdaljon vissza, olyat; alakban, amely biztosítja, hogy a rasszaszdárdait kőzetet a fúrólyukban levő fbröféi érintetlenül hagyása mellett el tudjuk távolítani,
A kifőzött feladatot lézeres olvasztásos kőzeteitávoikás során keletkező kőzet olvadék eitávollfására vonatkozó eljárással oldottam meg, amelynek során a megolvasztott közeiét űö darabosan, mechanikusan eltávolítjuk a tárölyakbők és a találmány értelmében a fűzőiéi kőzetet megolvaszt;; végének tartományába fftud közeget áramokamnk; a fluid közeggel a közcrelvanéko; a kőzettől különváUsztjnk és darabosan visszaszdárdihak, amelynek során a ko at \ d *\ ντί/ ik-uA Si’v'v s U, w ü,n< ajt \ ? J ,κ\ d> t ·. a túróiét t'dbC’eben Ukep/ett Ή „tdefdt n obto e,-Vei suhan a unofe? Ιοη-, evű-ben ténnatie nyomáshoz képest depressziót hozunk létre, és a fluid közeget és a visszaszílárditott közétőlvadékor az olvadékéItávolító csatornán keresztül kiszívjuk a fúrólyukból
A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítást módja értelmében fluid közegként vizet áramoltatunk, bgy mucik előmos \nikl. ait\ etuboeben du.ö UvicHiu mos tbbedeU'k \ao\ gamemu közeget előnyösen levegőt, argont, nitrogént tartalmazó csoportból kiválasztott grízt áramoltatunk.
IC- Előnyös továbbá a ul.ümany értelmében, ha a fluid közeget a fúrófej falazata és a fúrólyuk fala közötti gyürüterheo ,o «onohatjuk.
Ugyancsak előnyös, ha a. fluid közeget a fúrófej falazata mentén el reode/eu k«‘Vegve/eto a'o' 7 ,'t ?,? c t.ih i\
A javasolt eljárás egy további előnyös fbganaiosáási módja értelmében a fluid közegei a
Hók un'í'th«i,k4 Ηχ,ον» -. , 1
Ugyancsak előnyös a találmány értelmében,, ha a kijuttatott ölöd. közeggel a megolvadt kőzetet a fúrófej vége tartományából yáföjjuk'' és a megolvadt kőzettől elszakított kőzetolvadék részek szilárdulnak ennék során hosszú,, vékony szálakká,.
A javasolt eljárás eg> lOabbi előnyös foganátösöási módja értelmében a 'fúrófej 20 olvadék-eltávolító csatornájában a depressziót folyamatosan fenntartjuk, és a fluid közeget és i abban Uhno u'Lonv ή.Vakka s/Vaduli uuUc'ekes ι-p kouhunk ti <i ibiobukkd
A javasol! eljá?> esetében efoie Ή kenin/ek hon'etsi'kieni éhad kb/eget \ c/etimk -v
Előnyös a találmány értelmében, ha a fluid közeg nyomását a lúróly.ukban uralkodó nyomásérték teleit 0,5-10,0 bar tartoonoy ba vso értékre alldl uk be
Ugyancsak előnyős a találmány értelmében, ha a fiúid közeg térfogatáramút 0.1-30 1/nere A\'\ , ' ' t !\ ! s e ,! , \ \
Η h - ,'s ak< j ! t í 11, , , „ v<' , k Iki, ki. í\,e ' , no · e esaVun/Kci <Ά '’fb' bn Uv-ao Otpte./ ot bo'cnk htte vukö evegte a seketo bv^/n szálakká szilárdult közétőlvadékot tartalmazó fluid közeg kijutását a túróikiből.
A lenti lépés A eredményeképpen a közei olvadék I -lőtt mm tartományba cső bosszúsága és 0,05-3 mm au töménybe eső vasfogságl méred szálakká szilárdul,
A kifúzött foladatoi ezen túbnenöen az eljárás megvalósítására alkalmas berendezéssel okiohaut meg, amelynek egy forofojhez hozzáreadeU, a. tárölyakba túlnyomású tkod közegei bejuttató eszköze, egy forélejbez hozzárendelt, Fluid közeget és kőzetei vadektd elvezető öivadékelióvobtő csatornája; a forőtejhez hozzárendelt, a hald közeget és kőzeiolvadékot elvezető csatornával kapcsolatban álló, depressziót létrehozó közegár átnő Itató eszköze van.
Előnyős a. találmány értelmében, ha az olvadékéitávolttő csatorna központosán van a fúrófejben kiképezve.
A javasolt berendezés egy további előnyős toganafosttási módja értelmében az o Ivadéké tiávontő csatorna belső átmérője 10-100 rom tartományba estien van megválasztva.,
A javasolt berendezés egy további előnyös foganatosítás! .módja értelmében a íutólyakha túlnyomású fond közege! bejnttatő eszköz 1-20 közötti számú, egyenként 0,5-5,!) mer keresztmetszeté esővek alkotta kőzegvezetö járatként van kiképezve, \ χ \ v e ve , \ e χ \ e' „ * χ o ·, ' \ ' - oe e v\ „ ' o\ léttehozó közegárantollato eszköz a felszínen elrendezett szivattyú.
A javasolt berendezés egy további előnyős foganatosítás! módja értelmében az egy vagy több χ evem, e , „ ,, x,e\\evv
A javasolt berendezés egy további előnyös foganatosítás! módja értehnében az egy vagy több \e m , x ' *. x v \ >- ' x' \ v v e x 'x ' módon a csatorna belseje felé táguló keresztmetszettel van kiképezve.
Ugyancsak előnyős a találmány értebnében, ba a tűnnél falazata legalább a Csatornával határos oldalon aktra imám bő! készük
A folánnányt a továbbiakban a csatolt rajz segítségével Ismertetem részletesebben, amely a javasolt eljárás egy példaként! foganatostfást médiát ábrázolja, A rajzon az
1, ábra a találmány szerint! ellátás egy lehetséges megvalósításának vázlata, a
2, ábrán az 1. ábra szerinti eljárás megvalósítására használt fúrófej egy lehetséges kivitel! alakját maisba, a
3.. és 4. ábra ? ahm ermtt őputegd h>\?ntlh.no kulmthoo* go 'e^ró'RX csatorna elrendezéseket mutat és az
5. ábrán a 3. ab? , k'?ce,vtou o\, '.de am no.
Az 1. ábrán a javasolt eljárás csapán egy előnyösnek tartott példaként* megvalósítását mtnettóm fel xa/kttosan Az e^s/emseg kőarcért .t íurehnk laka eiüugvuti*, e·* ieojegehena megolvasztandó t kőzet és az erre használt 2 fúrófej alsó vége látható. A 2 fúróiéi ismert módon az ábrán nem ábrázolt furószárhoz vagy -szárakhoz kapcsolódik, amelyek a szokásos kialakítás mellett ágy vannak kiképezve, hogy lehetővé· tegyék a soron következőkben ismertetésre kerülő eljárás megvalósítását. A 2 fúrófejnek 3 falazata van, amely általában hengeres alakú, és ráerőshve vagy benne kiképezve helyezkednek el az egy vagy több lézerfény források, amelyek száma, az általak létrehozott lézernyaláb területe, iránya a megolvasztandó .1 kőzet· hutájától és a tnróiyak méretétől függ, és szakember számára nyilvánvaló módon meghatározható ahhoz, hogy a fúrólyuk arját tekintve szirom szerű, egybefüggő területet kapjunk, amely területen az 1 kőzet a lézersugarak hatására .megolvad. A megolvadt 1 kőzet azonban külön intézkedés nélkül egyszerűen visszaszilárdul. igy ahhoz, hogy a fúrólyukat érdemben és hatékonyan mélyíteni lehessenj szükség van 4 kőzetolvadék eltávolítására Ezt a találmány értelmében úgy biztosítjuk, hogy a 2 fúrófej 3 falazata mentén a/on tódh, azon hóiul. x.-.gj A a unnak behojcOen a.· ubtan nem latba© kcetóngur akkui megolvasztott 4 kőzerolvadék fölé megfelelő fluid közeget áramoltatunk. A fluid közeg áramlási sebessége és a 4 kőzetolvadék fölé történő kijuttatása, „kifújastf' ágy van meg> álas/rtu. hogy a tr.egohas/íott 4 ko/e\> \aeek tetejétől edr.tk.tdo nn/okei jróoieey ...dfúpa, os mivel hőmérsékleté ‘emcgewo eltet a 4 ke/etoS*adok Insncrsckletcv*!. a •homerseKtetKumnhset »„ - sáp* >e-> c c t 4 ,\o e ' , <ο«. q b>
darabokban. rögökben, kísérleteink, szerint dőctoco vékony, hosszúkás 5 szálak alakjában eh»;wu\ ac og'.,mo*ak .t 2 terme xn, a beo'utaaat póklábán u 3 fűlt ut hedetehen, koncentrikusan kiképzett, olvadékéba' elíró 6 esdoro ttt keresztül.
Mód a fluid közeg aratna, tnosüs-t önmagában nem feltét lenül degendo a leírt hűt, A u\a e \\t < , x.. < ' te*'»''* ' w'üv d* >\ n sró te cm ed'W.'.b n t fed. mén dheó„.et ea uaenv tten.u, a rajzon nem ábrázolt \ , a ' \ ή ' > a ö ο' o vu ül <> , , t ' \al mu s o *„ t ? \ mélységétől függő értékű nyomás közötti különbség hatására az 1. ábrán láthatóan a 4 tóvdohuöd b'ú hmamka'·', ehtvmtett 7 cseppek * dóul' tó, m.pd a 4 ke.e©h.elektől teljesen t ' ', ' \ a o csatorna 8 ; ' tó , t «
A bemuUUmt példában tinid közegként környezeti hőmérsékletű közeget, vizet vezetünk be, amelynek nyomásai a tűről vakban mnikodo környezeti nyomásősiék felett 0,5-10,0 bar tartományba esd értékre ál ütlek be, az 1 közét fajtájától Inggoeo, belyszlnl próbáé alapiam Abhoz, hogy a Hold közeggel az I kőzet teleién elhelyezkedő 4 kőzetolvadékrői leváló 4 közetoivadék részecskéket meehantkusan is el tudjuk mozgatni, el mdlok bent, a tinid közeg iérfogatáramál tnrőlynk és kezet kitermelés paraméterektől függően, amelyeket leginkább kísérteti óion lehet meghatározni, (k I -40,b bpere értéktarlnmányütí belülre állítják be.
A bemutatott példában a 2 férőiéiben kialakított oltodékekávebtö b csatornában 0,3-20,0 bar közötti, környezet nyomásától függő depressziót hozank létre, A fluid közeget vezető V járatok szántát és keresztmetszetei a bejuttatandó lkaid közeg mennyiségét és nyomását tekintetbe véve méretezzük. Az 1. ábrán látható vázlaton a fluid közeget vezető 9 járatok olyan csövek, amelyek a 2 turotéi 3 falazatán kivük azzal párhuzamosan hazadnak, és W \ , „ , ,1 ' ' e , S , , , ' m n \ ' \ 4 >'\o ,o ? \ , o\,\ ' , elrendezve. Ilyen esetben a 9 járatokat alkotó csövek szórna 1-20 közöld, lehat.
' v'O v m ' ·, ' „ \ ,\'é „ C m' v oh adókéba volitő b csatorna mérete 10-80 mm tartományban választható meg az 1 közel fajtájától a tárás mélységétől feggoeo. elhelyezkedése legelőnyösebben centrikus, ahogy az az
1. ábrán látható.
A llnlö közeget vezető 4 járatok IÖ torkolatának alakja lehet kör vagy többszögö szabályos 20 geometriai alak, ahol utóból adott esetben kedvezőbb a 4 közetoivadék elíójásához szükséges közegáramlás kialakulása szempontjából.
Természetesen szakember szarnám nyilvánvaló módon arra is lehetőség van, begy víz helyett tieid közegként más anyagot, Így példáid más folyadékot, vagy más gázosom közeget juttassunk az említett teltételek mellett a fúrólyukba, Gáz alkalmazása esetén célszerűen mtrogörn vagy argont alkalmazhatunk, melyek nem gyötékony gázok, és nincs ozldátö hatásuk,
A létrehozott depressziónak köszönhetőén a fárölyukba juttatott tinid közeg, a bemotatott esetben víz, az i kőzettől, illetve a 4 kőzeteivadökrol leszakítod, röptében visszaszllárdnlo 4 közétőlvadukkal egyöd. porlasztóit állapotban félteié indul az olvadékeltávobtö b csatornában.
Az nem gáíobmtö meg, hogy a 4 kőzetolvadék a b csatorna tálához érien, ám ha nem akadályozzuk meg, akkor a 4 közetoivadék rátapadhat a b csatorna tálára, már annak S torkokul szakaszán, és végső során legesen ehömhheh a á csatornát, Ez tobbtole módon Is nteggáto iható: egyrészt,: a 9 jámlok ló torkolata ulakiának -és Othdverésének megyáteutásávai elérhetjük, hogy a. htónitalett Utód közeg,, mintán íöíszakbotta és vlsszaszfl árdllobn a 4 közdoivadekök áz oivadékeitávólhö Ó csatornának közvei lortól: u:hélso ráta mentén áramoljon nagy sebességgel ki a 2 tótótójhől, úgy. hogy az Így kiáláktóő: hűid
S közeg függöny rmóti a 4 közetólvadék nent tud keildkénpett a ö esatorna felára tágadkg hanem & Ihtól közegnek, az tiralkedö : hötnérseklebtek és a depresszió okozta wozgésbak köszönhetően: mindenképpen vtsszaszllárdnl, ás az ábrán is lálbalöan 11 rögökké, még: inkáhh a már etuhteit hosszúkás ö szálakká alakúi, amelyek a. kísérletek tanúsága. szenet 12,05-3 ará vastagságúak és tóttól mm hossz óságnak lesznek, és amelyeket a ú csatornában ntoikodő tó depresszió magával ragad és azok a 2 fcötójbee és az ábrán nem látható túrdszór zagy ióröszarak öregéé keresztül kiszivailyézhatők és el távolíthatók,
Λ 2. ábráé az tó ábrán bemutatóit vázlat szeriét végrehajtott eljáráshoz: hasznát haló 3 fúrófejet UlmeOem ód \azkaes;»n példaképévé I rest nagyobb léptekben snegűgyelheuv hegy a 2 túrótól 3 tótózétzban vannak a hord közegei bevezető Ó járatók kialakítva,, mégpedig nagyjából egyunieteseu eiosztutóm a 3 kószát kerülete máéiért, A 2 Fúrófejben a ő csatornán ki vök azt lényegében kőrötóevö utódon vannak a lézersugarukét vagy szákember számára, ért be tó ös íny 11 vúnvniő möddn más, az. .1kőzet roegot vasztásaráí alkalmas : energláuy stábot a.z :t kozene Irányúé ló */er\ek elrendezte, özek e lé szeriek a lézere* túra* területen jól tómért, a ieehéika állásához tartozó .1.3 szerzek, így részletes haroutaiásokra jelen leírásban nincs szükség. A segitsegökhel otegolvasztóO 1 kőzet lényegében egybefüggik egymást átlapoló 14 leint eteken kérdi olvadt állapotba az ábrán láthatóan igen közel a 4 járatok Ili torkolatához, Így a 9 járatokon út Ali nyilakkal jelzett utódon árantólfetoft tieid közeg nekiütközik a 4 közétől vadé tótól kis tót: rögökként vagy 5 szálakként leszakadd részeknek, azokat visszáséi lárdttja, és a ó csatornában uralkodó depresszió által la elősegítve visszateröol a ő csatornába, es a U tögőkkek 5 szalukkal ©>ytó: .« b emsémén keresztül 42 nyilak nónyáhaa távozik, .A 3, ábrán szemből is feltüntettem a 2 fúrófej á csatóroáját körülvevő 3 falazatban kialakított *í sütetek ebeudevtót tómű osetótotótócto, begy he* 12 tówi;',«ik'ü vezető 13 szervekkel szomszédos tartományban a 9 járatok rókábban vaunak elrendezve, mint
3ö egyébként, aminek az az oka, hogy a 9 járatokból kilépő .utód közeggel nem kívánatos a 13 ''©tóéi ed.onttó tó 12 l>, evote c a© emunak «.tóktó'tóe\e nuektó ezek a 1 kezet 14 !, k\\ ,\ I , k ' © x > ! ,x ! e , xs , , ο © ( >\ d ' \ ev 'n 'tó i elrendezetten is ktalakiibatök a. 3 falazatban, vagy annak külső oldalán, ahogy az a 4, ábrán látható.
.Az 5, ábrán a 5. ábra; kinagyított részletét tűntettem iel, amolyan omgfl gyei belő, hogy az oivadekeliávotitö ő esatortus .3 lábazatában az egyes 9 járatok. 1.9 torkolata, agy előnyös kialakítás szerint nem egyszerűen a 3 falazat homlokfeinletének síkjában húzódik, hanem a. 10 torkolat a Ó csatorna belseje teld ín tágolathan folytatódik: és a 9 járatböl kdepó fluid közeget ' . a ' >\g, o\\\' ee \ e ,e v , - . x 'e v ·. < \e v iá lézersugarakat kibocsátó 15 szervek vagy a 4 közetolvadék teld távozik a 9 járatból.
Az olvadékelvezetö 6 : csatorna 3 ihiazatának anyagaként célszerűen átütninrumot W alkalmazunk, mert az alumínium önmaga is hozzájárul ahhoz., hogy a ő csatornába belopó 4 közetolvadék ne tapadiou meg a 6 csatorna belső talán, függetlenül attól, hogy a belső tál mentén kkóakabe az említett visszirányn fluid közeg függöny, vagy sem.
A találmány s/cnnil eljárással és az azt megvalósító berendezéssel tehát egyszerű, megbízható lehetőséget teremtettem a megolvasztott közel biztonságos és teljes értékű eltávolítására, ágy, hogy ebhez a tárást nem szükséges szöneteiietni. Az alkalmazott nyomás, tömegáram, depresszió értékek révén befolyásolni tudjuk n kozetelfávolltás intenzitásai Is, illetve különböző szcenáriökhoz igazodva is biztosítani tudjuk a közetolvadék olyan kis x' x x x x \ 'x. x' ' X x ''\xx C \ xSxxWxx' -- - X csatornát elfögadhatarlattól leszükásék vagy élűmnek.