Пылеулавливающая установка для станков термомеханического бурения и термического расширения скважин

 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для бурения и расширения скважин в крепких породах. Сущность изобретения заключается в том, что установка включает кожух с отверстиями для прохода буровой штанги, соединенный с двумя вытяжными трубами, в каждой из которых установлен распылитель жидкости, приспособление для отвода шлама, состоящее из двух сопл, на внутренней поверхности каждого выполнены продольные винтообразные канавки, имеющие профиль в виде "ласточкина хвоста", а корпус каждого из сопл выполнен из биметалла. Изобретение позволяет улучшить экологическую обстановку в зоне работы станков за счет более качественного сбора и удаления пыли. 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для бурения и расширения скважин в крепких породах.

Известна пылеулавливающая установка для станков термомеханического бурения и термического расширения скважин (см. Великий М.И. и др. Техника бурения скважин комбинированными способами. М.: Недра, 1977, с. 39), включающая кожух с отверстиями для прохода буровой штанги, имеющий трубопроводы подачи горючего, сжатого воздуха, воды и две вытяжные трубы с установленными распылителями жидкости.

Недостатком является выход мелкодисперсной пыли из пылеулавливающей установки в атмосферу при работе термомеханического станка, что ухудшает экологическую обстановку в зоне термомеханического бурения и термического расширения скважин.

Известна пылеулавливающая установка для станков термомеханического бурения и термического расширения скважин (см. а.с. 1744248, кл. Е 21 С 7/00, Бюл. 24, 1992), включающая кожух с отверстиями для прохода буровой штанги, соединенный с двумя вытяжными трубами, в каждой из которых установлен распылитель жидкости, приспособление для отвода шлама, состоящее из двух сопл, на внутренней поверхности каждого выполнены продольные винтообразные канавки, а у большего основания - кольцевая канавка для сбора шлама, сообщенная как с продольными винтообразными канавками, так и с приспособлением для отвода шлама.

Недостатком является снижение эффективности очистки пылегазового потока от тонкодисперсной пыли при длительной эксплуатации пылеулавливающей установки, что обусловлено выпадением твердых частиц из полостей продольных винтообразных канавок с последующим витанием их в потоке, выбрасываемым в атмосферу, и приводящих в конечном итоге к загрязнению окружающей среды.

Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение экологической обстановки в зоне работы станков термомеханического бурения и термического расширения скважин, достигаемое более качественным сбором и последующим удалением тонкодисперсных твердых частиц пылеулавливающей установки.

Технический результат достигается тем, что пылеулавливающая установка для станков термомеханического бурения и термического расширения скважин включает кожух с отверстиями для прохода буровой штанги, соединенный с двумя вытяжными трубами, в каждой из которых установлен распылитель жидкости, приспособление для отвода шлама, состоящее из двух сопл, на внутренней поверхности каждого выполнены продольные винтообразные канавки, имеющие профиль в виде "ласточкина хвоста", а корпус каждого из сопл выполнен из биметалла.

На фиг.1 изображена принципиальная схема установки, на фиг.2 - развертка сопла с приспособлением для отвода шлама, на фиг.3 - профиль винтообразной канавки в виде "ласточкина хвоста".

Установка работает следующим образом.

При бурении устье скважины плотно закрывается кожухом 7. В процессе продувки скважины для удаления разрушенной породы в виде частиц различной фракции по соответствующим трубопроводам буровой штанги 2 наряду с горячим и сжатым воздухом подается вода, которая после охлаждения теплонапряженных элементов огнеструйной горелки и каналов породоразрушающих элементов бурового става, выбрасывается в скважину, где интенсивно испаряется за счет тепла продуктов сгорания топлива. Буровой шлам под действием напора смеси выносится к устью скважины, плотно закрытой кожухом 1. Мелкие фракции породы (тонкодисперсная пыль), не успевшие омочиться водой в скважине, поступают с парогазовой смесью в вытяжные трубы 3, где смачиваются водой из распылителей 4. Уплотненный распылительными каплями воды пылепарогазовый поток поступает в сопла 5, корпус которых выполнен из биметалла, где завихряется, перемещаясь по продольным винтообразным канавкам 6. В результате наблюдается винтообразное движение потока снизу вверх.

Взвешенные частицы тонкодисперсных загрязнений пылепарогазового потока центробежной силой отбрасываются к внутренней стенке сопл и попадают в полости винтообразных канавок 6, имеющие профиль в виде "ласточкина хвоста", где под действием возросшего гидравлического сопротивления винтообразных канавок 6 резко уменьшают свою скорость, сталкиваясь с другими частицами, укрупняются, становятся "ядрами конденсации" парогазового потока.

Наличие полости в виде "ласточкина хвоста" у винтообразных канавок предотвращает выпадение скапливаемых частиц тонкодисперсных загрязнений в движущийся пылепарогазовый поток, предотвращая возможность выброса пыли в окружающую термомеханический станок среду.

Температура движущегося пылепарогазового потока внутри сопл 5 значительно превышает температуру воздуха окружающей термомеханический станок среды. Поэтому корпус сопл 5, выполненный из биметалла, постоянно, в процессе работы станков термомеханического бурения и термического расширения скважин, находится под воздействием температурного напора, приводящего к возникновению в биметаллической конструкции корпусов сопл 5 продольных колебаний термовибраций (см., например, Дмитриев А.Н и др. Биметаллы. Пермь. 1991-415 с.).

В результате наблюдается разрушение образующихся "пробок" в полостях в виде "ласточкина хвоста" винтообразных канавок и осуществляется бесперебойное поступление отделяемых от движущегося пылепарогазового потока загрязнений в кольцевую канавку 7, находящуюся у большого основания сопл 5. Под совместным действием гравитационных сил и термовибрации корпуса сопл 5 загрязнения поступают в приспособление для отвода шлама 8, из которого удаляются в ручную или автоматически.

Оригинальность предлагаемого технического решения состоит в том, что оно обеспечивает высокую эксплуатационную очистку пылепарогазового потока, заключающуюся в устранении выброса мелких фракций породы в атмосферу при термомеханическом бурении и термическом расширении скважин. Конструктивное выполнение винтообразных канавок с профилем в виде "ласточкина хвоста" гарантирует практически без выпадения в движущийся поток накопление твердых частиц загрязнений в полостях криволинейных канавок, а продольные колебания термовибраций биметаллического корпуса сопл, выполненных из биметалла, приводят к беспрепятственному перемещению накапливаемых частиц в кольцевую канавку с последующим сбором их в приспособлении для отвода шлама.

Формула изобретения

Пылеулавливающая установка для станков термомеханического бурения и термического расширения скважин, включающая кожух с отверстиями для прохода буровой штанги, соединенный с двумя вытяжными трубами, в каждой из которых установлен распылитель жидкости, приспособление для отвода шлама, состоящее из двух сопл, на внутренней поверхности каждого выполнены продольные винтообразные канавки, а у большего основания - кольцевая канавка для сбора шлама, сообщенная как с продольными винтообразными канавками, так и с приспособлением для отвода шлама, отличающаяся тем, что продольные винтообразные канавки имеют профиль в виде "ласточкина хвоста", а корпус каждого из сопл выполнен из биметалла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3