SU1122034A1 - Скважинное устройство дл разрушени монолитных объектов импульсным давлением жидкости - Google Patents

Abstract

1. СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОИзЕКТОВ ИМПУЛЬСНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ;КИДКОСТИ, включающее корпус с взрывной камерой, ствол с, жидкостной камерой, св зан- . ной с взрывной камерой, и выхлопньЙ11и отверсти ми, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности разрушени  за счет повьшени  давлени  импульса жидкости, передаваемого в скважину, ствол снабжен компенсатором объема скважины, вьтолненным в виде цилиндра , установленного на торце ствола со стороны выхлопных отверстий при этом по образующей цилиндра выполнены выемки, сообщенные с выхлопными отверсти ми. 2.Скважинное устройство по п. 1, отличающеес  тем, что выемка выполнена в виде кольца. 3.Скважинное устройство по п. 1, а S отличающеес  тем, что выемки выполнены в виде продольных (Л пазов.

Description

Изобретение относитс  к горному делу, а именно к устройствам дл  создани  гидравлического давлени  в скважине.

Известно Скважинное устройство дл  разрушени  монолитных объектов высоким импульсным давлением жидкости , содержащее камеру с зар дом ВВ и камеру с жидкостью, имеющую отверсти  дл  ее истечени  под давлением , а также приспособление дл  удержани  устройства от выброса, размещаемое в скважине.

Камера с жидкостью в этом устройстве выполнена в виде трубы с отверсти ми в стенках, что снижает эффективность действи  устройства за счет уменьшени  зоны воздействи  высокого давлени  на стенки скважины, так как така  зона расположена в основю ном против отверстий, а в других мес1 Э тах экранируетс  стенками трубы.

о оо

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и до4 стигаемому результату  вл етс  скважинное .устройство дл  разрушени  монолитных объектов импульсным давлением жидкости, включающее корпус с взрьгеной камерой, ствол с жидкостной камерой, св занной с взрывной камерой , и выхлопньми отверсти ми.

Устройство снабжено приспособлением дл  удержани  его от выбрасывани , размещенным запределами скважины . Конструкци  устройства позвол ет использовать всю энергию импульса в скважине дл  полезной работы - разрушени  объекта (без экранировани  импульса стенками трубы). Дл  обеспе чени  достаточной прочности устройст ва стенки жидкостной камеры выполнены значительной толщины. Это приводит к большой разнице площадей поперечного сечени  камеры и скважины, что в свою очередь вызывает резкое снижение давлени  на выходе из камеры. Это объ сн етс  тем, что максимальное давление импульса достигаетс  б фазе сжати  (головной части импульса), гидродинамические  влени  в которой обусловлены законами развити  гидравлического удара с интерференцией ударных волн. В этом случае на выходе из жидкостной камеры возникает узел разрывности, в котором происходит пре ломление ударной волны с резким снижением ее давлени , определ емого по зависимости Рд S P/j , где P-i и Ре. давление импульса соответственно в жидкостной камере и скважине S коэффициент преломлени  ударной волны При этом коэффициент преломлени  S ударной волны на выходе из жидкостной камеры равен F + FC где F и F,j - соответственно площади поперечного сечени  камеры и скважины . В формуле коэффициента преломлени  S прин то- упрощающее допущение о равенстве скоростей распространени  ударной волны в камере и полости сква жины . Величина коэффициента преломлени  ударной волны в существующих конструк ци х устройств, имеющих диаметр камеры 1,2 см при диаметре скважины 4 см, составл ет величину около 0,15-0,16, что в 5-6 раз может снижать давление ударной Волны в начальной стадии развити  гидравлического удара в скважине по сравнению с давлением пороховых газов в камере дл  размещени  зар да ВВ. Если рассматривать, процесс развити  импульса в скважине в квазистационарном приближении, то при прочих равных услови х больша  площадь поперечного сечени  скважины, зан та  жидкостью, также приводит к снижению максимального давлени  импульса. Так известно, что соотношение между изменением°давлени  и относительным изменением объема жидкости в упругой гидравлической .системе выражаетс  равенством йР Е где Р - давление импульса Е - модуль упругости жидкости; V - начальный объем жидкости в скважине и камере; /дУ - .величина сокращени  объема жидкости при сжатии. В то же врем  uV представл ет собой величину приращени  объема камеры дл  размещени  зар да ВВ при расширении пороховых газов. Поскольку давление пороховых газов при одной и той же массе зар да зависит только от плотности зар жани , т.е. отношени  массы зар да к занимаемому им объему, то возрастание дУ ведет к снижению давлени  пороховых газов в камере дл  размещени  зар да ВВ и д,авлени  в импульсе. При этом увеличение начального объема V жидкости в скважиг не при прочих равных услови х вцдет к снижению давлени  в импульсе. Из изложенного следует, что при одной и той же массе зар да и глубине скважины сокращение площади, занимаемой жидкостью в поперечном сечении скважины, позвол ет повысить давление импульса и, следовательно, эффективность действи  устройства.Цель изобретени  - повьшерне эффективности разрушени  за счет повышени  давлени  импульса .жидкости, передаваемого в скважину. Дл  достижени  указанной цели в предлагаемом устройстве, включающем корпус с взрывной камерой, ствол с жидкостной камерой, св занной с взрьшной камерой, и вьпслопными отверсти ми , ствол снабжен компенсатором объема скважины, выполненным в виде цилиндра, установленного на торце ствола со стороны вьпспопных от-: верстий, при этом по образукнцей ци- , JIиндpa выполнены выемки, сообщенные с выхлопными отверсти ми. Кроме того, выемка выполнена в виде кольца.

Кроме того, выемки выполнены в виде продольных пазов.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, размещенное в заполненной жи кocтью скважине разрушаемого объекта, продольный разрез.

В цилиндрическом корпусе 1 устройА тва вБшолнена взрывна  камера 2 дл  размещени  зар да 3 взрьшчатого вещества, например пороха, и ствол с жидкостной камерой 4 с выхлопными отверсти ми 5 дл  истеч1ени  жидкости под давлением в полость скважины 6. Вход в камеру 4 выполнен сужающимс  в сторону отверстий 5 ив нем размещена герметична  перегородка 7 из упругого эластичного материала. Ниже вькодных отверстий 5 к корпусу 1 закреплен компенсатор объема скважины в виде цилиндрического элемента 8, по образующей которого выполнены выемки 9, сообщенные гидравлически через отверсти  5 с жидкостной камерой 4. При этом выемки 9 могут иметь форму кольца (кольцевой проточки ) или продольных пазов в средней части цилиндра. Сверху камера 2 закрыта затвором 10. Устройство имеет приспособление дл  удержани  его в скважине, вьшолненное, например, в виде прикрепленного к корпусу 1 консольного рычага11, на свободном конце которого при помощи болтов : 12 через амортизатор 13 установлен инерционный элемент 14.

В скважину 6, пробуренное в разрушаемом объекте и заполненную жидкостью , вставл ют предложенное устройство так, чтобы его камера 4 через отверсти  5 заполн лась жидкостью до уровн  ее поверхности в скважине.

При подрьте зар да 3 образующиес  пороховые газы продавливают перегородку 7 в камеру 4. В результате

в ней резко повышаетс  давление жидкости , которое через отверсти  5 и выемки 9 воздействует на стенки скважины, расположенные против выемок 9, разруша  объект.

При выполнении выемок 9 в форме

кольцевой проточки давление жидкости в полости скважины воздействует на ее стенки практически равеномерно во всех направлени х. При этом устройство не обладает направленностью действиЯ .

Если выемки 9 выполнены в виде продольных пазов или лысок, то устройство будет обладать выраженным направленнь1м действием - процесс трещинообразовани  будет возникать против пазов или лысок и его можно будет использовать дл  упор доченного разрушенн  объектов.

Наличие в предлагаемом устройстве

закрепленного ниже выходного селени  камеры цилиндрического элемента 8 с выемками 9 по .его образующей позно-, л ет значительно сократить разницу площадей поперечного сечени  камеры

и скважины, чем достигаетс  увеличечение коэффициента преломлени  ударной ВОЛ6Г, а следовательно, и увеличение давлени  импульса.

.Л;V.Ч .:А : ..О у-.

12

. lЛ

v;д: : V . .

V Л.. /V « . 1

. . .

.-. - А

:гг./л.:-л :-Р: .-.:-д:.-:

--А J

:лV. /..;-,

;д-л- ;.лл-;/ .У.Д.;;;-.А:

..A.

л

1,, j «

Claims (1)

1. СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ОБЪЕКТОВ ИМПУЛЬСНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ЖИДКОСТИ, включающее корпус с взрывной камерой, ствол с, жидкостной камерой, связанной с взрывной камерой, и выхлопными отверстиями, отличаю-