ШАХТНАЯ КАЛОРИФЕРНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1994 года по МПК E21F1/08 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в шахтных вентиляторных установках.

Известно устройство (прототип), включающее калориферное помещение с калориферами, размещенными по периметру его боковой поверхности, атмосферный воздухозаборник, закрепленный на перекрытии калориферного помещения соосно его вертикальной оси и сообщенный с ним через входной проем калориферного помещения, выходной проем калориферного помещения, расположенный соосно атмосферному воздухозаборнику и основанию калориферного помещения, воздуховод, размещенный в калориферном помещении соосно его входному и выходному проемам, торцами жестко соединенный с входным и выходным проемами, выполненный квадратного сечения с четырьмя боковыми проемами для сообщения воздуховода с калориферным помещением, воздухораспределитель, расположенный в воздуховоде, выполненный в виде четырех клапанов треугольной формы, образованных диагоналями квадрата поперечного сечения воздуховода, шарнирно закрепленных на стенках воздуховода и установленных над проемами с возможностью одновременного поворота в вертикальное, горизонтальное и промежуточное положения.

Недостатки этого устройства:
1. Невозможность выключения по воздуху части калориферного помещения для проведения ремонта калориферов, в то время как остальная часть калориферного помещения с размещенными в нем калориферами остается в рабочем состоянии;
2. Повышенное аэродинамическое сопротивление калориферной установки из-за треугольной формы боковых проемов воздуховода, проходное сечение которой невозможно увеличить без увеличения ширины воздуховода и, следовательно, поперечного сечения воздуховода и атмосферного воздухозаборника.

Указанные недостатки приводят к снижению ремонтопригодности и эксплуатационной надежности калориферной установки и увеличению расхода энергии калориферной установкой.

Цель изобретения - повышение ремонтопригодности и надежности калориферной установки снижение ее аэродинамического сопротивления.

Это достигается тем, что в известном устройстве, включающем калориферное помещение с калориферами, размещенными по периметру его боковой поверхности, атмосферный воздухозаборник, закрепленный на перекрытии калориферного помещения соосно его вертикальной оси и сообщенный с ним через входной проем калориферного помещения, выходной проем калориферного помещения, расположенный соосно атмосферному воздухозаборнику и основанию калориферного помещения, воздуховод, размещенный в калориферном помещении соосно его входному и выходному проемам, торцами жестко соединенный с входным и выходным проемами, выполненный квадратного сечения с четырьмя боковыми проемами для сообщения воздуховода с калориферным помещением, воздухораспределитель, расположенный в воздуховоде, снабженный четырьмя клапанами треугольной формы, образованными диагоналями квадрата поперечного сечения воздуховода, шарнирно закрепленными на стенках воздуховода и установленными над боковыми проемами с возможностью поворота в вертикальное, горизонтальное и промежуточное положения, воздуховод снабжен радиальными сплошными перегородками, разделяющими калориферное помещение на камеры, каждая из которых сообщена с соответствующим боковым проемом воздуховода, боковые проемы выполнены прямоугольной формы и снабжены дверями, установленными с возможностью включения и выключения камер по воздуху, при этом каждый клапан снабжен двумя шарнирно закрепленными на нем створками, выполненными в форме треугольника с размерами, обеспечивающими перекрытие ими вместе с клапана прямоугольных проемов воздуховода. Кроме того, створки смежных клапанов попарно снабжены гибкой связью, своими концами закрепленной в углах обоих створок, противоположных шарнирному соединению с клапанами, выполненной с обеспечением необходимого числа степеней свободы створок относительно друг друга при повороте клапанов и устойчивого положения в потоке воздуха, клапаны снабжены упорами, закрепленными на каждом клапане с обеспечением фиксации вертикального положения створок при горизонтальном расположении клапанов.

На фиг. 1 изображена калориферная установка при выключенной камере; на фиг. 2 - то же, горизонтальный размер; на фиг. 3 - воздухораспределитель, вид сбоку; на фиг. 4 - вид А на фиг. 3; на фиг. 5 - рабочее положение воздухораспределителя при поступлении в воздуховод воздуха из калорифера и положение дверей при выключенной по воздуху соответствующей камеры; на фиг. 6 - то же, пропуск атмосферного воздуха, минуя калориферы; на фиг. 7 - промежуточное рабочее положение воздухораспределителя при смещении холодного и подогретого воздуха; на фиг. 8 - устройство скрепления створок и рабочие положения последних.

Шахтная калориферная установка включает калориферное помещение 1, калориферы 2, установленные по периметру помещения, входной 3 и выходной 4 проемы калориферного помещения, атмосферный воздухозаборник 5, соединенный с входным проемом 3, воздуховод 6 квадратного сечения, торцами жестко соединенный с входным и выходным проемами калориферного помещения, боковые проемы 7 воздуховода прямоугольной формы, радиально расположенные сплошные перегородки 8, разделяющие калориферное помещения на камеры 9 и 10, включенные в воздушный поток и выключенные посредством открытых 11 и закрытых 12 дверей с фиксацией в этих положениях, установленных в боковых проемах воздуховода (количество перегородок и камер может быть 8,4,2), воздухораспределитель 13, размещенный в воздуховоде.

Воздухораспределитель 13 содержит канатный привод 14, клапаны 15 треугольной формы, образованной пересечением диагоналей 16 квадратного сечения воздуховода (фиг. 4), закрепленные на стенках воздуховода шарнирами 17 и соединенные для одновременного поворота с прицепным устройством 18 канатного привода 14 посредством серьги 19, траверз 20 и шарнирных пальцев 21 (на фиг. 3 прицепное устройство и соответствующие ему элементы показаны в крайних нижнем и верхнем положениях, соответственно которым клапаны опущены в вертикальное и подняты в горизонтальное положения, последнее показано на фиг. 4, указанные положения клапанов см. также на фиг. 5 и 6), створки 22, закрепленные на клапанах шарнирами 23 (на фиг. 4 створки не видны, так как находятся в вертикальном положении), имеющие треугольную форму с размерами, дополняющими форму и размеры треугольных клапанов до формы и размеров прямоугольных боковых проемов воздуховода. При этом створки смежных клапанов, расположенных под углом 90^o друг к другу, скреплены между собой устройством, состоящим из скоб 24, жестко закрепленных на створках, и цепей 25, установленных в углах створок напротив шарниров. На клапанах жестко закреплены упоры 26. Скобы 24 и цепи 25 служат для предотвращения значительного отклонения створок от вертикального положения, когда клапаны находятся в промежуточных положениях (фиг. 7). Упоры 26 предназначены для фиксации створок в вертикальном положении, когда клапаны расположены горизонтально (фиг. 5). Длина цепи обеспечивает свободный поворот створок относительно друг друга в пределах 90^o и их угловое расхождение при повороте клапанов (на фиг. 8 положения, если их рассматривать снизу вверх, последовательно характеризуют процесс поворота и расхождения - схождения створок при переводе клапанов из вертикального положения в горизонтальное и наоборот).

Шахтная калориферная установка может быть установлена в комплексе и посредством своего выходного проема непосредственно соединена с всосом как осевой, так и центробежной вентиляторных установок, а также может располагаться отдельно и сообщаться с вентиляционным каналом главного воздухоподающего ствола, если всасывающие вентиляторные установки находятся на вытяжных фланговых стволах.

Шахтная калориферная установка может подавать в шахту весь подогретый воздух, холодный воздух напрямую без подогрева (летом) и смесь холодного с подогретым воздухом. Кроме того, калориферная установка может функционировать при всех включенных камерах, а также при части выключенных камер (одной и более). Калориферная установка может пропускать через себя воздух в атмосферу при реверсировании вентиляционной струи. Выполнение перечисленных функций в различных сочетаниях обеспечивается работой воздухораспределителя и дверей.

Калориферная установка работает следующим образом.

В исходном положении двери 11 открыты, а двери 12 закрыты и калориферная установка имеет три рабочие камеры 9 и одну камеру 10, выключенную по воздуху (фиг. 2 и 3), клапаны 15 воздухораспределителя расположены горизонтально над боковыми проемами 7 (фиг. 4), перекрыв доступ холодного воздуха в воздуховод 6 и открыв поступление в него воздуха из калориферного помещения через боковые проемы 7 (фиг. 5), при этом поворот клапанов в горизонтальное положение осуществляется силой тяги канатного привода 14 посредством подъема прицепного устройства 18 и серьги 19, поворота траверза 20 в крайнее верхнее положение (фиг. 3), причем створки 22 находятся в вертикальном положении (фиг. 5), а их стабилизация в потоке воздуха осуществляется упорами 26 (фиг. 8). Створки 22 благодаря вертикальному расположению способствуют повороту потока воздуха на 90^o при входе в воздуховод через боковые проемы.

Воздух под действием всасывающего вентилятора (не показан), сообщенного с выходным проемом 4, движется по траектории: атмосфера - калориферы 2, находящиеся во включенных по воздуху посредством дверей 11 камерах 9, боковые проемы 7 (с открытыми дверями 11) - воздуховод 6 - выходной проем 4. Таким образом осуществляется подогрев всего поступающего в шахту воздуха, в данном случае в трех рабочих камерах 9 и при одной выключенной камере 10. При помощи дверей 11 можно вывести из потока воздуха любую другую камеру для проведения планового и аварийного технического обслуживания. В сильные морозы можно включить в работу все камеры, а в слабые морозы - выключить более одной камеры.

Для выключения калориферной установки в теплый период (фиг. 6) клапаны 15 посредством привода 14 опускают в вертикальное положение, при этом створки 22 под действием тяжести расположены вертикально. В результате боковые проемы 7 перекрываются, а проход по воздуховоду 6 над проемами открывается. Воздух двигается по пути: атмосфера - воздухозаборник 5 - воздуховод 6 - выходной проем 4.

Для подачи в шахту воздуха со смещением холодного и подогретого воздуха (фиг. 7) клапаны 15 с помощью привода 14 устанавливают в промежуточное положение, створки 22 при этом также расположены вертикально. Таким образом частично открываются боковые проемы 7 и поперечное сечение воздуховода 6 над проемами. Теплый воздух из калориферного помещения поступает в воздуховод через проходы в боковых проемах, а холодный воздух через проходы над проемами поступает из атмосферного воздухозаборника, затем в воздуховоде под боковыми проемами происходит смешение потоков и воздушная смесь поступает к выходному проему 4.

При смешении холодного и подогретого воздуха можно также с помощью дверей 11 и 12 включать и выключать камеры 9 и 10, что позволяет увеличить диапазон регулирования температуры нагнетаемого в шахту воздуха и при этом поддерживать в оптимальных размерах расход энергии теплоисточника.

При реверсировании шахтной вентиляционной струи не требуется производить никаких операций с воздухораспределителем и дверями. Воздух двигается в обратном направлении и выходит в атмосферу по тому же пути, по которому он поступал к выходному проему 4 к моменту реверсирования. При этом закрытые двери 12 потоком не открываются, так как двери в рабочих положениях закреплены фиксаторами, а клапаны со створками не могут быть подняты потоком воздуха, поскольку их масса рассчитана на максимальное давление воздуха.

Таким образом, благодаря тому, что калориферное помещение посредством радиальных перегородок разделено на камеры, а воздуховод снабжен дверями, соответствующими каждой камере, установленными в боковых проемах воздуховода, обеспечивается возможность проведения планового и внепланового (аварийного) ремонта калориферов без остановки работы калориферной установки путем выключения камеры, в которой производится ремонт. За счет этого повышается ремонтопригодность и эксплуатационная надежность калориферной установки.

В результате выполнения боковых проемов воздуховода прямоугольной формы и установки на клапанах створок, выполненных с возможностью перекрытия вместе с клапанами прямоугольных проемов, создается возможность увеличить проходное сечение воздушного потока через боковые проемы, уменьшить его скорость и снизить аэродинамическое сопротивление калориферной установки без увеличения поперечных размеров воздуховода. Благодаря тому что створки снабжены устройством, скрепляющим их попарно без ограничения необходимых степеней свободы, а клапаны снабжены ограничителями предельного поворота створок, достигается устойчивое положение створок в потоке воздуха и повышается эксплуатационная надежность калориферной установки.

Использование: в горной промышленности, а именно в шахтных вентиляторных установках. Сущность изобретения: установка содержит калориферное помещение с калориферами по периметру его боковой поверхности, атмосферный воздухозаборник, закрепленный на перекрытии калориферного помещения соосно его вертикальной оси и сообщенный с ним через входной проем калориферного помещения, воздуховод, размещенный в калориферном помещении соосно его входному и выходному проемам, имеющий квадратное поперечное сечение и боковой проем на каждой грани для сообщения с калориферным помещением, воздухораспределитель, размещенный в воздуховоде и установленный над боковыми проемами с возможностью одновременного поворота от горизонтального положения до боковых проемов. Установка имеет также радиальные перегородки, смонтированные с образованием в калориферном помещение камер. Каждая камера сообщена с внутренней полостью воздуховода через боковые проемы. В последних установлены двери. Боковые проемы имеют прямоугольную форму. Каждый клапан имеет шарнирно закрепленные на нем створки треугольной формы, установленные с возможностью перекрытия вместе с клапаном боковых проемов воздуховода. Включение и выключение камер производится с помощью дверей, перекрывающих боковые проемы. Изменение положения клапанов производится поворотом их с помощью канатного привода, что обеспечивает режим работы шахтной калориферной установки с подачей в шахту подогретого или холодного воздуха или их смеси. 1 з. п. ф-лы, 8 ил.

1. ШАХТНАЯ КАЛОРИФЕРНАЯ УСТАНОВКА, включающая калориферное помещение с калориферами, размещенными по периметру его боковой поверхности, атмосферный воздухозаборник, закрепленный на перекрытии калориферного помещения соосно с его вертикальной осью и сообщенный с ним через входной проем калориферного помещения, расположенный соосно с атмосферным воздухозаборником и основанием калориферного помещения, воздуховод, размещенный внутри калориферного помещения соосно с его входным и выходным проемами, торцами жестко соединенный с входным и выходным проемами, имеющий квадратное поперечное сечение и боковой проем на каждой грани для сообщения с калориферным помещением, воздухораспределитель, размещенный внутри воздуховода, имеющий четыре клапана в виде треугольников, образованных пересечением диагоналей поперечного сечения воздуховода, шарнирно соединенных со стенками воздуховода и установленных над боковыми проемами с возможностью поворота от горизонтального положения до боковых проемов, отличающаяся тем, что установка снабжена радиальными перегородками, установленными с образованием в калориферном помещении камер, каждая из которых сообщена с внутренней полостью воздуховода через боковые проемы дверями, установленными с возможностью перекрытия боковых проемов, при этом боковые проемы выполнены прямоугольной формы, а каждый клапан снабжен двумя шарнирно закрепленными на нем створками треугольной формы, установленными с возможностью перекрытия вместе с клапаном боковых проемов воздуховода. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что створки смежных клапанов попарно соединены гибкой связью, одними концами закрепленной в углах обеих створок, противоположных шарнирному соединению, с клапанами, при этом клапаны снабжены упорами для фиксации вертикального положения створок при горизонтальном положении клапанов, а створки установлены с возможностью поворота относительно одна другой в пределах 90^o при повороте клапанов от вертикального до горизонтального положения.