RU1809049C - Газодинамический патрон - Google Patents

Abstract

Использование: разрушение угл  и горных пород сжатым под высоким давлением газом, Сущность изобретени : газодинамический патрон устанавливают в скважину. Через штуцер заполн ют патрон сжатым 2 воздухом, При достижении рабочего давлени  диафрагма в головной камере срезаетс . Воздух из головной камеры истекает в шпур. Воздух из ближайшей рабочей камеры воздействует на расположенный в ней золотник с перепускными каналами. Золотник смещаетс  и открывает выхлопные отверсти  рабочей камеры. Процесс повтор етс  дл  всех рабочих камер. Перепускные каналы выполнены в форме усеченных кон.усоВ; золотник выполнен последовательно уменьшающейс  длины, рабочие камеры - последовательно увеличивающегос  объема, а перепускные каналы и выхлопные отверсти  - последовательно увеличивающегос  диаметра. Это обеспечивает увеличение скорости истечени  воздуха и повышение давлени  воздушной волны. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к горному делу, а именно к средствам разрушени  угл  и горных пород газом высокого давлени .

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности воздействи  на разрушаемую среду.

На фиг. 1 изображен газодинамический патрон в положении до срабатывани ; на фиг, 2 - в момент истечени  воздуха, где показаны горный массив 1, скважина 2, трубчатый металлический корпус патрона 3 с головной частью 4, головна  камера 5, управл ющий элемент 6, рабочие камеры 7, выполненные отверсти  8, пружины 9, седловины 10, золотники 11 с перепускными каналами 12, штуцер 13, воздухопроводна  сеть 14.

Газодинамический патрон работает следующим образом.

Параллельно груди горного массива 1 бур т скважину 2 на запланированную длину и в скважину помещают патрон 3 с требу- емым количеством рабочих камер 7, охватывающих указанную длину скважины, Через штуцер 13 и воздухопроводную сеть 14 заполн ют устройство сжатым воздухом. Во всех камерах патрона устанавливаетс  равномерное давление. При .этом отверсти  головной камеры 5 перекрыты управл ющим элементом 6 - срезным металлическим диском (диафрагмой). Выхлопные отверсти  8 рабочих камер 7 перекрыты золотниками 11, прижатыми пружинами 9 к седловинам 10. При достижении рабочего давлени  в патроне (30-70 МПа) диск 6 (диафрагма) срезаетс , Воздух из головной камеры 5 истекает в шпур 2. В св зи с мгновенным падением давлени  в этой камере создаетс 

00

о

Ч

g

о

перепад давлени  между головной камерой и расположенной после нее первой рабочей камерой с объемом Vi, Воздух из камеры Vi начинает с большой скоростью перетекать в головную камеру 5, воздейству  при этом на золотник длиной h рабочей камеры Vi расположенный таким образом, что его конусообразный перепускной канал 12 обращен меньшим диаметром DI в сторону головной части А патрона. При этом создаетс  образующа  силы FI потока, действующа  на стенки перепускного канала 12 в направлении головной камеры 5. Под действием данной силы золотник первой камеры, смина  пружину 9 начинает двигатьс  влево. При подходе конца золотника DI , выхлопные отверсти  камеры Vi открываютс . В свою очередь, снижение давлени  в рабочей камере Vi образует воздушный поток, движущийс  из камеры V2 е камеру Vi через перепускной канал с диаметрами отверстий D2-D2 золотника длиной %. Под действием аналогичной возникающей силы F2 золотник г также начинает перемещатьс  в сторону головной части патрона. Таким же образом действуют последующие золотники , в каждом из которых конусообразное выполнение перепускного канала создает толкающую силу, перемещающую золотники в направлении открыти  выхлопных от- -верстий рабочих камер. Поток воздуха в патроне показан стрелками (фиг. 2).

Увеличение диаметров перепускных каналов при удалении от головной части 4 патрона (....) позвол ет уменьшить завихрени  в потоке воздуха внутри патрона, источниками которых  вл ютс  любые выступающие детали конструкции на его пути (например, торцовые части золотников в конструкции прототипа). При этом увеличиваетс  скорость движени  потока и уменьшаютс  потери энергии в движущемс  потоке воздуха. Все это производит к увеличению скорости истечени  из выхлопных отверстий, увеличению давлени  на фронте образующийс  при истечении воздушной волны и, следовательно, усилению ее ударного действи  на массив.

Уменьшение длины золотников при отходе от головной камеры 5 (...ln) уменьшает врем  движени  золотников до открыти  ими выхлопных отверстий в каждой рабочей камере, т.е. золотник И будет двигатьс  дольше, чем золотник 2 и т.д. Поскольку движение каждого золотника начинаетс  с запаздыванием относительно предыдущего (золотник г начинает смещатьс  после золотника Н и т.д.), то уменьшение длины позвол ет подойти всем золотникам к выхлопным отверсти ми открыть их практически одновременно. При этом на выходе из патрона создаетс  фронт ударной волны приближающийс  к параллельному , который обладает наиболее эффективным действием за счет одновременного нагружени  поверхности разрушаемого массива пород,

Уменьшение временных интервалов между началом движени  золотников также

способствует увеличение диаметров перепускных каналов при отходе от головной части патрона, При этом увеличиваетс  поток , перетекающий в соседние камеры и в них быстрее образуетс  перепад давлени ,

5 необходимый дл  начала движени  золотников .

При приближении к устью скважины, воздушный поток, исход щий из выхлопных отверстий, будет испытывать все большее

0 ослабление за счет рассеивани  в сторону зоны атмосферного давлени  - в сторону усть  скважины. Дл  компенсации этого и создани  стабильной величины давлени  на всем прот жении фронта ударной воздуш5 ной волны вдоль скважины, объем истекающего воздуха увеличиваетс  с удалением от головной камеры, т.к. объемы рабочих камер при удалении от головной части патрона возрастают (....Vn). Дл  сохранени 

0 при этом одного и того же времени истечени  воздуха из всех камер (т.е. сохранени  однородного фронта воздушной волны), диаметры выхлопных отверстий также увеличиваютс  при удалении от головной камеры

5 патрона (...dn). Это позвол ет создать равномерную линию отбойки породы на всем прот жении скважины.

После полного срабатывани  (разр жени ) патрона, золотники 11 под действием

0 пружин 9 возвращаютс  в исходное положение . Дл  повторного использовани  замен ют срезной диск 6 в головной камере 5.

Экономическа  эффективность за вленного газодинамического патрона состо5 ит в том, что аз счет уменьшени  потерь энергии воздушного потока внутри патрона, создани  параллельного фронта ударной воздушной волны и создани  стабильной величины давлени  на всем прот жении

0 фронта воздушной волны, улучшаетс  ударное воздействие патрона на разрушаемую среду. При этом увеличиваетс  объем отбитой горной породы (угл ) и уменьшаетс  ее себестоимость. Кроме того, это позвол ет

5 использовать данный патрон при отбойке более прочных пород.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Газодинамический патрон, включающий трубчатый металлический корпус, головную камеру с управл ющим элементом,

   установленную на торце корпуса, рабочие камеры, размещенные внутри корпуса вдоль его оси и выполненные с выхлопными отверсти ми, а также подпружиненные золотники , размещенные в рабочих камерах и выполненные с перепускными каналами, отличающи й -с   тем, что, с целью повышени  эффективности разрушени , перепускные каналы золотников выполнены в

   форме усеченных конусов, меньшие основани  которых обращены к головной камере, при этом по мере удалени  от головной камеры золотники выполнены последова- тельно уменьшающейс  длины, рабочие камеры - последовательно увеличивающегос  объема, а перепускные каналы и выхлопные отверсти  - последовательно увеличивающегос  диаметра.

   Ч п ч 2 Ч Ч

   // / /s / л/ s / / // л//Ss/ x/

   У / S /

   м

   Ю

   f/ /

   л

   4п Nfl

   Ч

   Фиг/

   /7

   //// ///)(,

   8

   0U8.2