RU22951U1 - Автономный ледовый термобур - Google Patents

Description

Автономный ледовый термоЬур.

v,.. -Ч : Ч .М ,0 -а 75 о.

Изобретение относится к области термического бурения снежно-ледовых покровов и может быть использовано нри разрушении ледовых заторов.

Известно устройство для бурения льда по А.С.446617, 1973 г., опубл. БИ №38, 1974 года. Это устройство содержит генератор тепла с соплами, насос и щиттеплообменник. Генератором тепла являются высокотемпературные газы, которые из камеры сгорания выбрасываются через сопла в каналы щита-теплообменника, нагревая его поверхность, контактирующую со льдом. Образующаяся при плавлении вода откачивается насосом на поверхность.

Недостатком описанного устройства является необходимость во вспомогательном оборудовании для загрузки в камеру сгорания горючего, трубопроводов для его подачи, насоса для откачки воды. Это представляет определенные трудности при доставке к месту проведения работ и ведет к большим энергозатратам.

Наиболее близким к заявляемому является термоаккумуляторный ледовый бур по А.С.1262021, 1985 г., опубл. БИ №37, 1986 г.,принятый в качестве прототипа. Он содержит корпус, размещенную в нем теплоизолированную емкость с теплоносителем и источником тепла, выполненным в виде теплоаккумулирующих элементов - твердых тел. Емкость с жидкостью - теплоносителем сообщается с буровой колонкой, устанавливаемой на ледовую поверхность, через систему трубопроводов. В емкости размещен поршень, прокачивающий жидкость из нее к буровой колонке и соединенный с тяговым элементом.

МПК Е21В7/14

Недостатком этого ледового бура является эксплуатационная сложность, обусловленная необходимостью оснащения нагревательным и грузонодъемным оборудованием, сборкой устройства на месте проведения работ, предварительным нагревом теплоносителя - жидкости, и тенлоаккумулирующих твердых тел, помещением их в емкость с жидкостью.

Решаемая техническая задача состоит в создании автономного бура, не зависящего от источников энергии, простого и удобного нри работе даже в сложных климатических условиях. Он должен быть пригоден для доставки к месту производства бурения любым видом транспорта, в том числе и воздущным.

Указанная техническая задача решается автономным ледовым термобуром, состоящим из корпуса, в котором помещен источник и аккумулятор тепла, в качестве которого предложено использовать пиротехнический состав, поджигаемый инициирующим устройством. Именно использование для генерирования тепловой энергии пиротехнического состава, заранее помещенного в корпус устройства, делает термобур независимым от внешних энергоисточников. Пиротехнический состав может быть подожжен от инициирующего устройства как непосредственно, так и через воспламенительный состав. При необходимости регулирования температуры в пиротехнический состав может быть введен соответствующий компонент. Для замедления процесса выделения тепла в пиротехнический состав может быть введены перегородки, отделяющие порции пиротехнического состава. Это обеспечивает не одновременное, а последовательное поджигание порций пиротехнического состава. К дну корпуса может быть присоедипен по крайней мере один теплопроводящий элемент для передачи тепла от верхнего уровня продуктов сгорания пиротехнического состава к нижним слоям для увеличения коэффициента использования тепла и регулирования скорости его поступления к дну корпуса. Па внешней поверхности дна корпуса могут быть выполнены каналы для отвода воды и пара, образующихся при плавлении льда на

поверхности контакта. Корпус термобура снабжен газоотводным каналом с обратным клапаном для сброса газообразных продуктов реакции. Обратный клапан предотвращает попадание воды внутрь корпуса. Теплоизоляционный слой, окружающий пиротехнический состав, выполнен из тугоплавкого газопроводящего материала, служащего для отвода газообразных продуктов реакции из зоны их генерирования и одновременно предотвращения потерь тепла через стенки корпуса, не контактирующие со льдом.

1/ На фиг.1 изображен заявленный автономный термобур в разрезе.

Заявленное устройство представляет собой корпус 1, выполненный из металла. Дно корпуса может быть выполнено с присоединенными к нему теплопроводящими элементами 2 из материала с высокой теплопроводностью. В корпусе 1 предусмотрен газоотводящий канал 4, снабженный обратным клапаном, для выхода газообразных продуктов реакции.

С верхней стороны и боковой поверхности корпус теплоизолирован. В качестве теплоизоляции 5 использован тугоплавкий газопроводящий материал, например, кварцевый песок.

В полости корпуса 1 размещен пиротехнический состав 6, который может быть в виде смеси порошков горючего и окислителя, например, металла и оксида металла соответственно. При необходимости регулирования температуры продуктов реакции в основной пиротехнический состав может быть добавлен другой компонент или изменено стехиометрическое соотнощение горючего и окислителя. Пиротехнический состав может быть также в виде прессованных шащек. Если желательно растянуть во времени процесс сгорания пиротехнического состава, между щащками или порциями порошка установлены перегородки 7.

электрическим, химическим ), например, работающим от обычной электрической батарейки. Зажигание может быть произведено инициирующим устройством через воспламенительный состав 9, например, огнепроводный шнур.

Дно корпуса может быть выполнено плоским, конической, скругленной и другой формы, в зависимости от требуемой эффективности устройства и типа ледовой поверхности. Дно корпуса может быть снабжено каналами 3 для отвода пара и воды, образующихся при плавлении льда.

Автономный ледовый бур используют следующим образом. Термобур устанавливают дном на поверхность льда. От инипиирующего устройства 8 подают инициирующий импульс на пиротехнический состав 6, производя его поджиг. Образующиеся при сгорании пиротехнического состава газы фильтруются через продукты горения (шлаки) и теплоизолирующий слой и выбрасываются в атмосферу через газоотводный канал. Тепло,выделяющееся при сгорании пиротехнического состава, нагревает дно корпуса 1 и расплавляет лед, контактирующий с ним. Процесс продолжается до полного использования тепла, выделившегося при сгорании пиротехнического состава 6. Теплопередающие элементы 2 способствуют нагреву дна корпуса, передавая тепло с верхнего уровня, где начинается реакция, последовательно на нижний уровень. По мере проплавления льда термобур опускается в толщу льда под действием собственного веса. Пар, образующийся при контакте горячего дна с водой, создает зону повышенного давления, которое выталкивает воду по газоотводным каналам.

Таким образом, заявленный ледовый термобур позволяет оперативно, эффективно и с наименьшими затратами решить задачу проплавления отверстий во льду, что необходимо при ликвидации ледовых заторов.

Claims (8)

1. Автономный ледовый термобур, содержащий теплоизолированный корпус с источником и аккумулятором тепла, отличающийся тем, что в качестве источника и аккумулятора тепла использован пиротехнический состав, соединенный с инициирующим его устройством.

2. Автономный ледовый термобур по п.1, отличающийся тем, что пиротехнический состав соединен с инициирующим его устройством через воспламенительный состав.

3. Автономный ледовый термобур по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в пиротехнический состав введен компонент для регулировки температуры продуктов реакции.

4. Автономный ледовый термобур по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что в пиротехнический состав введены разделительные перегородки.

5. Автономный ледовый термобур по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что к дну корпуса присоединен по крайней мере один теплопроводящий элемент.

6. Автономный ледовый термобур по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что корпус снабжен газоотводным каналом с обратным клапаном.

7. Автономный ледовый термобур по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что на наружной поверхности дна корпуса выполнены каналы для отвода воды и пара.

8. Автономный ледовый термобур по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что теплоизоляция корпуса выполнена из тугоплавкого газопроводящего материала.