Uprawniony z patentu: Compagnie Francaise des Petroles, Paryz; Societe Grenobloise cTEtudes et d'Applications Hydrauliques, (Sogreah) Grenoble Cedes (Francja) Kruszarka do rozdrabniania materialów za pomoca kul, zwlaszcza do urzadzenia wiertniczego Przedmiotem wynalazku jest kruszarka do rozdrabniania materialów za pomoca kul, zwlaszcza do urzadzenia wiertniczego.Do tego celu stosuje sie rózne znane kruszace urzadzenia mechaniczne.Niektóre z tych urzadzen zawieraja za narzedziem w kierunku jego ruchu umieszczony staly czlon powodujacy lamanie rdzenia, którego kawalki sa usuwane przez otwory boczne do przestrzeni pierscieniowej wykonanego otworu.Inne znane urzadzenie zawiera za narzedziem, w kierunku jego ruchu, czlon ruchomy napedzany mechanicznie, powodujacy kruszenie rdzenia, którego kawalki sa usuwane razem z ciecza poprzez kanaly w narzedziu. Przejscie kawalków poprzez kanaly w narzedziu i doprowadzenie ich do czola ostrza powoduje, ze narzedzie musi wykonac dodatkowa prace i ulega szybkiemu zuzyciu.Celem wynalazku jest unikniecie tej niedogodnosci.Kruszarka wedlug wynalazku zawiera komore zaopatrzona w wejscie, przez które wprowadza sie cialo stale przeznaczone do kruszenia i polaczona z jednej strony ze zródlem cieczy o wysokim cisnieniu, a z drugiej strony z przestrzenia o niskim cisnieniu, srodki do laczenia komory ze zródlem cieczy o wysokim cisnieniu, w których nastepuje znaczny spadek cisnienia, zawierajace co najmniej jeden przewód o malym przekroju, przez który przeplywa strumien cieczy o duzej predkosci odpowiedniej do róznicy cisnien, i duza liczbe otworów laczacych komore z przestrzenia o niskim cisnieniu. Przekrój sumaryczny otworów jest wystarczajacy dla utworzenia tylko malej straty cisnienia uwzgledniajac wydatek strumieni, a przekrój jednostkowy tych otworów jest nieco wiekszy od przekroju maksymalnego przyjetego dla przedmiotów pokruszonych, zas kule maja srednice wieksza od srednicy poszczególnych otworów.Moc pochlaniana przez komore jest regulowana w zaleznosci od rodzaju kruszenia, liczby i wielkosci przekroju otworów wlotowych dla strumieni. Tewarunki umozliwiaja osiagniecie zadanej predkosci, uwzglednia¬ jac róznice miedzy cisnieniem wprowadzonych strumieni i cisnieniem w komorze.2 78 460 Wedlug szczególowego przypadku wykonania, komora ma ksztalt wydluzony pionowo, zas przewody doprowadzajace strumienie cieczy do komory sa do niej doprowadzane w kierunku zblizonym do pionowego, przy czym ich osie sa zbiezne w osi komory.Korzystnie, kruszarka wedlug wynalazku moze byc umieszczona w obiegu hydraulicznym przenosnika materialów. Te materialy i ciecz sa wprowadzane do jednego konca komory. Strumienie o wysokim cisnieniu sa wprowadzone z zewnetrznego zródla cieczy o wysokim cisnienie. Wylot cieczy i materialów pokruszonych nastepuje przez otwory w sciance bocznej komory, które sa otoczone przez przestrzen pierscieniowa, do której jest odgaleziony przewód umieszczony za komora.- Korzystne jest polaczenie kruszarki wedlug wynalazku z wiertlem zawierajacym w srodku otwór, przez który przesuwa sie rdzen. W tym przypadku problem do rozwiazania polega na zwiekszeniu predkosci zaglebienia sie wiertla w gruncie, szybszym kruszeniu rdzenia i usuwaniu zwierciny.W narzedziu wiertniczym wyposazonym w kruszarke wedlug wynalazku, komora wydluzona pionowo, jest umieszczona powyzej narzedzia, a jej dolny koniec zawiera centralny otwór polaczony bezposrednio z otworem centralnym narzedzia, przez który rdzen przechodzi do komory. Strumienie cieczy o duzej predkosci przed wejsciem do narzedzia sa wprowadzane przez otwory umieszczone w tym samym dolnym koncu, po czym sa skierowane pionowo do góry komory i zbiegaja sie w kierunku jej osi pionowej, wprawiajac w ruch kule i dokonujac kruszenia rdzenia.Pokruszone kawalki rdzenia sa usuwane z komory za pomoca cieczy przez otwory w sciankach bocznych, które sa polaczone z przestrzenia pierscieniowa o niskim cisnieniu, zawarta miedzy scianka wierconego otworu i scianka narzedzia tak, ze kawalki rdzenia sa wznoszone na powierzchnie razem ze wziercina za pomoca cieczy przeplywajacej przez te przestrzen pierscieniowa. Otwór centralny, przez który przechodzi rdzen jest zaopatrzo- ny w ruchome palce zabezpieczajace kule przed wypadnieciem przez ten otwór w czasie poza okresami pracy kruszarki.Zaleznie od liczby strumieni, przekroju otworów, przez które one przechodza i róznicy cisnien cieczy o wysokim cisnieniu i w komorze, mozna regulowac moc dostarczana cieczy w celu wykonania kruszenia w mozliwie najlepszych warunkach.W czasie wykonywania otworu w ziemi, rdzen moze sie zlamac bez duzego wkladu energii, a strumienie beda takie, ze tylko mala czesc mocy cieczy bedzie wykorzystana. Natomiast w gruncie twardym, bedzie pobrana przez strumienie znaczna czesc mocy dostarczanej cieczy.W odmianie wykonania wynalazku, umozliwia sie przejscie calosci cieczy do komory i nastepnie kieruje sie calosc lub czesc cieczy napedzajacej materialy kruszone do narzedzia przez otwory w komorze przed ich wyjsciem na powierzchnie ziemi, przez przestrzen pierscieniowa wykonanego otworu.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia kruszarke hydrauliczna stosowana w urzadzeniu wiertniczym, w przekroju pionowym, fig. 2 — kruszarke w pólprzekroju wzdluz linii II—II na fig. 1, fig. 3— kruszarke umieszczona w obiegu hydraulicznym w przekroju pionowym, fig. 4 —drugi przyklad wykonania kruszarki w pólprzekroju pionowym, fig. 5 — kruszarke w prze¬ kroju V—V na fig. 4.Na fig. 1 i 2 przedstawiono kruszarke hydrauliczna polaczona z diamentowym wiertlem 1, w trakcie jej dzialania w gruncie 2.Wiertlo 1 wykonuje otwór za pomoca plytek diamentowych, a zwierciny sa usuwane poprzez otwór utworzony miedzy rura 3 podtrzymujaca wiertlo i scianka wykonanego otworu.W srodku wiertla tworzy sie rdzen 4, który jest trudny do usuniecia kanalami 5, które w tym celu zawiera wiertlo. Rdzen 4 wznosi sie wzgledem komory 6 umieszczonej w srodku rury 3. Kawalki rdzenia o duzych wymiarach przechodza do komory 6, w której sa umieszczone kule 7 o okreslonych srednicach, np. kule stalowe o srednicy tO—30 mm.Ciecz jest doprowadzana rura 3 do kanalów 8 umieszczonych miedzy komora 6 i rura 3.Kanaly 8 zasilaja pierscieniowa komore 9 i rozdzielaja ciecz w kierunku przewodów 10 i w kierunku otworów 11 i rowków 12.Przewody 10 sa odchylone od pionu w celu skierowania strumienia o bardzo duzej predkosci w kierunku osi komory tak, aby kulom i kawalkom rdzenia nadac ruch wznoszacy, które po uderzeniu o wierzcholek komory opadaja wzdluz scianek bocznych i ponownie natrafiaja na strumien cieczy. Takie silne mieszanie kul powoduje wielokrotne uderzenia miedzy kulami i kawalkami rdzenia i powoduje szybkie kruszenie rdzenia.Kule 7 opadajac wzdluz scian bocznych komory uniemozliwiaja zapychanie otworów 13, przez które przeplywa ciecz, w której sa zawieszone kawalki rdzenia.W komorze pierscieniowej znajdujacej sie miedzy scianka wierconego otworu i rura 3 spotykaja sie zwierciny doporowadzone kanalami 5 oraz kawalki rdzenia przechodzace przez otwory 13. Oczywiscie otwory 13 musza miec mniejsza srednice niz kule 7.78 460 3 Kruszarka jest zaopatrzona u podstawy w ruchome palce 15, które uniemozliwiaja wypadniecie kul wówczas, gdy zespól kruszarki i wiertla podnosi sie lub opuszcza bez rdzenia 4.Strumien wyplywajacy z przewodów 10 cl.roni palce 15 przed uderzeniem kulami lub kawalkami rdzenia podczas kruszenia.Ciezar kul jest dostateczny do kruszenia, a ich uzycie jest tak male, ze nie wymagaja one wymiany w czasie wykonywaniaotworu. ' Moc zuzywana przez kruszarke jest dostarczana przez pompe umieszczona na powierzchni ziemi, majaca moc odpowiadajaca wstepnie wyznaczonemu wydatkowi taka, aby zapewnic miedzy komorami 9 i 14 róznice cisnienia 30 do 50 barów.Kruszarka przedstawiona na fig. 1 i 2 umozliwia zwiekszenie szybkosci posuwu wiertla w glab ziemi, oraz znaczne zmniejszenie zuzycia wiertla w jego czesci srodkowej.Na fig. 3 przedstawiono obieg 16 wysokiego cisnienia, w którym obrabia sie takie materialy 17 jak kamien kotlowy lub konkrecja o duzych srednicach, która moze zaklócic dzialanie obiegu.Usuwanie zaklócen obiegu klasycznymi srodkami mechanicznymi jest dlugotrwale, klopotliwe i znacznie zaklóca dzialanie obiegu.Materialy 17 sa doprowadzane przewodem 18 do komory 19, w której moga byc magazynowane przed ich usunieciem. Srednice tych materialów 17 sa czesto wieksze od srednicy przewodu 20, którym sa one usuwane na zewnatrz obiegu 16.W celu umozliwienia usuwania tych materialów sa one wprowadzane do kruszarki hydraulicznej utworzo¬ nej przez komore 21 zawierajaca kule 7 i otoczona komora pierscieniowa 22, przy czym do tej komory jest doprowadzany strumien cieczy o wysokim cisnieniu.Do kruszarki wplywa przez przewód 23 wydatek cieczy zawierajacej drobne czastki nie mogace zaklócic obiegu. Ta ciecz rozprowadzana w komorze 24 jest wyrzucana z duza predkoscia przez otwory 25 usytuowane w tej komorze. Strumienie wychodzace z tych otworów maja predkosc rzedu 150 m/sekunde i uderzaja bardzo mocno w kule 7 umieszczone w komorze 21.Materialy 17 sa kruszone przez uderzenie kulami, które zderzaja sie nawzajem i sa napedzone przez ciecz, która przeplywa przez otwory 26 usytuowane wokól komory 21. Srednica otworów 26 jest taka, ze materialy, które przez nie przechodza maja srednice 2 do 3 razy mniejsza niz srednica przewodu 20.Srednica otworów 26 jest natomiast mniejsza niz srednica kul 7, które kraza w kruszarce w celu kruszenia materialu 17.Materialy kruszone opuszczaja obieg przez komore 27 i przewód 20 przy cisnieniu zblizonym do cisnienia obiegu 16. Na wyjsciu obiegu umieszcza sie klasyczne urzadzenia do rozdzielania cieczy od cial stalych.Energia konieczna do kruszenia, jest przenoszona na kule jako energia kinetyczna strumieni wyplywajacych z otworów 25 i jest wytwarzana przez klasyczna pompe wysokiego cisnienia, która doprowadza ciecz do kruszarki przewodem 23 o cisnieniu nieco wyzszym niz cisnienie obiegu 16.Na fig. 4 i 5 przedstawiono inny przyklad wykonania kruszarki hydraulicznej polaczonej z wiertlem 1, w trakcie jej dzialania w gruncie 2, podobnie jak na fig. 1 i 2.Wiertlo 1 wykonuje otwór dzieki plytkom diamentowym, a zwierciny sa usuwane poprzez otwór utworzony miedzy rura 3 podtrzymujaca wiertlo i scianka wykonanego otworu. W srodku wiertla tworzy sie rdzen 4, który jest trudny do usuniecia kanalami 5, które w tym celu zawiera wiertlo.Rdzen 4 wznosi sie wzgledem komory 6 umieszczonej w srodku rury 3 i przesuwa sie do wnetrza komory 6, w której sa umieszczone kule 7 o okreslonych srednicach, np. kule stalowe o srednicy 10—30 mm napedzane ciecza doplywajaca przez rure 3 i przeplywajaca przez kanaly 8 umieszczone miedzy komora 6 i rura 3.Kanaly 8 sa polaczone z komora 9 i kieruja ciecz do przewodów 10. Przewody 10 sa odchylone od pionu, w celu skierowania strumienia o bardzo duzej predkosci w kierunku osi komory tak, aby kulom i kawalkom rdzenia nadac ruch wznoszacy, które po uderzeniu o wierzcholek komory spadaja wzdluz scianek bocznych i ponownie trafiaja na strumien cieczy. Takie silne mieszanie kul powoduje wielokrotne uderzenia miedzy kulami i kawalkami rdzenia i powoduje szybkie kruszenie rdzenia.Kule 7 opadajac wzdluz scian bocznych komory uniemozliwiaja zapychanie otworów 13, przez które przeplywa ciecz, w której sa zawieszone kawalki rdzenia. Otwory 13 maja srednice mniejsze od srednicy kul 7.Ciecz jest usuwana z kruszarki przez kanaly 28 i nastepnie przez rowki 12.Kruszarka jest zaopatrzona u podstawy w ruchome palce 15, które uniemozliwiaja wypadniecie kul wówczas, gdy zespól kruszarki i wiertla podnosi sie lub opuszcza bez rdzenia 4.Strumien wyplywajacy z przewodów 10 chroni palce 15 przed uderzeniem kulami lub kawalkami rdzenia podczas kruszenia.Ciezar kul jest dostateczny do kruszenia, a ich zuzycie jest tak male, ze nie wymagaja one wymiany w czasie wykonywania otworu.4 78 460 PL