SU891919A1 - Стенд дл исследовани процесса электротермомеханического разрушени горных пород - Google Patents

Description

(54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА

ЭЛЕКТРОТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ Изобретение касаетс  усовершенствовани  конструкции стенда дл  исследовани  процесса электротермомеханического разрушени  горных пород при одновременном воздействии механических нагрузок и СВЧэнергии . Известен стенд дл  исследовани  процесса электротермомеханического разрушени  горных пород, содержаший генератор электромагнитных колебаний СВЧ, передаюш ,ий волноводный , излyчa.teли СВЧ-энергии, механический породоразру.шающий орган, измерительную аппаратуру, имитирующие скважину блоки замороженной породы и холодильник дл  ,ее замораживани  1.Этот стенд из-за своих конструктивных особенностей имеет узкую область применени  в отношении проводимых исследований только на предварительно замороженных породах, а также они не приспособлены дл  исследовани  процесса механического разрушени  (бурени ) при одновременном воздействии на забой СВЧ-энергии в уелоВИЯХ скважины. Более б 1изким техническим решением из известных к насто щему изобретению  вл ГОРНЫХ ПОРОД етс  стенд дл  исследовани  процесса электротермомеханического разрушени  горных пород, включающий опорную раму, приводы дл  вращени  и подачи полого бурового става с электротермомеханическим породоразрушающим органом, смонтированные на этой раме, источник сжатого воздуха , генератор СВЧ-энергии, подвод щий волновод и радиоизмерительную аппаратуРУ 2. С помощью этого стенда возможно проводить исследование процесса электротермомеханического бурени  и определ ть такие параметры, как производительность и энергоемкость процесса, эффективность электромагнитного воздействи  на забой скважины , коэффициент передачи СВЧ-энергии в горные породы, удельную плотность потока СВЧ-энергии и т. д. Нар ду с этим известный стенд не обеспечивает достаточных данных, так как его конструкци  не позвол ет изучить вли ние запыленности в зоне излучени  СВЧ-энергии на забой в -процессе бурени  скважины. Кроме того, на нем не достигаетс  устраиейие СВЧ-разр дов (плазмообразование) в рабочей зоне между забоем скважины и торцовой частью электротермрмеханического породоразрушающего органа, что резко снижает эффективность и точность проведени  исследований. Цель изобретени  - повышение точности проведени  исследований и устранение плазмообразовани  в рабочей зоне электротермомеханического породоразрушающего органа. Эта цель достигаетс  благодар  тому, что стенд снабжен соедин ющим излучатель породоразрушающего органа с генератором СВЧ-энергии фидерным трактом в виде телескопического сочленени , гофрированного волновода и вращающегос  сочленени , соединенных последовательно между собой и с подвод щим волноводом, который размещен в полости бурового става с кольцевым зазором, а источник сжатого воздуха подключен к подвод щему волноводу и к зазору между ним и буровым ставом. На фиг. I показан стенд, общий, вид; на фиг. 2 - узел подвода сжатого воздуха; на фиг. 3 - электротермомеханический породоразрущающий орган. Стенд имеет опорную раму 1, смонтированный на ней привод 2 вращени , привод 3 подачи и буровой став 4, к которому прикреплен электротермомеханический породоразрушающий орган 5. Дл  исследовани  процесса электротермомеханического разрушени  стенд снабжел генератором 6 СВЧэнергии , комплектом радиоизмерительной аппаратуры 7 и фидерным трактом 8, который состоит из телескопического сочленени  9, гофрированного волновода 10, вращающегос  сочленени  11, последовательно соединенных между собой и с подвод щим волноводом 12. Через канал 13, подвод щий волновод 12 сообщает полость излучател  14 породоразрущающего органа 5 с источником сжатого воздуха (не показан ). В верхней части бурового става 4 закреплено устройство 15 с каналом 16, позвол ющим вводить сжатый воздух в зазор 17 между подвод щим волноводом 12 и буровым ставом 4 при одновременном его вращении. Через зазор 17 канал 16 сообщает отверсти  18 в электротермомеханическом породоразрущающем органе 5 с источником сжатого воздуха. Исследовани  провод т на блоке горной породы 19. Принцип работы стенда заключаетс  в следующем. В радиогерметичный кожух 20 стенда устанавливают образец 19 горной породы. Производ т запуск пръгвода 2 вращени  и привода 3 подачи бурового става 4 и вывод т их на рабочий режим. Одновременно с этим через каналы 13 и 16 осуществл ют подачу сжатого воздуха на забой (показано стрелками). Производ т чисто механическое разрушение (бурение) горной породы. Далее , не прекраща  механическое разрушение , включают генератор 6 СВЧ-энергии и через фидерный тракт 8 СВЧ-энергию подают на забой скважины, производ т электротермомеханическое разрушение. В процессе разрушени  горной породы происходит перемещение в вертикальной плоскости бурового става 4 и вместе с ним гофрированного волновода 10, вращающегос  сочленени  11, подвод щего волновода 12. При этом подачу СВЧ-энергии на забой скважины осуществл ют непрерывно, благодар  телескопическому сочленению 9. Гофрированный волновод 10 служит дл  устранени  отрицательного вли ни  на СВЧгенератор биений и вибраций бурового става 4. Вращающеес  сочленение 11 позвол ет осуществить передачу СВЧ-энергии на забой скважины одновременно с вращением бурового става 4. Передачу СВЧ-энергии горной породы осуществл ют по подвод щему волноводу 12 и излучателю 14. Фидерный тракт-8, включающий в себ  вышеуказанные элементы, позвол ет значительно повысить точность измерени  параметров электромагнитного излучени  в процессе электротермомеханического разрушени , что осуществл ют радиоизмерительной аппаратурой 7. В процессе электротермомеханического разрушени  эффективность ввода СВЧ-энергии в горные породы зависит от степени запыленности рабочей зоны. При определенной степени запыленности в рабочей зоне возникает СВЧ-разр д, который в последуюшем переходит в факел. Это приводит к экранированию забо  от СВЧ-излучател , в результате чего резко снижаетс  точность проведени  исследований, производительность процесса разрушени , и создаетс  аварийна  ситуаци  в фидерном тракте и СВЧ-генераторе. Устранение этого  влени  достигают путем подбора соотношени  расхода сжатого воздуха, поступающего на забой через излучатель 14 и отверсти  18. Это осуществл ют выбором давлени  сжатого воздуха в каналах 13 и 16. Использование предлагаемого стенда в исследовани х позвол ет решить научные и практические задачи, в частности путем обработки результатов исследований параметров падающей и отраженной волны в фидерном тракте, получить зависимости коэффициентов и отражени  СВЧ-энергии, удельную плотность потока, мощности, пробивную напр женность СВЧ-пол  и р д других параметров при различных режимах работы стенда, изучить вли ние параметров нагружени  породы (скорость вращени  бурового става, осевого усили  подачи, давление и расход сжатого воздуха в каналах, интенсивность и длительность воздействи  СВЧ-излучени  и т. д.) на эффективность процесса электротермомеханического разрушени  широкой разновидности горных пород. Анализом полученных результатов можно

определить рациональные параметры электротермомеханиче .ского разрушени , надежность и устойчивость работы элементов и узлов фидерного тракта, электрическую прочность , пути совершенствовани  электротермомеханических рабочих органов и режимов их работы, обеспечиваюших наибольшую производительность разрушени  при минимальной энергоемкости.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 4211772, кл. Е 21 С 37/18, 1972.

2.Термомеханические методы разрушени  горных пород, ч. V, Киев, «Наукова думка, 1972, с. 92-94.

р1/г./

16

(pi/г. 2

8 .З