ШАХТНЫЙ ПАРОГЕНЕРАТОР Российский патент 2003 года по МПК F22B27/06 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к охране труда, и может быть использовано для увлажнения пыли в горных выработках, опасных по газу и пыли.

Известно устройство для получения пара, включающее водогрейный котел, пароперегреватель, топочное устройство, питатели для подачи воды в котел, тягодутьевое устройство для подачи воздуха в топку и удаления продуктов сгорания в окружающую атмосферу. Недостатком данного устройства является невозможность использования в условиях, опасных по взрывам газа и пыли из-за наличия топочного устройства, резко увеличивающего вероятность взрыва. (Долгов К. А. Термическая термодинамика и шахтные котельные установки, Л., ЛГИ, 1984, с.79-80).

Известен шахтный парогенератор, принятый за прототип, включающий корпус с водой и нагревательным элементом, водоподающую и отводящую системы, электродвигатель и нагревательный элемент, выполненный в виде гидромуфты. Недостатком данного устройства является низкий коэффициент полезного действия при образовании пара (2039294, 6 Е 21 F 5/00, F 22 В 1/00, 09.07.1995, бюлл. 19).

Задачей изобретения является повышение коэффициента полезного действия парогенераторов.

Достигается это тем, что шахтный парогенератор, содержащий корпус, нагревательный элемент, водоподающую и отводящую системы, отличается тем, что нагревательный элемент выполнен в виде камеры сжатия, образованной корпусом и перемещающимся в ней поршнем, снабженным размещенными внутри него уплотнительными кольцами, водоподающая система выполнена в виде форсунки циклического действия, а парогенератор снабжен устройством синхронизации впуска воздуха и выпуска пара.

Шахтный парогенератор характеризуется также тем, что устройство синхронизации выполнено в виде клапанов впуска воздуха и выпуска пара, распределительных валов клапанов, соединенных связью через коленчатый вал с плунжерным насосом высокого давления и форсункой циклического действия.

Применение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет повысить коэффициент полезного действия установок данного типа.

Устройство поясняется чертежом, где 1 - распределительный вал клапана выпуска пара, 2 - канал для выпуска пара, 3 - клапан выпуска пара, 4 - камера сжатия, 5 - поршень, 6 - уплотнительные кольца, 7 - шатун, 8 - коленчатый вал, 9 - привод плунжерного насоса высокого давления, 10 - плунжерный насос высокого давления, 11 - трубопровод высокого давления, 12 - привод распределительного вала клапана впуска воздуха, 13 - привод распределительного вала клапана выпуска пара, 14 - форсунка циклического действия для впуска воды, 15 - канал для впуска воздуха, 16 - клапан впуска воздуха, 17 - распределительный вал клапана впуска воздуха.

Шахтный парогенератор работает следующим образом.

Коленчатый вал 8 получает вращательный импульс от внешнего источника (например от электродвигателя во взрывобезопасном исполнении), далее работа парогенератора следует по тактам.

1-й такт: поршень 5 движется в направлении нижней "мертвой точки", клапан 3 закрыт, клапан 16 открыт для забора воздуха, после прохождения нижней "мертвой точки" клапан 16 закрывается, начинается такт 2;
2-й такт: поршень 5 движется в направлении верхней "мертвой точки". В момент достижения верхней "мертвой точки" происходит впрыскивание воды через форсунку циклического действия 14, после прохождения верхней "мертвой точки" начинается такт 3;
3-й такт: поршень 5 движется в направлении нижней "мертвой точки", клапан 3 открыт для частичного выпуска пара через канал 2, после прохождения нижней "мертвой точки" начинается такт 4;
4-й такт: поршень 5 движется в направлении верхней "мертвой" точки, происходит полный выпуск пара через канал 2 с помощью клапана 3, после прохождения верхней "мертвой точки" начинается такт 1.

Далее все такты продолжаются в той же последовательности.

Синхронизирующее устройство содержит клапана впуска воздуха 16 и выпуска пара 3, распределительные валы клапанов 1 и 17, соединенные связями 9, 12, 13 через коленчатый вал 8 с плунжерным насосом высокого давления 10 и форсункой циклического действия 14.

Синхронизирующее устройство работает следующим образом: с помощью связей 9, 13 и 12 между плунжерным насосом высокого давления 10, распределительным валом клапана выпуска пара 1, распределительным валом клапана впуска воздуха 17 и коленчатым валом 8 устанавливается необходимая последовательность работы механизмов парогенератора:
1-й такт: поршень 5 движется в направлении нижней "мертвой точки", клапан 3 закрыт путем поворота распределительного вала клапана выпуска пара 1, связанного приводом распределительного вала клапана выпуска пара 13 с коленчатым валом 8, клапан 16 открыт для забора воздуха путем поворота распределительного вала клапана впуска воздуха 17, связанного приводом распределительного вала клапана впуска воздуха 12 с коленчатым валом 8, после прохождения нижней "мертвой точки" клапан 16 закрывается путем поворота распределительного вала клапана впуска воздуха 17, связанного приводом распределительного вала клапана впуска воздуха 12 с коленчатым валом 8, начинается такт 2;
2-й такт: поршень 5 движется в направлении верхней "мертвой точки". В момент достижения верхней "мертвой точки" происходит впрыскивание воды через форсунку циклического действия 14, которая приводится в действие плунжерным насосом высокого давления 10, связанным приводом плунжерного насоса высокого давления 9 с коленчатым валом 8, после прохождения верхней "мертвой точки" начинается такт 3;
3-й такт: поршень 5 движется в направлении нижней "мертвой точки", клапан 3 открыт для частичного выпуска пара через канал 2 путем поворота распределительного вала клапана выпуска пара 1, связанного приводом распределительного вала клапана выпуска пара 13 с коленчатым валом 8, после прохождения нижней "мертвой точки" начинается такт 4;
4-й такт: поршень 5 движется в направлении верхней "мертвой" точки, происходит полный выпуск пара через канал 2 с помощью клапана 3 путем поворота распределительного вала клапана выпуска пара 1, связанного приводом распределительного вала клапана выпуска пара 13 с коленчатым валом 8, после прохождения верхней "мертвой точки" начинается такт 1.

Применение данного устройства для получения пара обеспечивает следующие преимущества:
- возможность применения заявляемого устройства в опасных по взрывам газа или пыли угольных шахтах;
- использование в заявляемом устройстве в качестве составляющих его элементов шахтного оборудования, допущенного к применению в опасных условиях угольных шахт;
- повышение коэффициента полезного действия установок данного типа.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для увлажнения пыли в горных выработках. Сущность изобретения в том, что в шахтном парогенераторе, содержащем корпус, нагревательный элемент, водоподающую и отводящую системы, нагревательный элемент выполнен в виде камеры сжатия, образованной корпусом и перемещающимся в ней поршнем, снабженным размещенными внутри него уплотнительными кольцами, водоподающая система выполнена в виде форсунки циклического действия, а парогенератор снабжен устройством синхронизации впуска воздуха и выпуска пара, выполненным в виде клапанов впуска воздуха и выпуска пара, распределительных валов клапанов, соединенных связью через коленчатый вал с плунжерным насосом высокого давления и форсункой циклического действия. Образующийся при работе предлагаемого устройства водяной пар будет проникать даже в самые труднодоступные места горной выработки, например в закрепное пространство, где находятся значительные отложения угольной пыли во взрывоопасном состоянии. Охлаждаясь, пар будет преобразоваться в конденсат, увлажняя угольную пыль и переводя ее в невзрывоопасное состояние. Применение данного устройства для получения пара обеспечивает повышение коэффициента полезного действия установок данного типа. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Шахтный парогенератор, содержащий корпус, нагревательный элемент, водоподающую и отводящую системы, отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде камеры сжатия, образованной корпусом и перемещающимся в ней поршнем, снабженным размещенными внутри него уплотнительными кольцами, водоподающая система выполнена в виде форсунки циклического действия, а парогенератор снабжен устройством синхронизации впуска воздуха и выпуска пара. 2. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что устройство синхронизации выполнено в виде клапанов впуска воздуха и выпуска пара, распределительных валов клапанов, соединенных связью через коленчатый вал с плунжерным насосом высокого давления и форсункой циклического действия.