ВОДЯНОЙ ЗАСЛОН Российский патент 1996 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для локализации взрывов газа и пыли в горных выработках.

Известен заслон из воды в герметичной пленочной оболочке, прижатой к своду выработки гибкой сеткой, под емкостью с водой размещены горизонтальные сетки.Герметичность оболочки нарушается взрывом детонирующего шнура [1]
Недостаток аналога взрывной механизм срабатывания заслона. Известен водяной заслон, состоящий из полиэтиленовых сосудов с водой, размещенных на полках, ориентированных поперек выработки. Заслон снабжен рассекателями в виде пилообразных ножей, жестко закрепленных с обеих сторон сосудов. При взрыве газа или пыли сосуды в эластичной оболочке ударной волной прижимаются к неподвижным ножам, разрезающим оболочку сосудов, и вода выливается, локализуя аварию [2]
Недостатки аналога: ненадежно разрушение оболочек с водой путем их прижима к неподвижным, жестко закрепленным ножам.

Конструкция устройства не обеспечивает полного вытекания воды - горизонтальные ножи размещены на уровне середины высоты сосудов с водой, допуская выливание воды лишь до половины сосуда, а вертикальные ножи, разрезающие оболочки сосудов по вертикали и предназначенные для выпуска воды до дна сосудов, создадут лишь несколько рассредоточенных по выработке одиночных струй, бесполезных для локализации аварии, так как для гашения фронта пламени, охватывающего все сечение выработки, необходим поток воды, перекрывающий все ее поперечное сечение.

Очевидно, необходима конструкция, разрезающая донную часть оболочек с водой, обеспечивающая полное и быстрое истечение воды с образованием сплошной завесы.

Водяной заслон аналога выполнен традиционно: вместо открытых лотков на тех же полках размещены закрытые полиэтиленовые сосуды также небольшой емкости. Поэтому и заслон аналога должен состоять из многих рядов сосудов. На пути прохождения ударной волны будет расположена преграда из чередующихся рядов эластичных оболочек с водой и воздуха между рядами будет образована преграда для гашения воздушных ударных волн у свода выработки /Умнов А.Е. Голик А.С. и др. Предупреждение и локализация взрывов в подземных условиях. М. Недра, 1990. стр. 266, рис. 11.2/.

Описанное в аналоге нарушение герметичности оболочек с водой может произойти лишь в первом ряду, встречающих ударную волну. Во втором ряду оболочки, придвинутые к ножам ослабленной ударной волной, будут проколоты лишь вершинами пилообразных ножей, причем ножи останутся в зоне разреза, препятствуя выливанию воды. В следующих рядах может не произойти и частичного нарушения герметичности оболочек с водой. Система из серии чередующихся рядов полиэтиленовых оболочек с водой неработоспособна, а одного первого ряда для локализации аварии явно недостаточно из-за малой массы воды и неэффективного режима ее вытекания, проанализированного выше.

Для надежной локализации аварии необходимо упреждающее создание преград из воды для гашения фронта пламени. Конструкцией аналога это не предусмотрено ножи разрезают оболочки при деформации сосудов с водой ударной волной, уже прошедшей через заслон, между тем как для формирования водяных потоков /тем более из разрезов не снизу, а с боковых поверхностей оболочек с водой/ требуется время.

Целью изобретения является исключение изложенных недостатков и надежная локализация пылевых и газовых взрывов за счет создания водяных завес нарушением герметичности одной оболочки, в которой сосредоточено все количество воды, необходимое для локализации аварии, оболочку разрезает механизм, срабатывающий с опережением до подхода ударной волны к самому заслону, а разрез создается в днище пленочной оболочки с водой.

Для достижения поставленной цели водяной заслон для локализации взрыва газа и пыли в горной выработке, включающий герметичную емкость с водой в эластичной оболочке, гибкой сеткой, прижатой к своду выработки, нож для разрезания оболочки и сетки, горизонтально установленные под емкостью с водой и прикрепленные к стенкам выработки, причем проекция центральной сетки перекрывает края боковых сеток, отличается тем, что нож закреплен на шарнирно-рычажном механизме, помещен в пенале и размещен под донной частью емкости с водой.

Схема заслона представлена на фиг.1 и 2, где 1 вода в полиэтиленовом мешке, 2 сетки для формирования водяной завесы, перекрывающей поперечное сечение выработки, 3 капроновая сетка, прижимающая к своду мешок с водой, 4 механизм приведения заслона в действие, состоящий из ножа 5, закрепленного на шарнирно-рычажном механизме 6 с ограничителями движения 7 механизма с ножом по горизонтали; 8 крепление механизма 4 к анкерам на своде выработки.

Крайний рычаг шарнирно-рычажного механизма оканчивается диском 9 /фиг. 3/, соприкасающимся с диском штока 10, размещенного горизонтально под сводом выработки. Система штоков 10 заканчивается диском 11 большего диаметра его поверхность, ориентированная перпендикулярно оси выработки, воспринимает давление воздушной ударной волны, опережающей фронт пламени. Полученный импульс ударом передается на шарнирно-рычажный механизм с подъемом ножа. Подъем ножа 5 сопровождается его продольным движением, что способствует процессу резания. Конструкция механизма срабатывания заслона позволяет осуществить локализацию аварии при прохождении ударной волны и пламени с любой стороны заслона. Система штоков /фиг. 3/ протяженностью до 4 метров обеспечит гарантированное формирование водяной завесы, перекрывающей сечение горной выработки до подхода к водяному заслону фронта пламени.

Наряду с непосредственной передачей импульса от ударной волны механизму 4 от диска 11 через штоки 10, возможно его срабатывание от датчика пламени или ударной волны, включающего ток в соленоид, соединенный тросом с шарнирно-рычажным механизмом. Последнее предпочтительнее, чем система штоков, благодаря возможности размещения троса через систему роликов на стенке выработки и возможности еще большего удаления датчика от заслона.

Водяной заслон с изложенной системой датчиков может заменить известные "ждущие" системы, срабатывающие на аварию взрывным распылением пламегасителей, действие которых в зоне прохода людей опасно, тогда как случайное нахождение человека в зоне действия водяной завесы останется без последствий.

Действие заслона, основанное на срабатывании шарнирно-рычажного механизма, безотказно. Эти простейшие механизмы широко применяются в различных отраслях /Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. Том 1. Рычажные механизмы. М. Наука, 7970, стр. 147/.

Масса воды в эластичной оболочке, может достигать 1000 кг без заметного торможения вентиляционных потоков благодаря компактности воды в отличие от ее размещения в опрокидывающихся лотках, ориентированных поперек выработки и рассредоточенных на протяжении 20-30 м.

Полиэтиленовый мешок с водой, прижатый к своду капроновой сеткой, примет форму эллипсоида вращения. При массе воды 1000 кг размер эллипсоида: длина 2,2 м, толщина 0,4 м, что соответствует объему 7 м³ при вращении эллипса вокруг малой вертикальной оси.

При стационарной установке заслона на своде выработки может быть создан купол для размещения полиэтиленового мешка с водой до 2/3 его высоты для увеличения живого сечения выработки с улучшением ее проветривания.

Сетки 2 размещены на 5-6 м по длине выработки. Экспериментально отработанный оптимальный размер отверстий сеток составляет 1,5-2 мм. Для исключения коррозии сетка выполнена из полимерных материалов /капрон, полихлорвинил/, а для исключения прорывов при выливании больших масс воды под сеткой размещена решетка из стеклопластика с размерами квадратных отверстий 120-150 мм.

Порядок установки водяного заслона: на анкерах, закрепленных на своде выработки с крюками на их концах крепят края капроновой сетки 3, над сеткой размещают пустую оболочку из полиэтилена, снабженную шлангом с обратным клапаном, присоединяют к шлангу от шахтного водопровода /при отсутствии водопровода к шлангу от передвижной установки с баком и насосом/ и заполняют оболочку водой.

После заполнения оболочки водой к другим анкерам на своде присоединяют крепления 8 механизма 4 приведения заслона в действие. Для исключения экранирования верхней сетки 2 разорванным полиэтиленом донной части мешка предусмотрены дополнительные капроновые сетки в виде поясов, натягиваемые по обе стороны механизма 4 и не разрезаемые ножом.

Сетки 2 закреплены на стенках выработки на шарнирах с возможностью поворотов и до сборки заслона висят вертикально. Их переводят в горизонтальное положение. Верхняя сетка 2 /фиг. 1/ выполнена из двух половин для удобства сборки и для периодической чистки от осевшей пыли. Свободные края верхней сетки 2 закрепляют на боковых поверхностях механизма 4, а за пределами механизма 4 по его длине края верхней сетки скрепляют вместе. Поднимают в рабочее горизонтальное положение боковые сетки 2, размещенные ниже. Их опорой служат угольники на шарнирах, закрепленные на стенках выработки и в нерабочем положении повернутые параллельно их поверхности.

Приближают к концам рычагов шарнирно-рычажного механизма штоки 10 с диском 11, воспринимающим ударную волну. При использовании соленоидов к концам рычагов присоединяют тросы от сердечника, втягиваемого соленоидом при прохождении через него тока, включаемого исполнительным механизмом после приема датчиками ударной волны или излучения пламени. Заслон готов к применению. ЫЫЫ2

Применение: для локализации взрыва газа и пыли в горной выработке. Сущность изобретения: водяной заслон содержит герметичную емкость с водой в эластичной оболочке, закрепленной на своде выработки посредством гибкой сетки, расположенные под емкостью с водой центральное и боковые сита, механизм привидения заслона в действие в виде размещенного в корпусе ножа, закрепленного на шарнирно-рычажном механизме с возможностью горизонтального и вертикального перемещения и имеющего ограничители перемещения в горизонтальном направлении, при этом крайние рычаги выступают из корпуса. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Водяной заслон для локализации взрыва газа и пыли в горной выработке, включающий герметичную емкость с водой в эластичной оболочке, закрепленной на своде выработки посредством гибкой сетки, механизм приведения заслона в действие, центральное и боковые сита, горизонтально установленные под емкостью с водой и закрепленные к стенкам выработки, причем проекция центрального сита перекрывает края боковых сит, отличающийся тем, что механизм приведения заслона в действие выполнен в виде размещенного в корпусе ножа, закрепленного на шарнирно-рычажном механизме с возможностью горизонтального и вертикального перемещения и имеющего ограничители перемещения в горизонтальном направлении, при этом крайние рычаги выступают из корпуса. 2. Заслон по п. 1, отличающийся тем, что каждый крайний рычаг шарнирно-рычажного механизма снабжен тарелкой, установленной с возможностью взаимодействия с тарелкой штока, горизонтально размещенного под сводом выработки и заканчивающегося диском, поверхность которого ориентирована перпендикулярно оси выработки. 3. Заслон по п. 1, отличающийся тем, что каждый крайний рычаг шарнирно-рычажного механизма соединен посредством троса с соленоидом, сообщенным с датчиками ударной волны и/или пламени.