ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ПОТОКА ВОЗДУХА Российский патент 1997 года по МПК E21F1/08 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к вентиляторным установкам главного проветривания, и может быть использовано для компоновки вентиляторной установки, включающей два центробежных вентилятора двойного всасывания, переключение рабочего и резервного вентилятора и для реверсирования вентиляционной струи.

Известен переключатель потока, включающий плоский корпус с отверстиями и патрубками для присоединения рабочего и резервного вентиляторов, расположенными по окружности на межцентренных расстояниях, соответственно равных расстоянию между центрами одноименных патрубков рабочего и резервного вентиляторов, эластичные накладки, закрепленные по периметру отверстий, воздухораспределитель с одним отводом, установленный горизонтально и имеющий запорный элемент перемещенного радиуса кривизны, закрепленный на кромках входного отверстия отвода, вал и обод закрепленные на воздухораспределителе, клапан в виде прямого круглого цилиндра с раструбом, расположенным со стороны эластичной накладки, выполненный со сплошным основанием с диаметром, равным диаметру эластичной накладки, расположенный своей продольной осью на окружности, проходящей через центры отверстий корпуса диаметрально центру входного отверстия воздухораспределителя, установленный на воздухораспределителе с минимальным зазором свободного перемещения между основанием и плоскостью, касательной эластичным накладкам, и с возможностью уравновешивания момента силы тяжести воздухораспределителя относительно оси его вращения.

Недостатками прототипа, препятствующими получению требуемого технического результата, являются недостаточная надежность, громоздкость, повышенная металлоемкость известного переключателя потока и ограниченный диапазон использования переключателя.

Недостаточная надежность объясняется выполнением вала воздухораспределения консольным и наличием дополнительных опор вращения в виде катков, а громоздкость и повышенная металлоемкость -значительной длиной воздухораспределителя и наличием двух массивных шкивов с катками.

Ограниченный диапазон применения имеет место в связи с неприспособленностью известного переключателя потока для присоединения к нему калорифера при нагнетательном способе работы вентиляторной установки или глушителя шума во всасывающей установке, вследствие чего известный переключатель потока может быть применен только в вентиляторных установках, расположенных на фланговых вентиляционных стволах, а также в местностях, где не требуется подогрев воздуха в зимнее время.

Указанные недостатки были выявлены при испытании опытно-промышленного образца известного переключателя потока в вентиляторной установке ВЦД -31,5 на шахте им. С.М. Кирова (г. Ленинск-Кузнецкий, Кемеровская обл.) в 1993 г.

Для устранения перечисленных недостатков в известном переключателе потока (прототипе) отвод воздухораспределителя выполнен в виде коробки, образованной боковой поверхностью, составленной двумя половинами прямой круговой цилиндрической поверхности, расставленными двумя параллельными плоскими поверхностями, и двумя торцевыми плоскими поверхностями, одна из которых имеет входное отверстие, выполненное с двумя рядами направляющих лопаток, расположенных в проточной части, при этом вал пропущен через воздухораспределитель и снабжен дополнительной опорой вращения, расположенной в неподвижной проточной части переключателя потока. Кроме того, корпус переключателя потока снабжен дополнительными стенками и перекрытием с образованием герметичной камеры, при этом перекрытие выполнено с отверстием с возможностью присоединения калорифера (в нагнетательной вентиляторной установке) или глушителя шума (во всасывающей вентиляторной установке), задняя стенка выполнена с отверстием с возможностью соединения вентиляторного канала шахты с воздухораспределителем.

В патентной и технической литературе не обнаружены технические устройства, имеющие вышеприведенную совокупность отличительных признаков.

На фиг.1 изображен переключатель потока воздуха, разрез А-А (в плоскости отвода воздухораспределителя) на фиг.2-то же, с условно показанным перекрытием камеры; на фиг.2 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.3 разрез В-В на фиг.1; на фиг.4 разрез Г-Г на фиг.1; на фиг.5 разрез Д-Д на фиг.1;на фиг.6,а,б - схема рабочих положений воздухораспределителя, где а работает на нагнетание рабочий вентилятор, у резервного вентилятора клапаном перекрыт всас (исходное положение), б поворотом воздухораспределителя производится реверсирование струи рабочим вентилятором, у резервного вентилятора клапаном перекрыто нагнетание, в производится пуск резервного вентилятора, при этом рабочий вентилятор остановлен (показано "жирной" чертой); г- поворотом воздухораспределителя производится переход на резервный вентилятор в режиме нагнетания. На фиг. 7, а,б схема нагнетательной и всасывающей вентиляторной установки с двусторонними центробежными вентиляторами и переключателем потока:а-схема соединения вентиляторов и переключения потока, б- схема присоединения калорифера к переключателю потока в нагнетательной вентиляторной установке, в схема включения глушителя шума во всасывающей установке (сплошные стрелки движение воздуха в нормальном режиме, пунктирные стрелки - движение воздухе при реверсировании струи), вид в плане камеры на фиг.7,а условно расположен ниже стенки.

Переключатель потока воздуха включает сообщенный с атмосферой корпус 1, выполненный в виде плоской вертикальной стенки с отверстиями всасывающим 2 и нагнетательными 3 рабочего вентилятора и соответственно 4 и 5 резервного вентилятора, центры которых расположены на окружности, патрубки вентиляторов (рабочего и резервного) 6 нагнетательные, 7 всасывающие, жестко прикрепленные к корпусу, воздухораспределитель 8, отвод 9 воздухораспределителя, выполненный в виде коробки, образованной боковой поверхностью, составленной двумя половинами 10 и 11 прямой круговой цилиндрической поверхности, расставленными двумя параллельными плоскими поверхностями 12 и 13, и двумя торцевыми поверхностями 14 и 15, в одной из которых имеется входное отверстие 16 воздухораспределителя, запорный элемент 17, выполненный переменного радиуса кривизны, прикрепленный к кромкам входного отверстия, вал 18, пропущенный через воздухораспределитель, снабженной дополнительной опорой вращения 19, установленной в неподвижной проточной части 20 переключателя потока, жестко прикрепленный к торцевым стенкам отвода и имеющий основную опору вращения 21, закрепленную на корпусе переключателя потока, ведущий шкив 22, жестко закрепленный на отводе соосно c валом. Отверстие корпуса снабжены эластичными уплотняющими накладками 23. Выходное отверстие воздухораспределителя снабжено уплотняющей накладкой 24, закрепленной по периметру неподвижной проточной части. Эластичные накладки выполнены из резино-тканевого напорного рукава, согнутого по окружности (в виде тора). Ведущий шкив приводится во вращение лебедкой, с помощью двух канатов, закрепленных на шкиве в диаметральных точках или мотором-редуктором с помощью цевочного зацепления (не показано). Воздухораспределитель снабжен клапаном 25, выполненным в форме прямого кругового цилиндра с раструбом 26, выполненным по диаметру эластичной накладки, со сплошным основанием. Клапан расположен на отводе так, что его продольная ось 27 пересекает окружность 28, проходящую через центры отверстий корпуса, в точке пересечения окружности с диаметральной линией 29, проходящей через центр входного отверстия отвода. При этом клапан установлен на отводе с минимальным зазором свободного перемещения между сплошным основанием раструба и касательной плоскостью 30 эластичной накладки. Клапан закреплен на отводе с помощью ребер 31, а его полость заполняется балластом с обеспечением уравновешивания момента силы тяжести отвода относительно оси вращения 32. Корпус переключателя потока открыт в атмосферу, в таком выполнении переключателя потока вентиляторная установка, обслуживаемая переключателем потока, не имеет возможности быть оснащенной калорифером или глушителем шума и функционирует без них.

Кроме приведенного выше выполнения, корпус переключателя, сообщенный с атмосферой, снабжен тремя дополнительными стенками боковыми 33 и задней 34, а также верхним перекрытием 35 с образованием герметичной камеры, при этом перекрытие выполнено с отверстием 30 для присоединения калорифера 37 или глушителя шума 38, посредством которых корпус переключателя (камеры) сообщен с атмосферой соответственно в нагнетательных или всасывающих вентиляторных установках, а задняя стенка выполнена с отверстием 39 для пропуска вентиляторного канала 40 шахты к водухораспределителю.

Вентиляторная установка, обслуживаемая переключателем потока, содержит вентиляторы рабочий 41, резервный 42 и воздуховоды нагнетательные 43, всасывающие 44.

Переключатель потока работает следующим образом.

Пример 1. Переключатель потока в нагнетательной вентиляторной установке.

1.1 Без калорифера.

В исходном положении (фиг.1) отвод 9 плотно соединен с отверстием 3, к которому присоединен нагнетательный патрубок 6 рабочего вентилятора 41. При этом плотность соединения обеспечивается поджатием эластичной накладки 23 благодаря переменному радиусу кривизны запорного элемента 17. Воздух движется по пути: атмосфера отверстие 2 всасывающий патрубок 7 всасывающий воздуховод 44 рабочий вентилятор 41 нагнетательный воздуховод 43 - нагнетательный патрубок 6 отверстие 3 отвод 9 неподвижный проточный элемент 20 вентиляционный канал 40. Если воздухораспределитель повернуть до соединения отвода 9 с отверстием 2, произойдет реверсирование струи данным вентилятором. Воздух двигается в направлении: вентиляционный канал 40 - воздухораспределитель 8 отверстие 2 всасывающий патрубок 7 всасывающий воздуховод 44 -рабочий вентилятор 41 нагнетательный воздуховод 43 патрубок 6 отверстие 3 атмосфера. Дальнейшим вращением воздухораспределителя 8 может произвести аналогичные соединения отвода 9 с отверстиями 4 и 5, к которым присоединен резервный вентилятор 42.

1.2 С калорифером.

В исходном положении отвода 9 воздух проходит путь: атмосфера калорифер 37 отверстие 36 камера переключателя отверстие 2 патрубок 7 - всасывающий воздуховод 44 рабочий вентилятор 41 -нагнетательный воздуховод 43 патрубок 6 отверстие 3 отвод 9 неподвижный проточный элемент 20 - вентиляционный канал 40.

При реверсировании, когда отвод 9 соединен с отверстием 2, воздух движется: вентиляционный канал 40 воздухораспределитель 8 отвод 9 - отверстие 2 патрубок 7 рабочий вентилятор 41 патрубок 6 отверстие 3 - камера переключателя отверстие 36 калорифер 37 атмосфера.

Пример 2 Переключатель потока во всасывающей вентиляторной установке.

2.1 Без глушителя шума.

В соответствующем всасывающему режиму работы положении отвод 9 соединен с отверстием 2 (фиг.6,а), с которым сообщен всасывающий воздуховод 44 рабочего вентилятора 41. Воздух движется аналогично реверсированной струе по п. 1.1. При реверсировании струи воздух движется аналогично исходному положению отвода 9.

2.2 С глушителем шума.

В положении отвода 9, соответствующем всасывающему режиму работы, воздух проходит путь: вентиляционный канал 40 отвод 9 отверстие 2 патрубок 7 - вентилятор 41 патрубок 6 отверстие 3 камера переключателя отверстие 36 -глушитель 38 атмосфера. При реверсировании струи: атмосфера глушитель 38 отверстие 36 камера переключателя отверстие 2 патрубок 7 вентилятор 41 патрубок 6 отверстие 3 отвод 9 -вентиляционный канал 40.

Аналогичные примерам 1 и 2 соединения при работе резервного вентилятора 42 обеспечиваются поворотом отвода 9 к отверстиям 4 и 5
Пример 3
Кроме того, в исходном положении отвода 9 клапан 25 глухим основанием раструба 26 перекрывает отверстие 4, к которому присоединен всасывающий воздуховод 44 резервного вентилятора 42 и таким образом перекрывает всас этого вентилятора. При отказе рабочего вентилятора 41 или его профилактической остановке резервный вентилятор 42 включают в работу при положении отвода 9, соответствующем исходному, т.е. с перекрытым всасом, благодаря чему облегчается пуск резервного вентилятора. После пуска резервного вентилятора воздухораспределитель поворачивается до соединения отвода 9 с отверстием 5, к которому подключен нагнетательный воздуховод резервного вентилятора 42 и таким образом осуществляется переход на резерв. В аналогичном порядке производят переключение на резервный вентилятор 42 в реверсивном режиме, но в этом случае резервный вентилятор включают с перекрытием с помощью клапана 25 нагнетательным патрубком.

Пример 4.

Если в исходном положении отвода 9 после остановки рабочего вентилятора 41 его снова надо включить в работу без перехода на резервный вентилятор, необходимо воздухораспределитель повернуть так, чтобы клапан 25 перекрыл отверстие 2, с которым сообщен всас рабочего вентилятора. После пуска рабочего вентилятора 41 воздухораспределитель снова поворачивают до соединения отвода 9 с отверстием 3, т.е. возвращают в исходное положение. В аналогичном порядке происходит повторный пуск рабочего вентилятора при реверсивном режиме работы.

Аналогично примерам 3 и 4 можно включить в работу вентиляторы 41 и 42, если рабочим станет вентилятор 42, а резервным вентилятор 41.

Таким образом, благодаря выполнению отвода воздухораспределителя в виде коробки с направляющими лопатками значительно уменьшается длина воздухораспределителя и соответственно повышается его прочность на изгиб, а выполнение вала по длине воздухораспределителя и установка дополнительной опоры вращения исключает применение недостаточно надежного устройства вращения воздухораспределителя в виде консольного вала и ободов, поддерживаемых катками, используемого в прототипе.

В результате в целом повышается надежность переключателя потока и его компактность, снижается металлоемкость.

Кроме этого, выполнение корпуса переключателя потока в виде герметичной камеры с отверстием в верхнем перекрытием позволяет использовать переключатель потока для расположения на нем и присоединения к вентиляторной установке калорифера или глушителя шума, т.е. расширить диапазон применения переключателя потока.

Использование: изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для реверсирования воздушного потока и переключения и рабочего и резервного вентиляторов в вентиляционных установках с центробежными вентиляторами двойного всасывания. Сущность изобретения: переключатель потока включает корпус переключателя, сообщенный с атмосферой, патрубки всасывающие, нагнетательные для присоединения рабочего и резервного вентиляторов к отверстиям корпуса, центры которых расположены по окружности, воздухораспределитель, имеющий отвод воздухораспределителя, выполненный в виде коробки с направляющими лопатками, и сообщенный с шахтным вентиляционным каналом, глухой клапан, закрепленный на отводе, вал, установленный на опорах вращения. Корпус переключателя снабжен эластичными накладками, закрепленными по периметру отверстий, а на кромках входного отверстия отвода воздухораспределителя закреплен запорный элемент переменного радиуса кривизны. Выходное отверстие воздухораспределителя уплотнено накладкой. Для передачи приводом вращения установлен шкив. Кроме этого, корпус переключателя снабжен двумя боковыми и задней стенками и перекрытием, образующими камеру, сообщенную с атмосферой через отверстие, а также через присоединенный к нему калорифер (в нагнетательных вентиляторных установках) или глушитель шума (во всасывающих установках). Реверсирование воздушной струи вентиляторов, обслуживаемых переключателем, осуществляется поворотом воздухораспределителя вместе с отводом от одного отверстия к другому, к которым присоединен данный вентилятор. Для переключения с рабочего вентилятора на резервный отвод поворачивают к одному из отверстий резервного вентилятора. Пуск вентилятора производится с перекрытием одного из отверстий посредством клапана.Уравновешивание отвода при вращении воздухораспределителя обеспечивается клапаном за счет соответствующего его утяжеления. Достигаемый технический результат состоит в повышении компактности, прочности, надежности, снижении металлоемкости и расширении диапазона применения переключателя потока. 1 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Переключатель потока воздуха, включающий плоский корпус с отверстиями и патрубками для приспособления рабочего и резервного вентиляторов, расположенными по окружности на межцентренных расстояниях, соответственно равных расстоянию между центрами одноименных патрубков рабочего и резервного вентиляторов, эластичные накладки, закрепленные по периметру отверстий, воздухораспределитель с одним отводом, установленный горизонтально и имеющий запорный элемент переменного радиуса кривизны, закрепленный на кромках входного отверстия отвода, вал и обод закрепленные на воздухораспределителе, клапан в виде прямого круглого цилиндра с раструбом, расположенным со стороны эластичной накладки, выполненный со сплошным основанием с диаметром, равным диаметру эластичной накладки, расположенный своей продольной осью на окружности, проходящей через центры отверстий корпуса диаметрально центру входного отверстия воздухораспределителя, установленный на воздухораспределителе с минимальным зазором свободного перемещения между основанием и плоскостью, касательной эластичным накладкам и с возможностью уравновешивания момента силы тяжести воздухораспределителя относительно оси его вращения, отличающийся тем, что отвод воздухораспределителя выполнен в виде коробки, образованной боковой поверхностью, составленной двумя половинами прямой круговой цилиндрической поверхности, расставленными двумя параллельными плоскостями, и двумя торцовыми плоскими поверхностями, одна из которых имеет входное отверстие с двумя рядами направляющих лопаток, расположенных в проточной части коробки, при этом вал пропущен через воздухораспределитель и снабжен дополнительной опорой вращения, установленной в неподвижной проточной части переключателя потока. 2. Переключатель по п.1, отличающийся тем, что корпус снабжен дополнительными стенками и перекрытием с образованием герметичной камеры, при этом перекрытие выполнено с отверстием с возможностью присоединения калорифера в нагнетательной вентиляторной установке или глушителя шума во всасывающей вентиляторной установке, а задняя стенка выполнена с отверстием с возможностью соединения вентиляционного канала шахты с воздухораспределителем.