УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА В ОТКРЫТЫХ КАРЬЕРАХ Российский патент 1997 года по МПК E21F1/00 

Изобретение относится к области горнодобывающей промышленности, а именно к средствам очистки и вентиляции сверхглубинных открытых карьеров от загрязненного воздуха и пыли с помощью тепловой струи выхлопных газов авиационных двигателей.

Известны газоструйные машины для очистки аэродромных покрытий от снега и льда, содержащие самоходное базовое шасси, на котором перпендикулярно продольной оси транспортного средства установлены два турбореактивных двигателя, сопла которых смонтированы с возможностью изменения их положения в вертикальной плоскости, при этом один из двигателей двухконтурный (см. авт. свид. N 962421, кл. Е 01 Н 5/10 от 6.01.81 г.).

Известно устройство для очистки воздуха в карьерах, включающее ходовую часть с кабиной и дополнительной рамой, на которой закреплена турбореактивная установка, содержащая авиационный двигатель, воздухозаборник и приспособление для изменения направления выхлопной струи в вертикальной плоскости (см. К. З. Ушаков, В.А.Михайлов, "Аэрология карьеров", М. "Недра", 1985, с. 193-194, рис. 17.10), принятое за прототип.

Однако известные устройства имеют ряд существенных недостатков. При использовании в открытых карьерах они не обеспечивают необходимой мощности для создания настильной траектории струи для выноса загрязненного воздуха из сверхглубинных карьеров при сильных морозах окружающей среды. Высокорасположенная турбореактивная установка создает значительный опрокидывающий момент на транспортное средство, что может привести к аварии, а в случае снижения оборотов авиационного двигателя, для уменьшения опрокидывающего момента, падает эффективность использования. В случае разрушения турбореактивной установки, разлет лопаток приведет к полному выходу установки из эксплуатации и может привести к серьезным аварийным последствиям. Неудобство в обслуживании, невозможность разгрузить транспортное средство и защитить обслуживающий персонал от воздействия вредных для человека вибрационных нагрузок, шума и нежелательных условий эксплуатации при использовании авиационных двигателей на самоходных транспортных средствах исключает их использование в сверхглубоких карьерах на неподготовленных площадках для вентиляции карьера и создания кавитационного вытяжного столба воздуха, независимо от условий окружающей среды. Возможен подсос камней в воздухозаборное устройство двигателя и другие аварийные условия эксплуатации при использовании известных устройств.

Задачей изобретения является улучшение условий безопасной эксплуатации и достижение необходимой и достаточной мощности для выноса загрязненного воздуха из сверхглубоких карьеров, путем создания настильной траектории выхлопной высокотемпературной струи от работы авиационных двигателей.

Решение задачи достигается тем, что устройство для очистки воздуха в открытых карьерах содержит самоходное транспортное средство, включающее в себя ходовую часть, кабину и дополнительную раму, на которой смонтирована турбореактивная установка, содержащая авиационные двигатели с мотогондолами, воздухозаборником, выходным устройством, автономной топливной системой и системой пожаротушения, при этом на дополнительной раме со стороны воздухозаборника смонтирована лестница и отсек для обслуживания турбореактивной установки, причем устройство снабжено защитным кожухом на кабине транспортного средства, включающем в себя бронезащитные стекла и бронепанели, на внутренних стенках установлены звукопоглощающие панели, настроенные на диапазоны частот выхлопной струи и компрессора авиационного двигателя, а в узлы крепления последних встроены виброизоляторы состоящие из набора упруго-диссипативных элементов настроенные на диапазон роторных частот двигателя, при этом узлы крепления выходной системы настроены на диапазоны частот шума струй упомянутых двигателей, а выходное устройство выполнено поворотным и шарнирно закреплено на задней части дополнительной рамы с возможностью поворота в продольной вертикальной плоскости, при этом на раме транспортного средства закреплены выносные опоры для разгрузки ходовой части и средства торможения транспортного средства от действия струй авиационных двигателей, при этом в передней части дополнительной рамы, перед входом в воздухозаборное устройство смонтирована защитная сетка, а на дополнительной раме смонтировано несколько двигателей, при этом воздухозаборная часть турбореактивной установки снабжена противообледенительной системой.

Существо настоящего изобретения представлено на чертежах, где на фиг.1 изображен сверхглубокий карьер с устройством для очистки воздуха и характер создания высокотемпературной эжекторной струи.

На фиг.2 изображено устройство для очистки воздуха в открытых карьерах, вид сбоку на самоходное транспортное средство на базе автомобиля БЕЛАЗ.

На фиг. 3 то же, узел I по фиг.2, изображено входное устройство воздухозаборника с противообледенительной системой.

На фиг.4 то же, вид в плане.

На фиг.5 сечение А-А по фиг.4, изображен защитный кожух кабины со звукопоглощающими панелями.

На фиг.6 узел II по фиг.2, изображен виброизолятор с набором упруго-диссипативных элементов.

На фиг.7 изображен упруго-диссипативный элемент виброизолятора.

Устройство для очистки воздуха в открытых карьерах содержит самоходное транспортное средство 1, включающее в себя ходовую часть 2, кабину 3 и дополнительную раму 4 с турбореактивной установкой 5. Турбореактивная установка имеет один или пару авиационных двигателей установленных параллельно друг другу на упомянутой раме 4, каждый из них выполнен с форсированным дожиганием топлива за турбиной имеет мотогондолу 6, воздухозаборник 7 с противообледенительной системой, включающей в себя трубу 8 с отбором воздуха от компрессора (на чертежах не показан) авиационного двигателя и выхлопное сопло 9. В задней части дополнительной рамы 4 для каждого авиационного двигателя смонтировано поворотное выходное устройство 10 с приводом от силовых цилиндров 11, обеспечивающих его поворот в продольной вертикальной плоскости для отклонения выхлопной струи в указанной плоскости. Узлы крепления авиационных двигателей имеют виброизоляторы 12, 13, а узлы крепления выходного устройства 10 имеют виброизоляторы 14. Каждый виброизолятор на концах имеет проушины 15 и содержит набор упруго-диссипативных элементов 16.

Вибрации, возникающие при работе двигателя, передаются через узлы подвески на раму 4 крепления двигателя и далее на пол кабины и место оператора и элементы управления. Для виброизоляции от вибрационного воздействия в узлы подвески встроены виброизоляторы 12, 13, 14, состоящие из набора упруго-диссипативных элементов 16. Каждый элемент 16 представляет собой кольцо формы усеченного конуса, изготовленное из амортизационной резины 17 с привулканизированными по поверхностям нагрузки стальными шайбами 18. Привулканизированные стальные шайбы 18 обеспечивают стабильность упругой характеристики элемента, независимость от коэффициента трения стали и резины по поверхностям нагружения. Эффективность виброизоляции зависит от жесткости виброизоляторов, которая определяется набором упругих элементов. Этот набор или настройка виброизоляторов определяется составляющими вибрационного воздействия в местах установки виброизоляторов по известному соотношению: cамая высокая собственная частота колебаний двигателя на виброизоляторах должна быть в 1,5^oC2 раза ниже самой низкой частоты вибрационного воздействия двигателя. При таком соотношении, достигнутым набором упруго-диссипативных элементов 16, виброизоляторы существенно уменьшают передачу вибрационного воздействия двигателей, снижая уровень вибраций и шума в кабине оператора до требуемых условий.

Снизу на дополнительной раме 4 смонтированы убираемые выносные опоры 19 и закреплены топливные баки 20, 21 автономной топливной системы турбореактивной установки 5. Со стороны воздухозаборника 7 на раме закреплена лестница 22 и смонтирован отсек, выполненный из защитной сетки 23. Кабина самоходного средства (БЕЛАЗ) имеет защитный кожух 24, который включает в себя бронезащитные стекла 25 для защиты места оператора от осколков, в случае поломки авиационного двигателя и звукопоглощающие панели 26, настроенные на диапазоны частот выхлопной струи и компрессора двигателя, для обеспечения снижения акустического воздействия на оператора.

Работа устройства для очистки воздуха в открытых карьерах осуществляется следующим образом.

На одном из углубленных горизонтов открытого карьера устанавливают одно или несколько устройств для очистки воздуха для чего самоходное транспортное средство 1 см. фиг.1 по серпантину дорожного спуска в карьер выезжает на необходимый участок карьера. В зимнее время в регионах, например в Якутии, где температура окружающей среды составляет 38-42^oC выхлопные газы от горнодобывающих устройств, самосвалов, вывозящих породу, тепловозных железнодорожных составов, экскаваторов, газов от взрывных работ, пыль и т.д. быстро охлаждаясь образуют в чаше карьера плотную пыле-грязе-воздушную смесь с малым содержанием кислорода, которая не выносится естественной природной циркуляцией, оставаясь в атмосфере открытого карьера оказывают вредное воздействие на работающий в карьере персонал.

Оператор, обслуживающий самоходное транспортное средство 1, ориентирует БелАЗ выхлопным соплом 9 устройства в сторону края карьера и, не выходя из кабины 3, выдвигает выносные опоры 19, которые упираются в опорную площадку и вывешивают самоходное транспортное средство 1, освобождая от нагрузки его ходовую часть 2.

Затем производят запуск турбореактивной установки, которая имеет автономную топливную систему питания.

Электропитание двигателей осуществляется от бортовой электросети БелАЗа.

Выходное устройство 10 поворачивают в вертикальной плоскости на необходимый угол, отклоняя выхлопную струю на определенный угол. Диапазон поворота от минус 20^o до плюс 40^o от горизонта позволяет выбрать оптимальный наиболее эффективный угол направления высокотемпературной эжектируемой струи, которая обеспечивает вынос загрязненного воздуха за верхний уровень открытого карьера, как показано на фиг.1.

При необходимости в сверхглубоком карьере могут устанавливаться несколько подобных устройств на разных уровнях по глубине карьера.

Использование изобретения позволит обеспечить эффективную очистку воздуха за короткое время в открытых даже сверх глубоких карьерах в любых погодных условиях, путем создания эжектируемой высокотемпературной струи от работающих авиационных двигателей.

Применение: для вентиляции и очистки сверхглубоких карьеров в горнодобывающей и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: устройство для очистки воздуха в карьерах содержит закрепленную на дополнительной раме ходовой части турбореактивную установку, имеющую авиационный двигатель, воздухозаборник и выходное приспособление для изменения выхлопной струи в вертикальной плоскости, шарнирно закрепленное со стороны, противоположной воздухозаборнику. На дополнительной раме смонтированы отсек для обслуживания турбореактивной установки и со стороны воздухозаборника лестница, соединенная с кабиной ходовой части. В узлы крепления авиационного двигателя и выходного приспособления для изменения направления выхлопной струи встроены виброизоляторы, настроенные соответственно на диапазон роторных частот авиационного двигателя и частот шума выхлопной струи. Кабина снабжена защитным кожухом, имеющим бронезащитные стекла и, на внутренних стенках - звукопоглощающие панели, настроенные на диапазон частот выхлопной струи. Дополнительная рама ходовой части снабжена аутригерами. 7 ил.

1 Устройство для очистки воздуха в открытых карьерах, включающее ходовую часть с кабиной и дополнительной рамой, на которой закреплена турбореактивная установка, содержащая авиационный двигатель, воздухозаборник и приспособление для изменения направления выхлопной струи в вертикальной плоскости, отличающееся тем, что на дополнительной раме смонтированы отсек для обслуживания турбореактивной установки и со стороны воздухозаборника лестница, соединенная с кабиной, при этом приспособление для изменения направления выхлопной струи выполнено в виде шарнирно закрепленного с противоположной стороны дополнительной рамы сопла, в узлы крепления авиационного двигателя и выходного приспособления для изменения направления выхлопной струи встроены виброизоляторы, состоящие из набора упруго-диссипативных элементов, настроенные соответственно на диапазон роторных частот авиационного двигателя и частот шума выхлопной струи, причем кабина снабжена защитным кожухом, имеющим бронезащитные стекла и на внутренних стенках звукопоглощающие панели, настроенные на диапазон частот выхлопной струи и компрессора авиационного двигателя, а дополнительная рама снабжена аутригерами.