Замораживающая колонка^iibr..'.^:^---'-^ }•••:•/•-—^;'-u.--- ;, , /

 

ОП И САНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ ЕЯЬСТВУ

Сове Соеетоииэ

Социалиотичеокиэ

Реопуелии

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 28.VI1.1971 (№ 1684073122-3) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 20.111.1973. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования опи«.ения 25.IV.1973

M. Кл. Е 216 1/14

Е 02(j 19/14

Комитет Ао аелэм иэобретеиий и открытиЯ при Совете Миииотроэ

«ССР

УДК 622.253 35.002.5.624..13с9 (088.8) Авторы изобретения

М. В. Апухтин, Б. Б. Бергер и В. Г. Николаенко

Заявитель

Государственный трест по проходке шахт бурением и другими специальными способами — «Шахтспецстрой» с, .. "

2 с«с с

ЗАМОРАЖИВАЮЩАЯ КОЛОНКА

Изобретение относится к шахтному гидротехническому строительству, конкретно — к замораживанию горных пород.

Известны замораживающие колонки для ступенчатого (зонального) замораживания горных пород, включающие обсадную колонну с днищем, оголовок, две соосно расположенные колонны питающих труб, предназначенных для циркуляции холодоносителя, и диафрагму.

Цель предлагаемого изобретения — интенсификация процесса замораживания пород и уменьшение потерь холода в рабочей зоне.

Для этого внешняя питающая труба содержит пакерующее и золотниковое устройства, установленные на диафрагме, жестко закрепленной на внутренней питающей трубе.

На фиг. 1 показана замораживающая колонка, продольный разрез; на фиг. 2 — схема золотникового и пакерующего устройства замораживающей колонки.

Замораживающая колонка (см. фиг. 1) состоит из обсадной колонны труб 1 с днищем

2, двух соосно расположенных внутренней колонны питающих труб 8, опущенной до днища 2, и внешней колонны питающих труб 4, опущенной до границы раздела зоны замораживания.

На выходной части, колонны труб 4 установлено золотниковое устройство 5, состоящее из замкнутой кольцевой камеры б (см, фиг.2), образованной внутренним 7 и наружным 8 полыми цилиндрами, соединенными кольцами 9 с отверстиями 10 для впуска-выпуска холодоносителя в камеру б.

Концы внутренней полости кольцевой камеры имеют форму усеченного конуса. Во внутреннем цилиндре 7 вырезаны перепускные окна 11.

10 Внутри кольцевой камеры б расположен кольцевой поршень-золотник 12, который перемещается в камере под воздействием напора (сверху или снизу) холодоносителя и закрывает отверстия 10 в верхнем, или в нижнем

15 положении, регулируя направление потока холодоносителя через перепускное окно 11.

Концы боковых поверхностей поршня-золотника выполнены в виде усеченного конуса по форме, соответствующей окончаниям внутрен20 ней полости кольцевой камеры.

К наружней поверхности цилиндра 8 крепится коническая обойма 18. Золотниковое устройство 5 опирается на пакерующее устройство 14 (см. фиг. 1), состоящее из эластич25 ного уплотнителя 15 (фиг. 2), закрепленного на диафрагме 16 с отверстиями 17. Диафрагма жестко связана с внутренней колонной питающих труб 8 посредством патрубка.

Под действием веса и последующего натяга

30 при монтаже колонны труб 4 коническая

374454 обойма 18 золотникового устройства входит в эластичный уплотнитель 15, разжимает его и тем самым герметизирует кольцевое простран-. ство между золотниковым устройством 5 и обсадной колонной труб 1. При этом отверстия 10 кольцевой камеры б и отверстия 17 диафрагмы 1б совмещаются, создавая возможность поступления холодоносителя в кольцевую камеру из нижней ступени.

Для подачи холодоносителя в нужную ступень в оголовке колонки установлены (см. фиг. 1) патрубки с кранами 18, 19 и 20, соединенные с соответствующими трубами 1, 4 и 8.

Пр и замораживании пород верхней ступечи холодоноситель под напором подается через кран 19 при открытом кране 18 и закрытом 20 в кольцевое пространство между колоннами труб 8 и 4, а затем поступает через перепускные окна 11 в кольцевую камеру б. Поршеньзолотник 12 под давлением холодоносителя в нижнем положении прижимается к отверстиям

10, перекрывает доступ холодоносителя к нижней ступени и открывает верхние отверстия 10 золотникового устройства, пропуская холодоноситель в кольцевое пр остр анство между трубами 1 и 4.

Перед замораживанием пород нижней ступени холодоноситель из верхней ступени отжимается сжатым воздухом в направлении, обратном движению холодоносителя при замораживании пород верхней ступени. Таким образом неподвижный холодоноситель замещается средой с малым коэффициентом теплопроводности.

При замораживании пород нижней зоны холодоноситель под напором подается через кран 20 при открытом кране 19 и закрытом

18 в питающую колонну труб 8. Затем по кольцевому пространству между трубами I u

8 поднимается вверх, отдавая при этом холод окружающим породам через стенку обсадной колонны 1, и через нижние отверстия 10 поступает в кольцевую камеру б, поднимая при этом поршень-золотник 12, который под давлением холодоносителя прижимается к верхним отверстиям 10, перекрывая доступ холодоносителю в верхнюю ступень, одновременно давая возможность пропустить холодоноси10 тель через перепускные окна 11 в пространство между колоннами труб 8 и 4, Таким образом, совместная работа золотникового и пакерующего устройств в замораживающей колонке обеспечивает обособленную

И подачу холодоносителя на каждую ступень пород, подлежащих замораживанию.

Предмет изобретения

20 1. Замораживающая колонка для ступенчатого (зонального) замораживания горных пород, включающая оголовок, обсадную колонну с днищем, внешнюю и внутреннюю соосно расположенные колонны питающих труб, ди25 афрагму, отличаюшаяся тем, что, с целью интенсификации процесса замораживания пород и уменьшения потерь холода в нерабочей зоне, внешняя питающая труба снабжена пакерующим и золотниковым устройствами, 30 установленными па диафрагме, жестко закрепленной на внутренней питающей трубе.

2. Замораживающая колонка по п. 1, отличаюшаяся тем, что золотниковое устройство выполнено в виде кольцевой камеры с пор35 шнем и перепускными окнами.

3. Замораживающая колонка по п. 1, отличающаяся тем, что пакерующее устройство выполнено в виде эластичного кольцевого уплотнителя.

374454

12

Фие 1

Фиг я

Составитель Л. Гальперина

Техред Т. Курилко

Корректор Е, Сапунова

Редактор А. Морозова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1137/17 Изд. Ме 326 Тираж 576 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5