СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБЛЕДЕНЕНИЯ ШАХТНОЙ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ ЛЯДЫ ПОДВОДЯЩЕГО КАНАЛА Российский патент 2010 года по МПК E21F1/14 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно непосредственно к шахтным вентиляторным установкам главного проветривания, эксплуатируемым в суровых климатических условиях с продолжительным зимним периодом, и может быть использовано для предотвращения обледенения полотна ляды подводящего канала при контактировании его наружной поверхности с атмосферным воздухом, имеющим отрицательную температуру, во время реверсирования вентиляционной струи воздуха.

Известно из технической литературы, что подавляющее большинство вентиляторных установок главного проветривания шахт оснащены системой ляд с канатным приводом, установленных в вентиляционных каналах и предназначенных для реверсирования вентиляционной струи. Лебедки для перестановки ляд устанавливаются в специальных помещениях, либо в здании всасывающей будки (см. например, источник 1, рис.166; источник 2, рис.3.49).

Однако конструктивная особенность этих вентиляторных установок позволяет их эксплуатировать только в климатических условиях с плюсовой температурой атмосферного воздуха, поскольку при их эксплуатации в условиях отрицательных температур может произойти обледенение всей системы ляд, среди них особенно ляды подводящего канала, при реверсировании вентиляционной струи, что согласно «Правилам безопасности в угольных шахтах» не допускается. То есть в указанных вентиляторных установках вопрос защиты от обледенения ляды подводящего канала не решен.

Согласно упомянутым «Правилам безопасности в угольных шахтах» проверку действия реверсивных устройств, то есть всей системы ляд, необходимо проводить в нерабочее время не реже двух раз в год (летом и зимой).

Причем выполнить данное требование «Правил безопасности в угольных шахтах» весьма затруднительно для вентиляторных установок, разработанных для условий шахт Заполярья, так как продолжительность зимнего периода в этом регионе составляет более шести месяцев.

Кроме того, к режиму реверсирования вентиляционной струи прибегают при аварийных ситуациях (пожарах, взрывах газа и пыли т.п.), чтобы предупредить распространение опасных газов в горные выработки, где могут находиться люди. Поэтому если этот режим вводится в холодное зимнее время года не исключено обледенение ляды подводящего канала в положении реверсного режима, а перевести ее в исходное (рабочее) положение за требуемое правилами безопасности время невозможно, поскольку необходимо время для выполнения работ по откалыванию ледяной корки с поверхности полотна ляды, а также в местах прилегания ее к раме, причем не соблюдение указанного времени перевода ляды в исходное положение опасно для шахты, т.к. это может привести к ее загазованности.

Известна шахтная вентиляционная ляда, применяемая при реверсировании вентиляционной струи воздуха в условиях низких температур. Известная ляда снабжена эластичной трубкой, заполненной незамерзающей жидкостью и соединенной с аккумулятором давления (3). За счет гидравлического удара, возникающего в системе эластичная трубка-аккумулятор давления при реверсировании вентилятора, ляда несколько приподнимается над стенками канала вентилятора и разрушает намерзший лед.

Данный способ удаления наледи с поверхности ляды не очень эффективен, так как под влиянием гидравлического удара ляда может приподниматься над стенками канала не параллельно сама себе, а наклонно вследствие шарнирной связи ее с рамой. В результате этого произойдет полностью разрушение льда только по периметру ее передней части, и практически не может быть разрушен лед с ее задней стороны, где расположены шарниры. Поэтому для удаления льда в указанном месте потребуются затраты ручного труда и соответственно времени на его скалывание. А это может привести к увеличению продолжительности процесса реверсирования вентиляционной струи и соответственно к ухудшению условий проветривания горных выработок, что согласно правилам безопасности не допустимо.

Таким образом, изложенное выше явилось предпосылкой создания изобретения.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в исключении возможности обледенения ляды подводящего канала во время реверсирования вентиляционной струи в длительный зимний период в условиях отрицательных температур, а за счет этого улучшения эксплуатационных свойств ляды подводящего канала.

Технический результат от решения поставленной задачи выражается в возможности выполнения реверсирования вентиляционной струи в условиях отрицательных температур за счет обеспечения невозможности примерзания ляды подводящего канала к ее раме, что является надежной предпосылкой соблюдения установленного Правилами безопасности времени выполнения указанного реверса.

Для достижения поставленной задачи с заявляемым техническим результатом в способе предотвращения обледенения шахтной вентиляционной ляды подводящего канала, переведенной в положение реверсного режима при реверсировании вентиляционной струи в зимний период, согласно заявляемому изобретению, для предотвращения обледенения ляды подводящего канала в положении реверсного режима обеспечивают обогрев упомянутой ляды при прилегании ее к подогреваемой раме, для чего предварительно подготавливают раму к подогреву с помощью любого известного гибкого нагревательного элемента, который размещают по периметру наружной или внутренней поверхности рамы и закрепляют на ней и который через клеммную колодку в соединительной коробке подсоединяют к датчику контроля температуры воздуха, поступающего в район расположения рамы, в свою очередь, датчик контроля температуры воздуха подключают к источнику питания, причем проектным местом расположения упомянутого датчика совместно с соединительной коробкой является участок рамы, на который воздействует наибольшая часть потока холодного атмосферного воздуха при реверсировании вентиляционной струи, при этом в зимний период в условиях отрицательных температур процесс подогрева рамы и соответственно обогрева ляды подводящего канала осуществляют в следующем порядке, вначале непосредственно перед проведением в назначенное время реверсирования вентиляционной струи вступлением в действие датчика контроля температуры воздуха нагревательный элемент подключается к источнику питания, обеспечивая предварительный подогрев рамы ляды подводящего канала, а при реверсировании вентиляционной струи с поступлением холодного атмосферного воздуха ляду канала переводят в положение реверсного режима с возможностью ее прилегания к подогреваемой раме, при котором продолжается подогрев рамы и соответственно передается тепло от рамы к ляде подводящего канала, не допуская тем самым ее обледенение во время смывания потоком холодного атмосферного воздуха, далее по мере истечения времени реверсирования вентиляционной струи прекращают подогрев рамы, обесточив нагревательный элемент, одновременно с этим за счет обеспечения невозможности примерзания ляды подводящего канала к раме беспрепятственно переводят ее в исходное рабочее положение, соответствующее положению до реверсирования вентиляционной струи.

Причем для обеспечения оптимального режима подогрева рамы ляды проводящего канала нагревательный элемент подключается к источнику питания при температуре окружающего раму воздуха, начиная от 8-12°С, что соответствует температуре поступающего из шахты воздуха, и ниже вплоть до отрицательных температур холодного атмосферного воздуха во время реверсирования вентиляционной струи.

Кроме того, для снижения тепловых потерь при подогреве рамы ляды подводящего канала нагревательный элемент с его внешней стороны изолируют слоем из теплоизоляционного материала, например слоем из пенополиуретана.

Причем нагревательный элемент размещают по периметру наружной или внутренней поверхности рамы в зависимости от того, опущена или поднята ляда подводящего канала в рабочем положении соответственно.

Целесообразно в качестве гибкого нагревательного элемента использовать саморегулирующийся нагревательный кабель, например кабель типа BSX фирмы Термон, обеспечивающий поддержание заданной температуры подогрева рамы ляды подводящего канала в пределах 35-40°С.

При этом подготовку рамы к подогреву осуществляют либо до наступления зимнего периода, либо с наступлением устойчивого зимнего периода.

Проведенные патентные исследования показали, что ни в патентной, ни в научно-технической литературе не имеется сведений о технологических предложениях по разработке способов по предотвращению обледенения ляды подводящего канала с канатным приводом, которые характеризовались бы той же совокупностью существенных признаков, что и патентуемая технология. Поэтому из этого следует, что она отвечает критерию патентоспособности «новизна».

Поставленная задача в заявляемом способе решена нижеизложенной совокупностью его существенных признаков.

Признак - «для предотвращения обледенения ляды подводящего канала в положении реверсного режима обеспечивают обогрев упомянутой ляды при прилегании ее к подогреваемой раме, для чего предварительно подготавливают раму к подогреву с помощью любого известного гибкого нагревательного элемента, который размещают по периметру наружной или внутренней поверхности рамы и закрепляют на ней и который через клеммную колодку в соединительной коробке подсоединяют к датчику контроля температуры воздуха, поступающего в район расположения рамы, в свою очередь, датчик контроля температуры воздуха подключают к источнику питания, причем проектным местом расположения упомянутого датчика совместно с соединительной коробкой является участок рамы, на который воздействует наибольшая часть потока холодного атмосферного воздуха при реверсировании вентиляционной струи» - предопределяет возможность решения вопроса по подогреву рамы с использованием нагревательного элемента и датчика контроля температуры воздуха, предназначенного для подключения упомянутого элемента к источнику питания как до, так и во время реверса, что создает возможность обогрева ляды подводящего канала после примыкания ее к раме, не допуская тем самым обледенение ляды в условиях действия на нее отрицательного атмосферного воздуха. Из этого следует, что данный признак способствует достижению поставленной задачи, которая не решается в вышеуказанных источниках (1, 2 и 3).

Признак - «при этом в зимний период в условиях отрицательных температур процесс подогрева рамы и соответственно обогрева ляды подводящего канала осуществляют в следующем порядке, вначале непосредственно перед проведением в назначенное время реверсирования вентиляционной струи вступлением в действие датчика контроля температуры воздуха нагревательный элемент подключается к источнику питания, обеспечивая предварительный подогрев рамы ляды подводящего канала» - указывает, что осуществляют предварительный подогрев рамы до прилегания к ней ее ляды. А это позволяет заранее прогреться наиболее охлаждаемым участкам рамы при реверсировании вентиляционной струи, исключая тем самым затраты времени на подогрев рамы в начальный момент выполнения указанного реверса и соответственно примерзание в этот момент переведенной в положение реверсного режима ляды канала к ее раме.

Признак - «а при реверсировании вентиляционной струи с поступлением холодного атмосферного воздуха ляду канала переводят в положение реверсного режима с возможностью ее прилегания к подогреваемой раме, при котором продолжается подогрев рамы и соответственно передается тепло от рамы к ляде подводящего канала, не допуская тем самым ее обледенение во время смывания потоком холодного атмосферного воздуха» - характеризует основной этап подогрева рамы и соответственно обогрева ляды подводящего канала в период реверса. При этом данный признак совместно с вышеуказанным признаком является основополагающим, так как объясняет, какие действия осуществляют для подогрева рамы и обогрева ее ляды с тем, чтобы избежать примерзание их друг к другу при работе вентилятора в режиме нагнетания. То есть оба признака необходимы для выполнения изобретения, поскольку исключают возможность образования наледи на поверхности полотна ляды и создают заранее благоприятные условия для выполнения реверсирования вентиляционной струи за установленное Правилами безопасности время.

Однако из существующего уровня техники в различных его областях, начиная с бытового назначения (например, обогрев полов, внутренних помещений и др.) и кончая различными отраслями промышленности (например, обогрев трубопроводов, кровли, открытых помещений и др.), известен вышеописанный отличительный признак, но с другой совокупностью существенных признаков. Например, это заявка на изобретение №2007107921/09 под названием «Установка для подогрева площадок, в частности спортивных площадок», кл. Н05В 6/02, опубл. 10.10.2008 г., бюл. №28 (4).

В этом техническом решении подогрев спортивных площадок осуществляют при помощи кабелей, по которым подается электрический ток и которые заглублены в грунт площадки. При этом поверхность подлежащей подогреву площадки разделяют на несколько участков, каждый из которых подогревается по меньшей мере двумя нагревательными линиями.

Данное техническое решение предназначено для подогрева площадок, имеющих большую площадь, в течение длительного времени с постоянным поддержанием заданной температуры, определяемой условием эксплуатации этих площадок.

Использование одного из участков поверхности для подогрева меньшей площади, чем заявлено в решении (4), экономически нецелесообразно, поскольку для реализации такого подогрева потребуются две нагревательные линии и к тому же возможен перегрев такой площадки. Причем для данного решения (4) краткосрочный подогрев площадки вообще неприменим.

В заявляемом решении подогрев рамы во время реверса и соответственно обогрев ее ляды осуществляют только во время реверсирования вентиляционной струи в условиях отрицательных температур атмосферного воздуха. Причем площадь подогрева рамы для обогрева ляды несравнимо мала по сравнению с площадью по известному техническому решению (4).

Однако длительное применение подогрева рамы до прилегания к ней ляды канала нецелесообразно, поскольку при работе вентилятора на всасывание рама омывается теплым воздухом, поступающим из шахты.

За время реверса, который выполняют в условиях отрицательных температур, не происходит обмерзание ляды при примыкании к подогреваемой раме, а это позволяет решить поставленную задачу.

Из изложенного следует, что использование подогрева площадок по известному (4) и подогрева рамы с лядой канала по заявляемому решениям не подтверждает их идентичность, следовательно, не подтверждается известность влияния рассматриваемого отличительного признака на указанный заявителем технический результат - обеспечение возможности реверсирования вентиляционной струи в зимнее время за счет исключения образования наледи на поверхности полотна ляды подводящего канала вследствие ее обогрева.

Признак - «далее по мере истечения времени реверсирования вентиляционной струи прекращают подогрев рамы, обесточив нагревательный элемент, одновременно с этим за счет обеспечения невозможности примерзания ляды подводящего канала к раме беспрепятственно переводят ее в исходное рабочее положение, соответствующее положению до реверсирования вентиляционной струи» - характеризует, что получен технический эффект, заключающийся в своевременном переводе без задержки в реверсном режиме обогретой ляды канала в рабочее положение, не увеличивая тем самым продолжительность выполнения реверса, которая равна времени, установленному правилами безопасности (см. «Правила безопасности в угольных шахтах» (инструкции), М. 1996, с.150). Причем этот признак подтверждает, что вопрос исключения обледенения ляды подводящего канала, имеющей канатный привод, решен в вентиляторных установках при работе их в режиме на нагнетание, а это дает возможность широко использовать патентуемую технологию в угольной отрасли в регионах, имеющих длительный зимний период с отрицательной температурой.

Признак (пункт 2 формулы) - «для обеспечения оптимального режима подогрева рамы ляды подводящего канала нагревательный элемент подключается к источнику питания при температуре окружающего раму воздуха, начиная от 8-12°С, что соответствует температуре поступающего из шахты воздуха, и ниже вплоть до отрицательных температур холодного атмосферного воздуха во время реверсированной вентиляционной струи" - указывает, что подогрев рамы осуществляется в широком диапазоне температур окружающего ее воздуха, т.е. в условиях плюсовых и отрицательных температур, увеличивая тем самым продолжительность ее подогрева. А это, в свою очередь, создает благоприятные условия для отдачи тепла ляде при прилегании ее к раме во время реверса, исключая их примерзание друг к другу, особенно в начальный момент их соприкосновения.

Признак (пункт 3 формулы) - «для снижения тепловых потерь при подогреве рамы ляды подводящего канала нагревательный элемент с его внешней стороны изолируют слоем из теплоизоляционного материала, например слоем из пенополиуретана" - позволяет получить дополнительный технический эффект, выражающийся в обеспечении теплоизоляции нагревательного элемента снаружи, что, в свою очередь, позволит усилить эффект подогрева рамы и обогрев ее ляды.

Признак (пункт 4 формулы) - «нагревательный элемент размещают по периметру наружной или внутренней поверхности рамы в зависимости от того, опущена или поднята ляда подводящего канала в рабочем положении соответственно" - указывает, что формула изобретения выполнима независимо от схемы расположения ляды подводящего канала в исходном рабочем положении, что позволяет использовать заявляемый способ в эксплуатируемых в настоящее время вентиляторных установках главного проветривания шахт, имеющих канатные ляды.

Признак (пункт 5 формулы) - «в качестве гибкого нагревательного элемента используют саморегулирующийся нагревательный кабель, например кабель типа BSX фирмы Термон, обеспечивающий поддержание заданной температуры подогрева рамы ляды подводящего канала в пределах 35-40°С» - необходим, чтобы обеспечить заданную температуру подогрева рамы на протяжении всего периода изменения температуры окружающего ее воздуха от плюсовых до минусовых значений, т.е. начиная до реверса, а затем во время реверса. Это позволит обеспечить надежность обогрева ляды подводящего канала во время реверсирования вентиляционной струи и соответственно улучшить ее эксплуатационные свойства.

Признак (пункт 6 формулы) - «подготовку рамы к подогреву осуществляют либо до наступления зимнего периода, либо с наступлением устойчивого зимнего периода» - указывает на то, что подготовительные работы по подготовке рамы к подогреву можно осуществлять в любое время до начала реверса, и он необходим для выполнения формулы изобретения.

Таким образом, совокупность существенных признаков, характеризующая сущность заявляемого способа, позволяет улучшить эксплуатационные свойства ляды подводящего канала за счет исключения обледенения ее при реверсировании вентиляционной струи воздуха в зимнее время в условиях отрицательных температур, а за счет этого обеспечить возможность соблюдения установленного правилами безопасности времени выполнения реверсирования вентиляционной струи.

Все перечисленные технические эффекты указывают на возможность выполнения реверсирования вентиляционной струи в условиях отрицательных температур за счет обеспечения невозможности примерзания ляды подводящего канала к ее раме.

Из изложенного следует, что существенные признаки заявляемого изобретения находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом и из анализа уровня техники в данной области не очевидны явным образом для специалиста, что характеризует «изобретательский уровень» заявляемого технического решения.

Сущность заявляемого способа поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показан фрагмент схемы вентиляторной установки главного проветривания (со стороны шахтного ствола), в которой ляда подводящего канала в рабочем положении опущена, продольный разрез;

на фиг.2 - вид по стрелке А фиг.1 (подключение нагревательного элемента к источнику питания условно не показано);

на фиг.3 - разрез по Б-Б фиг.2 (тонкими линиями показано положение ляды подводящего канала при прилегании ее к раме);

на фиг.4 - принципиальная упрощенная монтажная схема подключения нагревательного элемента к источнику питания, где приняты следующие обозначения: N - нейтральный провод; L - фазовый провод; N и L - клеммы; 1, 2, 3 - номера клемм.

Способ предотвращения обледенения ляды подводящего канала, поднятой в положении реверсного режима (опущена в рабочем положении), осуществляется следующим образом.

При нормальной работе вентилятора на всасывание воздушный поток из шахтного ствола 1 идет по подводящему каналу 2. При этом ляда 3 подводящего канала 2 опущена, а ляда 4 всасывающей будки 5 перекрывает вентиляционный канал 6, в который переходит подводящий канал 2, и канатом 7 лебедки 8 удерживается в нижнем (наклонном положении), не пропуская холодный воздух из атмосферы через проем 9 в перекрытии подводящего канала 2 к ляде 3 и в вентиляционный канал 6. При этом воздушный поток из подводящего канала 2 через проем 9 в перекрытии этого канала 2 поступает в вентиляционный канал 6 (фиг.1, на которой сплошными стрелками показан путь воздуха из шахты при работе вентилятора на всасывание) работающего вентилятора (условно не показан) и далее через диффузор (не показан) выбрасывается в атмосферу.

Поскольку реверсирование вентиляционной струи согласно правилам безопасности осуществляют ежегодно через каждые шесть месяцев, то один из реверсов всегда приходится на зимнее время года, особенно это касается угольных предприятий северных регионов, например шахт Печорского бассейна.

Поэтому, чтобы предупредить обледенение ляды 3 подводящего канала 2 во время выполнения реверсирования вентиляционной струи в условиях длительного зимнего периода, когда ляда 3 подводящего канала 2 после перевода в положение реверсного режима подвергается воздействию холодного атмосферного воздуха, обеспечивают ее обогрев при прилегании к подогреваемой раме 10.

Для чего предварительно подготавливают раму 10 к подогреву, которая расположена по периметру проема 9 в перекрытии подводящего канала 2. В свою очередь, в рассматриваемом примере рама 10 имеет прямоугольную форму и набрана из профильного проката, т.е. из металлических уголков 11 и 12. Уголок 11 заделан своей внутренней стороной в бетон, а уголок 12 своей вертикальной полкой жестко связан вертикальной полкой уголка 11 с расположением его горизонтальной полки на одном уровне с горизонтальной полкой уголка 11, образуя таким образом наружную поверхность 13 рамы 10. При этом ляда 3 связана с рамой 10 посредством шарниров 14 (фиг.2 и 3).

Процесс подготовки рамы 10 к подогреву заключается в оснащении ее любым известным гибким нагревательным элементом 15. Причем нагревательный элемент 15 размещают по периметру наружной поверхности 13 рамы 10, закрепляют на ней с помощью хомутов, зажимов и т.п. (не показаны) и через клеммную колодку 16, которая расположена внутри соединительной коробки 17, подсоединяют к датчику 18 контроля температуры воздуха, поступающего в район расположения рамы 10. В свою очередь, датчик 18 подключают к источнику питания - к питающей сети.

Причем местом расположения датчика 18 контроля температуры воздуха совместно с соединительной коробкой 17 является участок рамы 10, на который воздействует наибольшая часть потока холодного атмосферного воздуха во время реверсирования вентиляционной струи. При схеме расположения ляды 3 канала 2, приведенной на фиг.1, местом расположения датчика 18 на раме является участок 19, как это показано на фиг.2.

В свою очередь, подготовку рамы 10 к подогреву осуществляют либо до наступления зимнего периода, либо с наступлением устойчивого зимнего периода.

При этом, как только намечается реверсирование вентиляционной струи в зимний период в условиях отрицательных температур, процесс подогрева рамы 10 и соответственно обогрев ее ляды 3 осуществляют в следующем порядке.

Вначале непосредственно перед проведением в назначенное время реверсирования вентиляционной струи, когда температура воздуха, окружающего раму, соответствует температуре шахтного воздуха и равна, согласно правилам безопасности, 8-12°С, вступает в действие датчик 18, поскольку температура срабатывания его находится в пределах 8-12°С и ниже, и нагревательный элемент 15 подключаются к источнику питания, обеспечивая предварительный подогрев рамы 10 ляды 3 подводящего канала 2.

На фиг.4 приведена принципиальная монтажная схема подключения нагревательного элемента 15 посредством датчика 18 к питающей сети. Так, при подключении схемы к питающей сети электрический ток от фазного провода L через клемму L поступает к датчику 18, а поскольку он срабатывает при заданной температуре окружающего раму 10 воздуха, в данном случае при 8-12°С и ниже, его контакт 20 находится в замкнутом состоянии, и электрический ток через клемму 2 подается к нагревательному элементу 15. Затем электрический ток с нагревательного элемента 15 протекает через клемму N по нейтральному проводу N, в результате цепь питания нагревательного элемента 15 замыкается и нагревательный элемент 15 подогревает раму 10 ляды 3 канала 2.

Таким образом, процесс предварительного подогрева рамы 10 происходит в условиях воздействия на нее шахтного воздуха, т.е. в условиях плюсовой температуры, равной не более 8-12°С. Причем время предварительного подогрева рамы 10 определяется степенью готовности выполнения комплекса организационных мер по подготовке шахты к проведению реверса.

При реверсировании вентиляционной струи ляда 4 высасывающей будки 5 и ляда 3 подводящего канала 2 приводятся в действие от одной лебедки 8. Причем указанные ляды занимают горизонтальное положение, соответствующее их положению в реверсном режиме (фиг.1). Остальные реверсивные ляды, участвующие в реверсе, в данном случае не рассматриваются.

При указанных выше положениях ляд 3 и 4 свежий воздух из атмосферы поступает в вентиляционный канал 6 и, пройдя через вентилятор (условно не показан), идет в обводной канал (условно не показан) и далее к шахтному стволу 1 (фиг.1, на которой пунктирными стрелками показан путь воздуха из атмосферы при работе вентилятора на нагнетание).

Причем ляда 3 подводящего канала 2, переведенная в положение реверсного режима, прилегает снизу к постоянно подогреваемой раме 10, находясь при этом под воздействием холодного атмосферного воздуха. При этом во время реверсирования вентиляционной струи, которое длится в течение времени, установленного правилами безопасности, продолжается подогрев рамы 10, так как нагревательный элемент 15 посредством датчика 18 остается подключенным к источнику питания, но уже при отрицательной температуре. Поскольку в это время рама 10 и ляда 3 соприкасаются друг с другом, тепло от подогреваемой рамы 10 передается ляде 3 подводящего канала 2, тем самым не допуская ее обледенение, так как во время реверса она находится в теплом виде.

Далее по мере истечения времени реверсирования вентиляционной струи, т.е. непосредственно перед его концом, прекращают подогрев рамы 10, обесточив нагревательный элемент 15. Одновременно с этим за счет обеспечения невозможности примерзания обогретой ляды 3 канала 2 к ее раме 10 она беспрепятственно переводится с помощью лебедки 8 в исходное рабочее положение, соответствующее ее положению до реверсирования вентиляционной струи. Исходное рабочее положение занимает ляда 5. На этом завершается процесс реверсирования вентиляционной струи, а вентилятор переходит к нормальной работе.

Однако существуют вентиляторные установки главного проветривания, в которых ляда подводящего канала расположена горизонтально в рабочем положении, т.е. поднята, (см., например, источник 2, стр.250, рис.3.49), а в положении реверсного режима она опускается и прилегает к своей раме, перекрыв таким образом подводящий канал, в результате свежий воздух из вентилятора через обводной канал нагнетается в шахту. В этом случае при реверсе в условиях отрицательных температур ляда подводящего канала также омывается холодным атмосферным воздухом и чтобы предотвратить ее обледенение подогревают ее раму с использованием нагревательного элемента, который размещают на внутренней ее поверхности, противоположной поверхности, к которой прилегает ляда подводящего канала после ее поворота, с применением монтажной схемы, показанной на фиг.4. В этом случае обогрев ляды подводящего канала осуществляют в порядке, описанном при обогреве ляды подводящего канала, когда она переведена в положение реверсного режима.

Таким образом, из изложенного следует, что размещение гибкого нагревательного элемента 15 по периметру наружной либо по периметру внутренней поверхности рамы 10 зависит от рабочего положения ляды 3 подводящего канала 2, т.е. она опущена или поднята в этом положении соответственно. В свою очередь, это указывает на то, что заявляемый способ может быть использован в традиционно эксплуатируемых вентиляторных установках главного проветривания шахт независимо от схемы расположения ляды подводящего канала.

Кроме того, для снижения тепловых потерь при подогреве рамы 10 ляды 3 подводящего канала 2 нагревательный элемент 15 с его внешней стороны изолируют слоем из теплоизоляционного материала 21, например слоем из пенополиуретана.

Причем целесообразно в качестве гибкого нагревательного элемента 15 использовать саморегулирующийся нагревательный кабель, например кабель типа BSX фирмы Термон, США (см. источник 5, в порядке запроса получен заявителем от представителя фирмы), обеспечивающий поддержание заданной температуры подогрева рамы 10 в пределах 35-40°С как во время его предварительного подогрева (до реверса), так и во время реверса.

Это достигается благодаря тому, что по мере роста температуры кабеля вследствие протекания по нему тока увеличивается его электрическое сопротивление. А наличие слоя наружной теплоизоляции кабеля, выполненной из пенополиуретана, приводит к тому, что разница температур собственно кабеля и обогреваемой поверхности ляды канала будет невелика. Однако с ростом температуры возрастают и тепловые потери самой поверхности ляды канала. В итоге, по мере нагрева, наступает момент, когда количество теплоты, выделяемое кабелем при данной температуре, становится равным теплопотерям обогреваемой поверхности ляды при той же температуре.

Устанавливается термическое равновесие и поддерживается практически постоянная температура поверхности ляды.

Возможность поддержания подогрева рамы 10 до указанной температуры подтверждена экспериментальной проверкой, проведенной на вентиляторной установке главного проветривания шахты «Комсомольская» ОАО «Воркутауголь» при рабочем положении рамы 10 и ее ляды 3, как показано на фиг.1.

Таким образом, использование заявляемого способа за счет исключения обледенения ляды подводящего канала в положении реверсного режима обеспечивает возможность реверсирования вентиляционной струи в зимний период в условиях отрицательных температур атмосферного воздуха, что является надежной предпосылкой соблюдения времени реверсирования вентиляционной струи, установленного Правилами безопасности.

Источники информации

1. Рипп М.Г. и др. Рудничные ветиляторные и водоотливные установки. - М.: Недра, 1968, с.231-236, рис.166.

2. Ковалевская В.И. и др. Шахтные центробежные вентиляторы. М.: Недра, 1976, с.249-251, рис.3.49.

3. Авторское свидетельство СССР №300633, кл. Е21F 1/16.

4. Заявка РФ на изобретение №2007107921/09 от 24.08.2005 г., кл. Н05В 6/02, опубл. в БИПМ №28, 10.10.2008 г.

5. Инструкция по монтажу набора силовой и конечной заделки кабеля типа BSX фирмы Термон (РЕТК-2) (Website: www. thermon. com.)

Изобретение относится к горной промышленности, а именно способу предотвращения обледенения шахтной вентиляционной ляды подводящего канала в положении реверсного режима. Обеспечивают обогрев ляды подводящего канала при прилегании ее в положении реверсного режима к подогреваемой раме. Для чего предварительно подготавливают раму к подогреву с помощью гибкого нагревательного элемента, который размещают по периметру наружной или внутренней поверхности рамы с закреплением на ней. После этого нагревательный элемент через клеммную колодку, расположенную внутри соединительной коробки, подсоединяют к датчику контроля температуры воздуха, поступающего в район расположения рамы. Датчик подключают к источнику питания. Местом расположения датчика совместно с соединительной коробкой является участок рамы, на который воздействует наибольшая часть потока холодного атмосферного воздуха при реверсе. В условиях отрицательных температур перед проведением в назначенное вермя реверсирования вентиляционной струи вступлением в действие датчика контроля температуры воздуха нагревательный элемент подключается к источнику питания, обеспечивая предварительный подогрев рамы ляды подводящего канала. При реверсировании вентиляционной струи с поступлением холодного атмосферного воздуха ляду канала переводят в положение реверсного режима с возможностью прилегания к подогреваемой раме. При этом продолжается подогрев рамы и передача тепла от рамы к ляде, не допуская ее обледенение. По мере истечения времени реверсирования вентиляционной струи прекращают подогрев рамы, обесточив нагревательный элемент. Далее за счет обеспечения невозможности примерзания ляды канала к раме ее беспрепятственно переводят в исходное положение. Исключает возможность обледенения ляды подводящего канала во время реверсирования вентиляционной струи в условиях отрицательных температур. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ предотвращения обледенения шахтной вентиляционной ляды подводящего канала, переведенной в положение реверсного режима при реверсировании вентиляционной струи в зимний период, отличающийся тем, что для предотвращения обледенения ляды подводящего канала в положении реверсного режима обеспечивают обогрев упомянутой ляды при прилегании ее к подогреваемой раме, для чего предварительно подготавливают раму к подогреву с помощью любого известного гибкого нагревательного элемента, который размещают по периметру наружной или внутренней поверхности рамы и закрепляют на ней, и который через клеммную колодку в соединительной коробке подсоединяют к датчику контроля температуры воздуха, поступающего в район расположения рамы, в свою очередь, датчик контроля температуры воздуха подключают к источнику питания, причем проектным местом расположения упомянутого датчика совместно с соединительной коробкой является участок рамы, на который воздействует наибольшая часть потока холодного атмосферного воздуха при реверсировании вентиляционной струи, при этом в зимний период в условиях отрицательных температур процесс подогрева рамы и, соответственно, обогрева ляды подводящего канала осуществляют в следующем порядке: вначале непосредственно перед проведением в назначенное время реверсирования вентиляционной струи вступлением в действие датчика контроля температуры воздуха нагревательный элемент подключается к источнику питания, обеспечивая предварительный подогрев рамы ляды подводящего канала, а при реверсировании вентиляционной струи с поступлением холодного атмосферного воздуха ляду канала переводят в положение реверсного режима с возможностью ее прилегания к подогреваемой раме, при котором продолжается подогрев рамы и, соответственно, передается тепло от рамы к ляде подводящего канала, не допуская тем самым ее обледенение во время омывания потоком холодного атмосферного воздуха, далее по мере истечения времени реверсирования вентиляционной струи прекращают подогрев рамы, обесточив нагревательный элемент, одновременно с этим за счет обеспечения невозможности примерзания ляды подводящего канала к раме беспрепятственно переводят ее в исходное рабочее положение, соответствующее положению до реверсирования вентиляционной струи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения оптимального режима подогрева рамы ляды подводящего канала нагревательный элемент подключается к источнику питания при температуре окружающего раму воздуха, начиная от 8-12°С, что соответствует температуре поступающего из шахты воздуха, и ниже вплоть до отрицательных температур холодного атмосферного воздуха во время реверсирования вентиляционной струи.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для снижения тепловых потерь при подогреве рамы ляды подводящего канала нагревательный элемент с его внешней стороны изолируют слоем из теплоизоляционного материала, например слоем из пенополиуретана.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагревательный элемент размещают по периметру наружной или внутренней поверхности рамы в зависимости от того, опущена или поднята ляда подводящего канала в рабочем положении соответственно.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве гибкого нагревательного элемента используют саморегулирующийся нагревательный кабель, например кабель типа BSX фирмы Термон, обеспечивающий поддержание заданной температуры подогрева рамы ляды подводящего канала в пределах 35-40°С.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что подготовку рамы к подогреву осуществляют либо до наступления зимнего периода, либо с наступлением устойчивого зимнего периода.