СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ГОРНЫХ КОМБАЙНОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО РОТОРНОГО ТИПА, НА ФРИКЦИОННУЮ ИСКРОБЕЗОПАСНОСТЬ Российский патент 1996 года по МПК E21F9/00 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для использования в испытательных организациях при испытаниях исполнительных органов горных комбайнов.

Как известно, при работе исполнительных органов по крепким породам образуется фрикционное искрение, способное воспламенить метано-воздушную смесь.

Известен способ испытания исполнительных органов горных комбайнов на фрикционную искробезопасность. Способ заключается в следующем. Испытываемый исполнительный орган помещают в герметическую камеру. Последнюю заполняют метано-воздушной смесью взрывчатой концентрации. Включают исполнительный орган, оснащенный системой орошения. При обработке резцами породного блока, расположенного в камере, образуются раскаленные частицы, способные воспламенить метано-воздушную смесь.

При соответствии орошения "Нормативам по безопасности забойных машин, комплексов и агрегатов", МaкHИИ, 1990 воспламенения метано-воздушной смеси не происходит. Согласно п.2.12.4 данных "Нормативов." вода подается на след резания каждого резца.

При использовании конусных форсунок орошением должна быть охвачена зона за режущим инструментом по длине не менее 50 мм. При использовании насадок компактная струя воды должна направляться на след резания на расстоянии не более 20 мм от режущей кромки резца. При этом расход воды должен быть не менее 2,5 л/мин на один резец при давлении не менее 1,5 МПа. Допускается оросители размещать таким образом, чтобы вся зона орошалась равномерно, а расход воды составлял 0,8 л/мин на 1 дм² поверхности. Эти параметры установлены применительно к исполнительным органам, оснащенным резцами.

Роторные исполнительные органы оснащены шарошками, и физические процессы при разрушении породы резцами и шарошками различны. Процесс разрушения резцами происходит при их трении о породу, а шарошками при их перекатывании по породе. Механизм образования фрикционного искрения различен. При работе резцов условия для образования искрения более благоприятны, чем при работе шарошек. Поэтому система орошения шарошек должна иметь иные значения расхода и давления воды (более низкие), что имеет важное значение, так как предотвращает затопление выработки и переувлажнение угля.

Кроме того, роторные исполнительные органы имеют размеры, в несколько раз превышающие размеры обычных избирательных исполнительных органов. Так, режущий орган роторного комбайна КРТ имеет диаметр 5 м. Для их испытания требуется сооружение большой герметизированной камеры и заполнение ее значительным количеством метано-воздушной смеси (порядка 50-80 м³). Взрыв такого количества смеси будет сопровождаться разрушением испытательного стенда. Поэтому известный способ испытания во взрывной камере для таких исполнительных органов неприемлем.

Кроме того, при испытаниях известным способом будет расходоваться большое количество природного газа (на один опыт 5-8 м³).

Предлагаемый способ испытания исполнительных органов горных машин, преимущественно роторного типа, на фрикционную искробезопасность, заключается в том, что исполнительный орган приводят во вращение, включают системы орошения и подвода метано-воздушной смеси, если произошло воспламенение последней, то исполнительный орган считают искроопасным, если воспламенений нет искробезопасным. Новым в способе является то, что контролируют расстояние от режущего инструмента до следа резания, а системы подачи метано-воздушной смеси и орошения включают при
,
где l₁ расстояние от сопла для подачи метано-воздушной смеси до следа резания, см;
V скорость движения исполнительного органа, см/с;
V₁ скорость движения струи метано-воздушной смеси, см/с;
1,1-1,2 коэффициент, учитывающий изменение скорости движения исполнительного органа,
а отключают в конце следа резания.

На чертеже приведена блок-схема для реализации способа.

На чертеже показаны блок автоматического управления 1, датчик 2 для контроля перемещения режущего инструмента, например шарошки 3, форсунка 4 для подачи метано-воздушной смеси, форсунка 5 системы орошения (для подачи воды), датчик 6 для измерения концентрации метано-воздушной смеси, датчик 7 для контроля расхода воды, датчик 8 для контроля поджигания смеси, датчик 9 контролирует конец следа резания. На чертеже показаны также исполнительный орган 10, породный блок 11, след резания 12.

Блок автоматического управления представляет собой, например, электронное устройство с релейными выходами. На вход блока поступают сигналы от датчиков 2 и 9. Эти сигналы управляют релейными выходами блоков, которые открывают или закрывают подачу метано-воздушной смеси и орошения, а также осуществляют забор смеси для последующего анализа.

Способ осуществляют следующим образом. Испытываемый исполнительный орган крепят на стенде. Приводят во вращение. Определяют расстояние l от режущего инструмента шарошки 3 до следа резания из соотношения:

где l₁ расстояние от сопла форсунки для подачи метано-воздушной смеси до следа резания, см;
V скорость движения исполнительного органа, см/с;
V₁ скорость движения струи метано-воздушной смеси, см/с.

Полученное значение увеличивают в (1,1-1,2) раза. Этот коэффициент определен экспериментально и учитывает изменение скорости движения исполнительного органа. При движении последнего происходит "затягивание" в зону соприкосновения шарошки с породным блоком различного количества свежего воздуха, который разбавляет метано-воздушную смесь. Поэтому при минимальной скорости движения исполнительного органа коэффициент принимают равным 1,1, а при максимальной 1,2.

Затем датчик 2 крепят на расcтоянии l от следа резания.

Это необходимо для того, чтобы к моменту возможного начала фрикционного искрения возле режущего инструмента шарошки 3, была создана взрывоопасная концентрация метано-воздушной смеси. Затем приводят во вращение исполнительный орган.

В блок автоматического управления 1 поступает сигнал с датчика 2 о том, что шарошка 3 приблизилась к граничной отметке. Блок 1 подает сигнал на включение форсунки 4 и подачу орошения через форсунку 5. Измеряют концентрацию метана датчиком 6 и расход воды датчиком 7. Подачу метана осуществляют с двух сторон от режущего инструмента по ходу его движения. Датчиком 8 фиксируют результат поджигания. При прохождении шарошки 3 мимо датчика 9 блок управления подает команду на выключение системы подачи метано-воздушной смеси и орошения. Если воспламенение произошло, исполнительный орган считают искроопасным. Изменяют параметры сиcтемы орошения, подбирая оптимальные.

Использование данного технического решения позволяет производить испытание исполнительных органов больших размеров на фрикционную искробезопасность и определить условия безопасной эксплуатации их в шахтах.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для использования при испытаниях исполнительных органов горных машин. Сущность изобретения: исполнительный орган крепят на стенде. Определяют расстояние от режущего инструмента - шарошки - до следа резания из приведенного соотношения. На этом расстоянии крепят датчик для контроля за перемещением режущего инструмента. Приводят исполнительный орган во вращение. В момент нахождения режущего инструмента на расстоянии от начала следа резания начинают орошение следа резания и подачу на него метано-воздушной смеси. В момент нахождения режущего инструмента в конце следа резания заканчивают орошение и подачу метано-воздушной смеси. При этом искроопасность исполнительного органа определяют по воспламенению метано-воздушной смеси при прохождении режущего инструмента расстояния от начала до конца следа резания. 1 ил.

Способ испытания исполнительных органов горных комбайнов на фрикционную искробезопасность, включающий вращение исполнительного органа, орошение следа резания режущего инструмента исполнительного органа, подачу на него метановоздушной смеси и определение искроопасности исполнительного органа по воспламенению метановоздушной смеси, отличающийся тем, что орошение следа резания и подачу на него метано-воздушной смеси начинают в момент нахождения режущего органа на расстоянии l от начала следа резания, определяемом из соотношения

где (1,1-1,2) коэффициент, учитывающий изменение скорости движения исполнительного органа;
l₁ расстояние от сопла форсунки для подачи метановоздушной смеси до начала следа резания, см;
V скорость движения исполнительного органа, см/с;
V₁ скорость движения струи метановоздушной смеси, см/с,
заканчивают орошение и подачу метановоздушной смеси в момент нахождения режущего инструмента в конце следа резания.