ГЕРМЕТИЗАТОР СКВАЖИН ИМПУЛЬСНЫЙ

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована для нагнетания жидкости в угольные пласты с целью снижения пылеобразования и предупреждения газодинамических явлений.
Известен герметизатор скважин, включающий цилиндр, поршень с трубой, установленные внутри цилиндра, уплотнительные элементы, помещенные в трубе, а также опорный стакан и ударник (патент на полезную модель №51108, заявлена 08.08.2005, опубликовано 27.01.2006, бюл. №3).
Недостатком известного герметизатора, взятого за прототип, является то, что кольцевой зазор между опорным стаканом и ударником, который является основным источником поступления воды со стороны герметизатора в скважину, быстро забивается твердыми включениями, содержащимися в шахтовой воде. Свободное перемещение ударника внутри герметизатора прекращается, и ударник перестает выполнять функцию увеличения амплитуды импульсов воды, создающихся поршневым насосом. Кроме того, герметизатор имеет один канал для подачи воды в поршень.
Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции герметизатора, повышение эффективности и надежности работы устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в герметизаторе, включающем наконечник, цилиндр, трубу, поршень, уплотнительные элементы, разделительные кольца и опорный стакан, согласно полезной модели опорный стакан выполнен с внутренним коническим отверстием для создания дополнительного напора в скважине, при этом гидравлическое сопротивление со стороны скважины снижается и увеличивается проникающая способность жидкости в трещины и поры угля, а труба содержит два накрест расположенные отверстия для равномерной подачи воды в поршень и сокращения времени на герметизацию скважины.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.приведен общий вид герметизатора скважин.
Устройство содержит наконечник 1 с резьбой для подвода воды, цилиндр 2, трубу 3 с отверстиями 4, поршень 5, уплотнительные элементы 6 и опорный стакан 7. Отверстия 4 накрест расположены на трубе 3 и служат для равномерной подачи воды в поршень. Каждое отверстие имеет диаметр 3 мм. Между уплотнительными элементами 6 расположены разделительные кольца 8, которые могут перемещаться по трубе при сжимании элементов. С одного торца уплотнительных элементов находится упор 9, с другого торца уплотнительный элемент опирается на опорный стакан 7. Опорный стакан имеет внутреннее коническое отверстие, наибольший диаметр которого составляет 8 мм, а наименьший диаметр равен 2 мм.
Герметизатор работает следующим образом.
Жидкость через наконечник 1 заполняет трубу 3, опорный стакан 7 и через отверстие в опорном стакане подается в скважину. Так как выходное отверстие в опорном стакане герметизатора диаметром 2 мм в четыре раза меньше входного отверстия, то внутри герметизатора создается давление. По мере роста давления в герметизаторе и за счет того, что суммарный размер отверстий 4 трубы 3 больше, чем выходное отверстие герметизатора, жидкость движется по наименьшему сопротивлению и поступает по отверстиям 4 в поршень 5, перемещая его в цилиндре 2 вместе с трубой 3 в сторону наконечника 1. Так как опорный стакан 7 жестко соединен с трубой 3, то он тоже перемещается в сторону наконечника, а кольцевой упор 9 с цилиндром 2 остается неподвижным, за счет чего происходит сжатие уплотнительных элементов 6 в осевом направлении. Диаметр уплотнительных элементов увеличивается и происходит распирание их в скважине. В этот момент герметизатор выполняет роль гидрозатвора скважины. Разъединительные кольца 8 предохраняют уплотнительные элементы от чрезмерного сжатия. Так как вода поступает в поршень одновременно по четырем отверстиям в стенке трубы, а не по одному каналу, как в аналоге, это позволяет равномерно распределить давление жидкости на поршень и сократить время на герметизацию скважины.
После герметизации происходит наполнение скважины жидкостью. Проникновение жидкости в поры и трещины угольного пласта производится за счет импульсного воздействия поршневого насоса. Кроме того, внутренняя коническая поверхность опорного стакана создает дополнительный напор жидкости в скважине, что способствует снижению гидравлического сопротивления со стороны скважины и образованию новых микротрещин в угольном пласте, увеличивая проникающую способность жидкости в угольный пласт. По мере наполнения скважины жидкостью возрастает давление в скважине, которое преодолевается давлением, создаваемым насосом. Процесс нагнетания жидкости прекращается при уравновешивании давления в скважине и на насосе.
После окончания процесса нагнетания, жидкость спускается из гидрозатвора и скважины, герметизатор разгружается и извлекается из скважины.
Импульсы и давление жидкости, создаваемые работой поршневого насоса, воздействуя на угольный массив, образуют в нем мелкие трещины, снижающие прочность угольного пласта. Образование в угольном массиве микротрещин и глубокая пропитка угольного пласта жидкостью обеспечивает эффективное снижение пылеобразования и увеличение производительности труда при отбойке угля.