SU435356A1

SU435356A1 - ELECTROTHERMOMECHANICAL BREED-DESTRUCTIVE ORGAN

Info

Publication number: SU435356A1
Application number: SU1758649A
Authority: SU
Original assignee: А. П. Образцов, Л. М. Блинов , С. М. Цыганенко; Ордена Трудового Красного Знамени Институт горного дела А. А. Скочинского
Priority date: 1972-03-14
Filing date: 1972-03-14
Publication date: 1974-07-05

Description

1one

Изобретение относитс к горнодобывающей промышленности и может использоватьс в качестве рабочего органа буровых установок и проходческих машин при проведении выработок в крепких породах методом комбинированного разрушени с использованием механического инструмента и электромагнитного пол сверхвысокой частоты.The invention relates to the mining industry and can be used as a working body of drilling rigs and tunneling machines when carrying out workings in hard rocks by the method of combined destruction using a mechanical tool and an ultra high frequency electromagnetic field.

Известны электротермомеханические породоразрушаюш ,ие органы, включающие долото с шарошками, в корпус которого встроень 1 волновод с рупорной антенной и проводники коаксиальных линий.Electro-thermomechanical rock-breaking, and other organs are known, including a chisel with cones, into which case there is one waveguide with a horn antenna and conductors of coaxial lines.

Предлагаемый породоразрушающий орган отличаетс от известных тем, что он снабжен излучающей биконической антенной, размещенной в приемной рупорной антенне и выполненной цодсоединением наружных поверхностей шарошек к внутренним проводникам коаксиальных линий, причем в корпусе его установлены фазосдвигатели, включенные параллельно антеннам и соединенные на выходах коаксиальными лини ми шарошек, а на входах - двойным волноводным тройником, одно плечо которого св зано с рупорной антенной, а другое - с передающим волноводом. Это обеспечивает направленность излучени и передачу энергии электромагнитного пол в породу .The proposed rock-breaking body differs from the known ones in that it is equipped with a radiating biconical antenna placed in the receiving horn antenna and made by connecting the outer surfaces of the cones to the inner conductors of coaxial lines, with phase shifters connected in parallel to the antennas and connected at the outputs with coaxial cones of the cones installed and, at the inputs, a double waveguide tee, one shoulder of which is connected to a horn antenna, and the other to a transmitting waveguide. This ensures the directivity of the radiation and the transfer of the energy of the electromagnetic field into the rock.

На чертеже изображен предлагаемый порооразрушающий орган и разрезы по А-А, Б-Б и В-В.The drawing shows the proposed pore-eroding organ and sections along aa, bb and bb.

Породоразрушающий орган имеет две шарошки 1, закрепленные на ос х 2 с помощью подшипников 3. Наружные конические поверхности 4 шарошек армированы твердосплавными штыр ми 5, подключены к внутренним проводникам коаксиальных линий 6, проход щих сквозь оси шарошек и служат излучающей биконической антенной, расположенной в приемной рупорной антенне 7. В корпусе 8 долота закреплены два мостовых фазосдвигател 9, включенные параллельно антеннам и соединенные на выходах через волновод о-Коаксиальные переходы Юс коаксиальными лини ми шарошек, а на входах- с двойным волноводным тройником 11, к одному из несимметричных плеч которого прикреплена приемна рупорна антенна, а к другому передающа волноводна лини 12. Фазосдвигатели имеют поршни 13, скрепленные винтами 14, на которых навинчены гайки 15, вход щие в прорези втулки 16. Фазосдвигатели , волноводно-коаксиальные переходы и коаксиальные линии шарошек образуют две параллельные резонансные цепи бегущей волны , в общую ветвь которых включены антенны . Длина одной из параллельных цепей установлена с помощью поршн 13 большеThe rock-breaking body has two cutters 1, fixed on axles 2 using bearings 3. The outer conical surfaces 4 of the cutters are reinforced with carbide pins 5 and connected to the inner conductors of the coaxial lines 6 that pass through the axes of the cutters and serve as a radiating biconical antenna located in the receiving a horn antenna 7. In the case of 8 bits, two bridge phase shifters 9 are attached, connected in parallel to the antennas and connected at the outputs via the waveguide Y-Coaxial Jus transitions with coaxial lines of cones, and at the entrances, with a double waveguide tee 11, to one of the asymmetrical arms of which a receiving horn antenna is attached, and to the other a transmitting waveguide line 12. The phase shifters have pistons 13 fastened with screws 14 on which nuts 15 that are inserted in slots of the sleeve 16 are screwed Phase shifters, waveguide-coaxial transitions, and coaxial lines of the cones form two parallel traveling-wave resonant circuits, in the common branch of which antennas are included. The length of one of the parallel chains is set by means of the piston 13 more

другой на половину длины волны А/2. Втулка 16 свободно посажена на цилиндрическую часть корпуса 8 на шпонке 17. В отверсти х втулки расположены пружины 18, поджимающие гайки через винты к нижним поверхност м прорезей. Между втулкой 16 и гайкой 19 ручной настройки резонансных цепей помещен цилиндр 20, св занный с последними резьбовыми подвижными соединени ми 21 и 22 с левой и правой резьбой. Внутри цилиндра на корпусе 8 расположен порщень 23, имеющий винтовые пазы 24 и 25, один из которых имеет левую, а другой правую нарезку. В винтовые пазы поршн вход т соответственно шпонка 26, прикрепленна к корпусу и шпонка 27, прикрепленна к цилиндру. Поршень раздел ет камеру, образованную цилиндром и корпусом на две части, кажда из которых сообщаетс с одним из отверстий 28 или 29 в корпусе. Эти отверсти соединены с кольцевыми проточками 30 и 31 на торце втулки 32. Втулка прикреплена штифтами 33 к корпусу долота. Уплотнение камеры и поршн выполнено с помощью колец 34. В кольцевом зазоре между втулкой 16 и корпусом 8 помещена пружина 35, выбирающа люфты в резьбовых подвижных соединени х 21 и 22. Подсоединение рабочего органа к установке производ т с помощью конусной резьбы 36, при этом происходит одновременное подключение к тракту волноводного тройника 11, имеющего на входе переход с круглого волновода на пр моугольный 37, и проточек 30 и 31 к воздухоподвод щим каналам установки.another half the wavelength A / 2. The sleeve 16 is loosely seated on the cylindrical part of the housing 8 on the key 17. In the holes of the sleeve there are springs 18 clamping the nuts through screws to the lower surfaces of the slots. A cylinder 20 is connected between the sleeve 16 and the nut 19 to manually adjust the resonant circuits, which is connected to the last threaded movable connections 21 and 22 with left and right threads. Inside the cylinder on the housing 8 there is a gap 23, having helical grooves 24 and 25, one of which has the left and the other the right cutting. In the screw grooves of the piston, a key 26 is respectively inserted, the key 27 is attached to the housing, and the key 27 is attached to the cylinder. The piston divides the chamber formed by the cylinder and the housing into two parts, each of which communicates with one of the holes 28 or 29 in the housing. These holes are connected to the annular grooves 30 and 31 at the end of the sleeve 32. The sleeve is attached by pins 33 to the bit body. The chamber and the piston are sealed using rings 34. In the annular gap between the sleeve 16 and the housing 8, a spring 35 is inserted that selects the backlash in the threaded movable joints 21 and 22. The working body is connected to the installation using a tapered thread 36, in this case simultaneous connection to the path of a waveguide tee 11, which has a junction from a circular waveguide to a rectangular 37, and the grooves 30 and 31 to the air inlet ducts of the installation.

Перед началом работы, если необходимо, настраивают параллельные резонансные цепи бегущей волны в резонанс вручную вращением гайки 19, после чего ее контр т, например , винтом 38. Резонансные цепи дистанционно подстраивают сжатым воздухом, подаваемым в цилиндр через отверсти 28 или 29. Поршень перемещаетс и под действием шпонки 26, вход щей в его винтовой паз 24, поворачиваетс вместе с цилиндром относительно корпуса, а также сообщает цилиндру, навинчивающемус или свинчивающемус с втулки и с гайки, дополнительный угол поворота посредством винтового паза 25 и шпонки 27. При этом поршни 13 перемещаютс одновременно в обоих фазосдвигател х, и параллельные цепи настраиваютс в резонанс . Углы наклона винтовых пазов 24 и 25 выбраны такими, что кинематическа цепь корпус-поршень-цилиндр вл етс необратимой . Это исключает произвольную перестройку резонансных цепей при работе, когда корпус рабочего органа, враща сь, может касатьс стенок выработки.Before starting, if necessary, parallel traveling resonant circuits are tuned to the resonance manually by rotating the nut 19, after which it is controlled, for example, with a screw 38. Resonant circuits are remotely adjusted with compressed air supplied to the cylinder through the holes 28 or 29. The piston moves and under the action of the key 26, which is inserted into its screw groove 24, rotates together with the cylinder relative to the housing, and also informs the cylinder, screwing or screwing on the sleeve and from the nut, the additional angle of rotation a screw groove 25 and pins 27. In this case, the pistons 13 move simultaneously in both phase shifters, and the parallel circuits are tuned to resonance. The angles of inclination of the screw grooves 24 and 25 are chosen such that the kinematic chain housing-piston-cylinder is irreversible. This eliminates the arbitrary restructuring of the resonant circuits during operation, when the body of the working body, while rotating, may touch the walls of the excavation.

Разрушение пород рабочим органом производ т комбинированным способом с одновременным воздействием на породу электромагнитным полем СВЧ и шарошками. При вращении рабочего органа из передающей волноводной линии 12 в одно из несимметричных плеч двойного волноводного тройника 11 подают энергию электромагнитных колебаний , котора разветвл етс в симметричных плечах и через фазосдвигатели, волноводнокоаксиальные переходы и коаксиальные линии поступает к конусам шарошек. В результатеThe destruction of rocks by the working body is carried out in a combined way with simultaneous exposure of the rock to the electromagnetic field by the microwave and cones. When the working body rotates from the transmitting waveguide line 12 into one of the asymmetrical arms of the double waveguide tee 11, it supplies electromagnetic oscillation energy, which branches in the symmetrical arms and through phase shifters, the wave-single-axial transitions and coaxial lines enter the cones of the cones. As a result

того, что длина одной из параллельных цепей больше другой на половину длины волны, конуса имеют противоположную пол рность, что обеспечивает излучение электромагнитной энергии с поверхностей шарошек. При этомthe fact that the length of one of the parallel circuits is more than half the other wavelength, the cones have opposite polarity, which ensures the emission of electromagnetic energy from the surfaces of the cones. Wherein

часть излученной энергии поглощаетс породой , а остальна часть поступает в приемную рупорную антенну, складываетс в параллельных цеп х с энергией, поступающей из передающей линии, и вновь возвращаетс к конусам, причем этот цикл повтор етс до полного поглощени ее в породе . Применение в рабочем органе настраиваемых резонансных цепей бегущей волны обеспечивает согласование волноводногоpart of the radiated energy is absorbed by the rock, and the remainder enters the receiving horn antenna, folds in parallel chains with energy from the transmission line, and returns to the cones, and this cycle is repeated until it is completely absorbed in the rock. The use of tuned traveling wave resonant circuits in the working body ensures the matching of the waveguide

тракта с различными породами. В результате воздействи электромагнитного пол происходит или ослабление прочности пород, или отделение от массива чешуек породы. Доразрушепие ослабленной полем СВЧ или отделенной от забо породы производ т механическим способом с помощью шарошек. В случае бурени скважин разгруженна порода удал етс с забо сжатым воздухом, подаваемым в скважину через волноводпую линиюtract with different breeds. As a result of exposure to an electromagnetic field, either weakening of the strength of the rocks or separation of the rock scales from the array occurs. Additional destruction of a microwave field weakened by a field or separated from the bottom rock is produced mechanically with the help of cones. In the case of well drilling, the unloaded rock is removed from the intake by compressed air supplied to the well through the wave guide

12, тройник И и рупорную антенну 7. Часть сжатого воздуха поступает на забой через фазосдвигатели и коаксиальные линии, благодар чему исключаетс попадание разрушенной породы в волноводные элементы.12, an AND tee and a horn antenna 7. A portion of the compressed air enters the bottomhole through phase shifters and coaxial lines, thereby eliminating the destruction of the broken rock in the waveguide elements.

Предмет изобретени Subject invention

Электротермомеханический породораэрушающий орган, включающий долото с шарошками , в корпус которого встроены волновод с рупорной антенной и проводники коаксиальных линий, отличающийс тем, что, с целью обеспечени направленности излучени и передачи энергии электромагнитного пол вAn electrothermomechanical rock-destroying organ, including a chisel with cones, with a waveguide with a horn antenna and conductors of coaxial lines embedded in its body, characterized in that, in order to ensure the directivity of radiation and the transfer of electromagnetic field energy to

породу, он снабжен излучающей биконической антенной, размещенной в приемной рупорной антенне и выполненной подсоединением наружных поверхностей шарошек к внутренним проводникам коаксиальных линий,rock, it is equipped with a radiating biconical antenna located in the receiving horn antenna and made by connecting the outer surfaces of the cones to the inner conductors of coaxial lines,

причем в корпусе его установлены фазосдвигатели , включенные параллельно антеннам и соединенные на выходах с коаксиальными лини ми шарошек, а на входах - двойным волповодным тройником, одно плечо которого св запо с рупорпой антенной, а другое - с передающим волноводом.moreover, phase shifters are installed in its case, connected in parallel to the antennas and connected at the outputs with coaxial lines of cones, and at the inputs with a double wave tee, one arm of which is connected to the main antenna, and the other with the transmitting waveguide.

3 Щ Р.,п3 u R., n

ш-шшsh-shh

т t

36 5536 55

I tf№ I tf№