УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЫЛЕГАЗОПОДАВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК E21F5/02 E21F1/00 

Изобретение относится к средствам техники безопасности и может быть использовано в карьерах горной промышленности и пожаротушении.

Известно устройство для генерирования осадков, содержащее турбовентилятор, распылительное сопло, на внешней стороне которого концентрично расположены конусная распылительная кольцевая камера, образующая с верхней поверхностью сопла эжектирующий канал [1]
Недостатком известного устройства является низкая эффективность пылегазоподавления, обусловленная истечением орошающей жидкости из щели распылительного сопла в низкоскоростную струю, образованную воздушным винтом, вследствие чего уменьшается дальнобойность воздушно-водяных струй.

Наиболее близким к изобретению решением является устройство для пылегазоподавления в карьерах, включающее реактивный двигатель, смесительную камеру с коллектором подвода жидкости и сопло, причем реактивный двигатель является турбовинтовым и установлен с зазором относительно распылительного сопла [2]
Недостатком этого устройства является то, что скорость и мощность реактивной струи газов невелики из-за отдачи мощности на вращение воздушных винтов и подсоса воздуха в сопло, в результате чего снижается дальнобойность струи и производительность подачи воды.

Задача изобретения создание на базе реактивного двигателя устройства для пылегазоподавления с повышенной производительностью и дальнобойностью газожидкостной струи без увеличения мощности двигателя.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для пылегазоподавления, включающем реактивный двигатель, смесительную камеру с коллектором подвода жидкости и разгонное сопло, реактивный двигатель соединен со смесительной камерой диффузором, а разгонное сопло расположено на выходе смесительной камеры.

Отличием является также то, что разгонное сопло выполнено с параметрами под двухфазный газожидкостный поток.

Еще одним отличием является то, что оси форсунок коллектора расположены к оси смесительной камеры под углами, величина которых пропорциональна расстоянию от форсунок до оси камеры.

Соединение реактивного двигателя со смесительной камерой диффузором позволяет снизить скорость газа в смесительной камере и уменьшить потери мощности потока при смешении газа и жидкости, которые возрастают при увеличении относительной скорости фаз. Обеспечивается получение потока с крупными каплями жидкости, чем увеличивается производительность по жидкости и дальнобойность струи.

Наличие на выходе смесительной камеры разгонного сопла позволяет разогнать газожидкостный поток повышенной плотности до высокой скорости и увеличить дальнобойность струи.

Выполнение сопла с параметрами под двухфазный газожидкостный поток позволяет получить наибольшую скорость и, как следствие, дальность потока. Расчет сопла производится по известным зависимостям [3]
Расположение форсунок указанным выше образом позволяет подавать жидкость в ядро газового потока, где она разгоняется быстрее, чем у стенок сопла.

На чертеже изображен общий вид устройства пылегазоподавления с частичным продольным разрезом.

Устройство содержит реактивный двигатель 1 с демонтированным реактивным соплом, соединенный диффузором 2 со смесительной камерой 3, в которую по направлению движения газового потока выведены форсунки 4 коллектора 5 подвода жидкости. На выходе смесительной камеры 3 расположено разгонное двухфазное сопло 6. Оси 7 форсунок 4 расположены к оси смесительной камеры 3 под углами Φ_1′ ... Φ_п величина которых пропорциональна расстоянию от форсунок до оси 8 камеры. Устройство может быть снабжено системой поворота и наклона, насосом и емкостью для жидкости (не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Орошающая жидкость через коллектор 5 поступает в форсунки 4, распределяющие ее в объеме смесительной камеры 3. Туда же подается поток реактивных газов реактивного двигателя после силовой турбины, проходящий предварительно через диффузор 2, где его скорость снижается. При относительно небольшой относительной скорости фаз снижаются потери мощности при их смешивании и образуются достаточно крупные капли жидкости. Направленные по движению газового потока и под углом к оси смесительной камеры 3 форсунки 4 обеспечивают увеличение импульса струи, равномерное распределение жидкости по сечению смесительной камеры и сопла. В двухфазном разгонном сопле 6 капли жидкости разгоняются и на выходе устройства образуется мощный газожидкостный поток повышенной плотности. Увеличение размера капель и плотности смеси положительно сказывается на дальнобойности струи, так как она меньше размывается окружающей средой.

Предлагаемое устройство при использовании мощных авиационных турбореактивных двигателей позволяет распылять более 2 м³/с жидкости на расстоянии более 700 метров, образовывать мощный поток газожидкостной смеси, что позволяет использовать его для подавления мощных пылегазовых выбросов, в частности при взрывных работах в карьерах, и орошения больших поверхностей забоев, перегрузок и очистки воздуха карьера. Снижается во много раз уровень запыленности и загазованности карьерного воздуха при эксплуатации горно-транспортного оборудования с дизельными двигателями.

Использование: изобретение относится к средствам техники безопасности и может быть использовано в карьерах горной промышленности и пожаротушении. Сущность изобретения - создание на базе реактивного двигателя устройства для пылегазоподавления с повышенной производительностью и дальнобойностью газожидкостной струи без увеличения мощности двигателя. Устройство содержит реактивный двигатель с демонтированным реактивным соплом, соединенный диффузором со смесительной камерой, в которую по направлению движения газового потока выведены форсунки коллектора подвода жидкости. На выходе смесительной камеры расположено разгонное двухфазное сопло. Предлагаемое устройство при использовании мощных авиационных турбореактивных двигателей позволяет распылять более 2 м³/с жидкости на расстоянии более 700 метров. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для пылегазодобавления, включающее реактивный двигатель, смесительную камеру с имеющим форсунки коллектором подвода жидкости и разгонное сопло, отличающееся тем, что реактивный двигатель выполнен турбореактивным и соединен со смесительной камерой диффузором, а разгонное сопло расположено на выходе смесительной камеры и выполнено двухфазным с параметрами под газожидкостный поток. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оси форсунок коллектора расположены к оси смесительной камеры под углами, величина которых пропорциональна расстоянию от форсунок до оси камеры.