SK50762008A3 - Zariadenie na hĺbenie otvorov do horninových masívov - Google Patents

Description

Zariadenie na hĺbenie otvorov do horninových masívov

Oblasť techniky

Vynález sa týka zariadenia na hĺbenie otvorov do horninových masívov pracujúceho v pozdĺžnom smere.

Doterajší stav techniky

Prevažná väčšina technológií hĺbenia otvorov do hrubostenných objektov a zvlášť do zemského masívu je založená na princípe mechanického rozpojovania objektovej horninovej matérie, v ktorom prevláda vŕtanie, rúbanie, výbuchy atď. . Pokusy s inými spôsobmi rozpojovania vo väčších hĺbkach Zeme, najmä hornín, v prevažnej miere nenašli použitie z dôvodu malej ekonomickej návratnosti a neefektívneho nástrojového transferu uvoľnenej energie do zemského horninového podložia. Prehľad o súčasných technológiách s víziou do budúcnosti podáva publikácia Die Zukunft liegt unter uns. Bauen und Lebeu unter der Erde. Ausstellung Congress Centrum Hamburg 15.9.97 bis 2.11.97, ktorá ukazuje na možné spôsoby riešenia problému, pričom v prevážnej miere akceptuje doterajšie trendy. Výnimku tvorí zariadenie na plnoprofílové horizontálne hĺbenie tunelov, kde uvedená vízia má v časti prenosu energie do horniny neakceptovateľný princíp. Plnoprofilové hĺbenie pomocou plameňa je rozpracované v nasledujúcich patentových spisoch : DE2554101C2, v Slovenskej republike 278849, 278692, 278850. Pozoruhodné referencie o hĺbení pomocou tepelnej energie sú v článkoch „LITHOFRACTURING AND ROCK MECHANICS. Inf. Report on Subterrene Technologi. LANL, Los Alamos, 1970.

V uvedených používa sa ekologické nevyužívajú dosiahnutú kybernetike patentoch sa nerieši problematika komplexne, sekundárny prenos tepelnej energie, neakceptujú sa požiadavky, procesy hĺbenia nie sú riadené, pôsobenie krížových synergických väzieb, technologickú úroveň v materiálnom inžinierstve, a v používaní nanotechnológií. Uvedené patentové spisy a publikované články neriešia základné problémy spojené s tvorbou taveniny, jej využitie na pokrytie hĺbených stien sklovitým skrustom a jeho ukotvením do technologických trhlín horninového okolia. V patentových spisoch a v prehladovej literatúre pôvodcovia patentov a publikácií neriešia hĺbenie v žiadaných súradniciach. Úlohou vynálezu je zmeniť tento nežiaduci stav a vyhnúť sa opísaným nedostatkom.

Podstata vynálezu

Zistilo sa, že nedostatky súčasného stavu do značnej miery odstraňuje zariadenie na pozdĺžne hĺbenie otvorov do horninových masívov, pracujúce s tepelnou, tlakovou a zvukovou energiou produkovanou vlastnými nástrojovými časťami zariadenia. Zariadenie predstavuje duté geometrické teleso variabilného tvaru (kruhový, oválny) s rozšírenou prednou časťou. V dutine prednej časti sú umiestnené spaľovacie komory a prvky riadenia prívodov energetických a signálových médií. V tejto rozšírenej prednej časti sú súčasne po stranách rozmiestnené relaxačné prúdnice. V strednej časti dutiny geometrického telesa sú umiestnené technické bloky oddeľujúce pracovný priestor prednej časti od zásobovacieho priestoru. Ku geometrickému telesu je pripojená sprievodná stredová jednotka, manipulátor a logistický komplex s logistickou sieťou. Súčasťou manipulátora sú riadiaca jednotka a vstupno výstupná jednotka napojená na logistickú sieť. Po obvode manipulátora sú rozmiestnené prítlačné lamely a pohony s adhéznymi obručami. Sprievodná stredová jednotka je vybavená tesniacimi vonkajšími lamelami a tesniacimi vnútornými lamelami.

Je výhodné ak predná časť geometrického telesa má prierezový obsah oválneho tvaru s krivkou v konvexnom alebo konkávnom uskutočnení.

Logistická sieť kontinuálne zásobuje zariadenie energetickými médiami a jeho množstvo je riadené vstupnou výstupnou jednotkou.

Ako energetické média sa - bez obmedzenia na ďalej uvedené príklady používajú: vodík, kerozín, petrolej , plyny, gély atď. .

Ako signálové médiá sa - bez obmedzenia na ďalej uvedené príklady používajú - elektrické napätia, svetelné toky atď..

Pri hĺbení otvorov v skalných masívoch geometrické teleso postupne roztavuje narušené časti fundamentu a svojho okolia. Vznikajúca tavenina postupne zapĺňa objem hĺbeného priestoru. Nepretržitým privádzaním tepelnej a tlakovej energie prostredníctvom spalovacích komôr dochádza v priestore rozšírenej prednej časti ku kumulácii hmoty vyhoretého paliva a vodných pár ostávajúcich v priestore a taveniny vznikajúcej pôsobením uvedených energií. Tavenina je pôsobením rastúcej tlakovej energie zatláčaná do prasklín fundamentu vznikajúcich v dôsledku tejto časti režimu operácie hĺbenia a zvyšok taveniny prestupuje v pozdĺžnom smere.

Riadiaca jednotka, ktorá je spoločne s vstupno výstupnou jednotkou umiestnená v manipulátore algoritmickými postupmi riadi žiadané vonkajšie pohyby.

Podmienkou otvorenia hĺbenia otvoru do zeme je pripojenie hĺbiaceho logistickú zariadenie.

komplex, ktorý cez jednotku zásobuje zariadenia na logistický sieť a vstupno výstupnú

Prúdením taveniny v relaxačných prúdniciach, vzniká prítlačná sila určujúca rýchlosť hĺbiaceho postupu. Následne sa zvyšujúce sumárne množstvo masy je sprevádzané rastom poklesu rýchlosti pohybu taveniny a rastom odporu prostredia. Pri úplnom zastavení pohybu taveniny sa uvedie do funkcie teleso manipulátora, ktorého štart po odstránení taveniny z jeho zberného priestoru predstavuje koniec prvej pracovnej etapy a súčasne počiatok nasledujúcej. Tieto etapy sa cyklicky opakujú až do dosiahnutia požadovaného stavu. Podmienkou ďalšej funkčnosti zariadenia je opakované uvoľnenie stuhnutej taveniny z telesa manipulátora, ktorá v jeho telese tuhnutím nahromadila v dôsledku vykonávanej deštrukčnej operácie uskutočnenej geometrickým telesom. Vyhĺbený priestor v dôsledku stuhnutej taveniny zapĺňajúcej trhliny a spevňujúcej steny hĺbeného otvoru získava stabilnú štruktúru a následne nie je potrebné paženie.

Neoddeliteľnou súčasťou zariadenia zabezpečujúcou jeho funkcie je centrálny systém riadenia s logistickým komplexom zahŕňajúcim logistickú sieť. Centrálny systém riadenia programovými krokmi určuje tok palív a energií, ktoré uvedú do funkčného stavu aj ochranné prvky zariadenia. Centrálny systém riadenia je možné zostaviť alternatívne odpovedajúco konkrétnym požiadavkám.

Vyhĺbený priestor v dôsledku stuhnutej taveniny zapĺňajúcej trhliny a spevňujúcej steny hĺbeného otvoru získava stabilnú štruktúru a následne nie je potrebné paženie.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na pripojenom výkrese je na obr. 1 schématicky znázornený rez zariadením pódia vynálezu opísaným v príklade 1.

Príklady uskutočnenia

Príklad 1

Hĺbiace zariadenie podľa vynálezu je určené na hĺbenie otvorov v pozdĺžnom smere s bližším určením najmä pre cestné, resp. železničné tunely, uloženie energetických magistrál, vodných tokov atď. Pozostáva z geometrického telesa JL, sprevádzajúcej strednej časti 2 a manipulátora 3. Nástrojovou časťou (náradím) procesu hĺbenia je geometrické teleso ktorého predná časť 1.1 má prierezový obsah oválneho tvaru s krivkou v konvexnom (alebo alternatívne v konkávnom) tvare. Podmienkou otvorenia hĺbenia otvoru Eí do zeme 10 je pripojenie hĺbiaceho zariadenia na logistický komplex 5, ktorý cez logistickú sieť 6 a vstupno výstupnú jednotku 4 energetických a signálových médií, keď sú nosičom energie vodík a okysličovadlom kyslík a ďalším chladiaca voda a elektrická energia, algoritmickými postupmi riadi žiadané vonkajšie pohyby.

Riadiaca jednotka 4.1, ktorá je spoločne s vstupno výstupnou jednotkou _4 umiestnená v manipulátore 3, umožní zapálenie plameňa, ktorý tvorí zdroj tepelnej, tlakovej a zvukovej energie. V príslušnom algoritmom určenom časovom okamžiku sa tiež privedie tlaková energia do prítlačných lamiel 3.1, 3.2, 3.3, ktoré sú po obvode manipulátora 3 a do pohonov 7 s adhéznymi obručami. V časovo vymedzenom okamžiku sa privedenými tlakovými a elektrickými médiami od riadiacej jednotky 4.1 aktivuje stredná sprievodná stredová jednotka 2, ktorá obsahuje riadené tesniace vonkajšie lamely 2.1 a tesniace vnútorné lamely 2,2. Po ukončení prípravného režimu povelom od riadiacej jednotky 4.1 sa uvedú do pohybu pohony Ί_ s adhéznymi obručami, ktoré priblížia prednú časť 1.1 geometrického 1_ k čelu (ortu) horninového masívu (10) a započne proces tavenia horniny. Tavenie započne v hornej časti priestoru 8_, kde je predná časť 1.1 v blízkom dotyku s horninou 10. Roztavená hornina postupne z vytaveného priestoru klesá do spodnej časti. Tečenie taveniny smerom dolu je sprevádzané jej chladnutím, čo spôsobí rast jej hustoty a poklesu rýchlosti. Ďalší postup prednej časti 1.1, riadený pohonom spôsobí postupné vnikanie geometrického telesa 1, ktoré riadeným horením v spaľovacích komorách, umiestnených v spodnej časti 1.2, postupne začne formovať jadro 9. Po vniknutí strednej časti 2 hĺbiaceho zariadenia v určenej vzdialenosti, pohony Ί_ s adhéznymi obručami prerušia pohyb, vysunú sa vonkajšie tesniace lamely 2.1, a vnútorné lamely 2.2, ktoré oddelia priestor od vonkajšieho priestoru a po fixácii polohy manipulátora 3 hornými riadiacimi prítlačnými lamelami 3.1, strednými riadiacimi prítlačnými lamelami 3.2 a dolnými riadiacimi prítlačnými lamelami 3.3, môže započať proces tlakovania a tavenia v priestore J3. Pôsobením tepelnej, tlakovej a zvukovej energie príde k rozpojeniu horniny 10 a k vstreku taveniny do trhlín. Uvolnený vyhĺbený otvor 11 umožní prejsť hĺbiacemu zariadeniu na nový, opakovaný cyklus práce.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zariadenie na pozdĺžne hĺbenie otvorov do horninových masívov, pracujúce s tepelnou, tlakovou a zvukovou energiou, vyznačujúce sa tým, že predstavuje duté geometrické teleso (1) variabilného tvaru s rozšírenou prednou časťou (1.1), v dutine ktorého sú umiestnené spaľovacie komory a prvky riadenia prívodov energetických a signálových médií, kde v tejto rozšírenej prednej častí (1.1) sú súčasne po stranách rozmiestnené relaxačné prúdnice (1.2), pričom v strednej časti dutiny geometrického telesa (1) sú umiestnené technické bloky vymedzujúce pracovný priestor prednej časti (1.1), pričom ďalej ku geometrickému telesu (l)je pripojená sprievodná stredová jednotka (2) manipulátor (3) a logistický komplex (5) s logistickou sieťou (6).
2. 2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že súčasťou manipulátora (3) sú riadiaca jednotka (4.1) a vstupno výstupná jednotka (4) napojená na logistickú sieť (6) a po jeho obvode sú rozmiestnené prítlačné lamely (3.1, 3.2, 3.3) a pohony (7) s adhéznymi obručami, pričom sprievodná stredová jednotka (2) je vybavená tesniacimi vonkajšími lamelami(2.1) a tesniacimi vnútornými lamelami (2.2).
3. 3. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že predná časť (1.1) geometrického telesa (1) má výhodne prierezový obsah oválneho tvaru s krivkou v konvexnom alebo konkávnom tvare.