Газодинамический патрон

 

Использование: разрушение угля и горных пород сжатым под высоким давлением газом, Сущность изобретения: газодинамический патрон устанавливают в скважину. Через штуцер заполняют патрон сжатым 2 воздухом, При достижении рабочего давления диафрагма в головной камере срезается . Воздух из головной камеры истекает в шпур. Воздух из ближайшей рабочей камеры воздействует на расположенный в ней золотник с перепускными каналами. Золотник смещается и открывает выхлопные отверстия рабочей камеры. Процесс повторяется для всех рабочих камер. Перепускные каналы выполнены в форме усеченных кон.усоВ; золотник выполнен последовательно уменьшающейся длины, рабочие камеры - последовательно увеличивающегося объема, а перепускные каналы и выхлопные отверстия - последовательно увеличивающегося диаметра. Это обеспечивает увеличение скорости истечения воздуха и повышение давления воздушной волны. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 37/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4948610/03 (22) 21.05.91 (46) 15.04.93. Бюл, № 14 (71) Институт горного дела им, А, А, Скочинского (72) Д. И. Адамидзе, А. Е. Кусов и Ф. А. Чакветадзе (56) Авторское. свидетельство СССР

¹ 11001166550055,, кКл, Е 21 С 37/06, 1981.

Адамидзе Д. И. Разрушение пород и углей сжатым воздухом. — M,: Наука, 1978, с. 88. (54) ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ПАТРОН (57) Использование: разрушение угля и горных пород сжатым под высоким давлением газом, Сущность изобретения: гаэодинамический патрон устанавливают в скважину.

Через штуцер заполняют патрон сжатым

Изобретение относится к горному делу, а именно к средствам разрушения угля и горных пород газом высокого давления.

Целью изобретения является повышение эффективности воздействия на разрушаемую среду.

На фиг. 1 изображен газодинамический патрон в положении до срабатывания; на фиг, 2 — в момент истечения воздуха, где показаны горный массив 1, скважина 2, трубчатый металлический корпус патрона 3 с головной частью 4, головная камера 5, управляющий элемент 6, рабочие камеры 7, выполненные отверстия 8, пружины 9, седловины 10, золотники 11 с перепускными каналами 12, штуцер 13, воздухопроводная сеть 14.

Газодинамический патрон работает следующим образом.

„„50 „„1809049 А1 воздухом, При достижении рабочего давления диафрагма в головной камере срезается. Воздух из головной камеры истекает в шпур, Воздух из ближайшей рабочей камеры воздействует на расположенный в ней золотник с перепускными каналами, Золотник смещается и открывает выхлопные отверстия рабочей камеры. Процесс повторяется для всех рабочих камер. Перепускные каналы выполнены в форме усеченных конусов, золотник выполнен последовательно уменьшающейся длины, рабочие камеры — последовательно увеличивающегося обьема, а перепускные каналы и выхлопные отверстия — последовател ь но увеличивающегося диаметра.

Это обеспечивает увеличение скорости истечения воздуха и повышение давления воздушной волны. 2 ил, (Л

Параллельно груди горного массива 1 бурят скважину 2 на запланированную длину и в скважину помещают патрон 3 с требу- 0© емым количеством рабочих камер 7, охватывающих указанную длину скважины, Через штуцер 13 и воздухопроводную сеть (14 заполняют устройство сжатым воздухом. ф

Во всех камерах патрона устанавливается равномерное давление. При.этом отверстия головной камеры 5 перекрыты управляющим элементом 6 — среэным металлическим диском (диафрагмой), Выхлопные отверстия

8 рабочих камер 7 перекрыты золотниками

11, прижатыми пружинами 9 к седловинам

10, При достижении рабочего давления в патроне (30-70 МПа) диск 6 (диафрагма) срезается, Воздух из головной камеры 5 истекает в шпур 2. В связи с мгновенным падением давления в этой камере создается

1809049 перепад давления между головной Камерой и расположенной после нее первой рабочей камерой с объемом V>, Воздух из камеры Ч1 начинает с большой скоростью перетекать в головную камеру 5, воздействуя при этом на золотник длиной I> рабочей камеры V. расположенный таким образом, что его конусообразный перепускной канал 12 обращен меньшим диаметром 01 в сторону г ловной части 4 патрона. При этом создаетсч образующая силы F1 потока, действующая на стенки перепускного канала 12 в направлении головной камеры 5. Под действием данной силы золотник первой камеры, сминая пружину 9 начинает двигаться влево. При подходе конца золотника 0>, выхлопные

1 отверстия камеры Vl открываются. В свою очередь, снижение давления в рабочей камере Ч1 образует воздушный поток, движущийся иэ камеры Vz в камеру V1 через перепускной канал с диаметрами отверстий

02 02 золотника длиной Ig. Под действием аналогичной возникающей силы Рр золотник lz также начинает перемещаться 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 открытия выхлопных от- "0

-верстий рабочих камер. Поток воздуха в патроне показан стрелками (фиг, 2), Увеличение диаметров перепускных каналов при удалении от головной части 4 патрона(01<01 <0z<02 «„„0,<0, ) поэво- З5

1 1 1 ляет уменьшить завихрения в потоке воздуха внутри патрона, источниками которых являются любые выступающие детали конструкции на его пути (например, торцовые части золотников s конструкции прототипа). 40

При этом увеличивается скорость движения потока и уменьшаются потери энергии в движущемся потоке воздуха. Все это производит к увеличению скорости истечения из выхлопных отверстий, увеличению давле- 45 ния на фронте образующийся при истечении воздушной волны и, следовательно, усилению ее ударного действия на массив.

Уменьшение длины золотников при отходе от головной камеры 5 (I)>fg»„, I„) 50 уменьшает время движения золотников до открытия ими выхлопных отверстий в каждой рабочей камере, т.е, золотник И будет двигаться дольше, чем золотник lz и т.д. Поскольку движение каждого золотника начи- 55 нается с запаздыванием относительно предыдущего (золотник Iz начинает смещаться после золотника I < и т.д.), то уменьшение длины позволяет подойти всем золотникам к выхлопным отверстиям и открыть их практически одновременно. При этом на выходе из патрона создается фронт ударной волны приближающийся к параллельному, который обладает наиболее эффективным действием за счет одновременного нагружения поверхности разрушаемого массива пород, Уменьшение временных интервалов между началом движения золотников также способствует увеличение диаметров перепускных каналов при отходе от головной части патрона, При этом увеличивается поток, перетекающий в соседние камеры и в них быстрее образуется перепад давления, необ::одимый для начала движения золотников.

При приближении к устью скважины, воздушный поток, исходящий из выхлопных отверстий, будет испытывать все большее ослабление за счет рассеивания в сторону зоны атмосферного давления — в сторону устья скважины. Для компенсации этого и создания стабильной величины давления на всем протяжении фронта ударной воздушной волны вдоль скважины, объем истекающего воздуха увеличивается с удалением от головной камеры, т.к. объемы рабочих камер при удалении от головной части патрона возрастают (Ч1<Ч2<...,Vn). Для сохранения при этом одного и того же времени истечения воздуха из всех камер (т.е. сохранения однородного фронта воздушной волны), диаметры выхлопных отверстий также увеличиваются при удалении от головной камеры патрона (dl

Формула изобретения

Газодинамический патрон, включающий трубчатый металлический корпус, головную камеру с управляющим элементом, 1809049

Составитель Д.Адамидзе

Техред M.Моргентал Корректор M.Куль

Редактор

Заказ 1267 Тираж Подписное

8HNMIlN Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, улХагарина, 101 установленную на торце корпуса, рабочие камеры, размещенные внутри корпуса вдоль его оси и выполненные с выхлопными отверстиями, а также подпружиненные золотники, размещенные в рабочих камерах и 5 выполненные с перепускными каналами, о т л и ч а ю щ и й-с я тем, что, с целью повышения эффективности разрушения, перепускные каналы золотников выполнены в форме усеченных конусов, меньшие основания которых обращены к головной камере, при этом по мере удаления от головной камеры золотники выполнены последовательно уменьшающейся длины, рабочие камеры — последовательно увеличивающегося объема, а перепускные каналы и выхлопные отверстия — последовательно увеличивающегося диаметра.