УСТРОЙСТВО ДЛЯ БОРЬБЫ С ТУМАНОМ НА РУДНИКАХ Российский патент 2010 года по МПК E21F3/00 E01H13/00 

Описание патента на изобретение RU2392441C1

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для безопасности ведения горных работ.

Известен способ борьбы с туманом на рудниках (см. а.с. 1544867, МПК Е01Н 13/04, Е21F 3/00, 1990), включающий подогрев рудничного воздуха в горной выработке сжатым воздухом, разделенным на теплый и холодный потоки в вихревой трубе, при этом подогрев рудничного воздуха осуществляют теплым потоком, который выпускают непосредственно в выработку, а холодный поток пропускают по трубопроводу, уложенному в водоотливной канавке, и выпускают в эту же выработку после подогрева.

Недостатком данного способа является невысокая эффективность, обусловленная прямоточностью движения теплого и подогретого потоков сжатого воздуха, приводящей к неравномерному прогреву рудничного воздуха. В результате осуществлялось не полное рассеивание тумана, а наоборот, его накопление в так называемых «забойных зонах», где отсутствуют контакт теплого и подогретого сжатого воздуха с рудничным воздухом.

Известно устройство для механизации способа борьбы с туманом на рудниках (см. патент РФ №2209875, МПК Е01Н 13/00, Е21F 3/00, 10.08.2003), содержащее вихревую трубу с патрубком выхода теплого воздушного потока и трубопроводом отвода холодного воздушного потока, расположенным в водоотводной канавке и соединенным с патрубком выхода подогретого воздуха, причем на внутренней поверхности патрубка выхода теплого воздушного потока расположены направляющие, кривизна которых образована по отрицательному вращению винтовой линии, закрученной против часовой стрелки, а на внутренней поверхности патрубка выхода подогретого воздуха расположены направляющие, кривизна которых образована по положительному вращению винтовой линии, закрученной по часовой стрелке.

Недостатком является снижение эффективности в процессе длительной эксплуатации из-за уменьшения выходных отверстий патрубков как выхода теплого воздуха, так и выхода подогретого воздуха из-за налипания на их внутренние поверхности загрязнений в виде ржавчины и/или окалины, образующихся при окислении движущимся сжатым воздухом, насыщенным парообразной и мелкодисперсной каплеобразной влагой, а это, в конечном итоге, препятствует более полному рассеиванию тумана в горной выработке.

Технической задачей предлагаемого изобретения является дальнейшее повышение эффективности удаления тумана в горной выработке путем удаления налипания твердых загрязнений на внутренние поверхности патрубков, приводящего к уменьшению их выходных отверстий, путем выполнения корпусов патрубка выхода теплого воздушного потока и патрубка выхода подогретого воздуха из биметалла с различными коэффициентами теплопроводности, обеспечивающим направленное действие термовибрации.

Технический результат по термовибрационному устранению возможности залипания твердых частиц в виде ржавчины и/или окалины на внутренних поверхностях патрубков при максимальных значениях температурных градиентов достигается тем, что корпуса патрубков выхода теплого воздушного потока и выхода подогретого воздуха выполнены из биметалла, при этом материал внутренней поверхности патрубка выхода теплого воздушного потока имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем коэффициент теплопроводности материала наружной поверхности, а материал внутренней поверхности патрубка выхода подогретого воздуха имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза меньше, чем коэффициент теплопроводности материала наружной поверхности.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства для борьбы с туманом на рудниках; на фиг.2 - биметаллический патрубок выхода подогретого воздуха с направляющими, расположенными по отрицательному вращению винтовой линии, на фиг.3 - биметаллический патрубок выхода подогретого воздуха с направляющими, расположенными по положительному вращению винтовой линии.

Устройство для борьбы с туманом на рудниках включает компрессор (не показано), расположенный вне горной выработки 1 с туманом, где установлена вихревая труба 2 с одним выходом 3 теплого воздушного потока вверх и другим выходом 4 холодного потока вниз. Трубопровод 5 подачи сжатого воздуха от компрессора к вихревой трубе 2, патрубок 6 выхода теплого воздушного потока с направляющими 7, кривизна которых образована по отрицательному вращению винтовой линии, трубопровод 8, расположенный в водоотливной канавке 9, патрубок 10 выхода подогретого воздуха с направляющими 11, кривизна которых образована положительным вращением винтовой линии. Патрубки 6 и 10 выполнены из биметалла, при этом материал 12 внутренней поверхности патрубка 6 выхода теплого воздушного потока имеет коэффициент теплопроводности материала в 2,0-2,5 раза выше, чем коэффициент теплопроводности материала 13 наружной поверхности, а материал 14 внутренней поверхности патрубка 10 выхода подогретого воздуха имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза меньше, чем коэффициент теплопроводности материала 15 наружной поверхности.

Устройство для борьбы с туманом на рудниках работает следующим образом.

По трубопроводу 5 подачи сжатый воздух от компрессора (не показано) поступает в вихревую трубу 2, где разделяется на два потока: теплый и холодный. После этого по выходу 3 вверх теплый воздушный поток направляется в выработку 1 с туманом через патрубок 6 выхода теплого воздушного потока. При перемещении теплого воздушного потока по направляющим 7, кривизна которых образована по отрицательному вращению винтовой линии, закручивается против часовой стрелки.

В связи с тем, что во всасываемом в компрессор атмосферном воздухе постоянно находится значительное количество как парообразной, так и мелкодисперсной влаги, то по мере движения сжатого в вихревой трубе 2, теплого воздушного потока вверх, наблюдается интенсивное окисление внутренней поверхности вихревой трубы 2 с образованием перемещающихся частиц твердых загрязнений в виде окалины и ржавчины. Все данные частицы направляются в патрубок 6 выхода теплого потока, где и залипают на внутренней поверхности 12 и соответственно на направляющих 7, тем самым уменьшая полезную поверхность выходного отверстия патрубка выхода теплого воздушного потока 6, что приводит к увеличению скорости потока поступающего в выработку 1. А это приводит к возрастанию аэродинамического сопротивления патрубка 6, т.е. к дополнительным энергозатратам процесса удаления тумана, при невысокой эффективности его рассеивания из-за проскока части теплого воздушного потока 3 без контакта с туманообразной массой в горной выработке 1.

Для устранения данного явления корпус патрубка 6 выполнен из биметалла таким образом, что материал внутренней поверхности 12 имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем коэффициент теплопроводности материала наружной поверхности 13. В этом случае при разности температур (температура внутренней поверхности 12 патрубка 6, контактирующей с теплым воздушным потоком, выше, чем температура внешней поверхности 13, контактирующей с воздухом окружающей среды в горной выработке 1) материалов биметалла между внутренней 12 и наружной 13 поверхности возникает максимальный температурный градиент (см., например, Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: 1980, 469 с.), направленного действия к внешней поверхности 12.

Возникающая в этом случае величина термовибрации достигает значений, обеспечивающих устранение возможности запинания твердых частиц загрязнений (ржавчины и окалины) на внутреннюю поверхность 12 и на направляющие 7 патрубка 6 (см., например, Дмитриев В.П. Биметаллы, Пермь: Наука, 1991, 487 с. ил.). В результате наблюдается поддержание нормированных размеров выходного отверстия патрубка 6, т.е. обеспечивается полное конденсирование теплого воздушного потока 3 с туманообразной массой в горной выработке 1. При этом твердые частицы загрязнений, выбрасываемые из патрубка 6, являются дополнительными «ядром конденсации» мелкодисперсной и парообразной влаги, что также способствует более интенсивному рассеиванию тумана в горной выработке 1. Кроме этого под действием теплого, закрученного против часовой стрелки, вращающегося потока сжатого воздуха в горной выработке 1 с туманом рудничный воздух нагревается, а туман интенсивно рассеивается по всему пространству горной выработки 1, начиная от выходного патрубка 6 теплого воздуха.

Одновременно часть холодного воздушного потока 4 после разделения в вихревой трубе 2 направляется по трубопроводу 8, расположенному в водоотливной канавке 9, нагревается и направляется в горную выработку 1 с туманом уже как поток подогретого воздуха. Подогретый воздух, насыщенный паро- и каплеобразной влагой, интенсивно окисляет внутреннюю поверхность трубопровода 8, образуя на ней ржавчину и/или окалину, которая с движущимся потоком воздуха перемещается в патрубок 10, где, проходя по направляющим 11, кривизна которых образована положительным вращением винтовой линии, закручивается по часовой стрелке, что приводит к рассеиванию тумана по выработке 1, начиная от выходного отверстия патрубка 10 выхода подогретого воздуха.

В связи с тем, что воздух в трубопроводе 8 нагревается от воды, находящейся в водоотливной канавке 9, температура воды в данном случае выше, чем температура воздуха. Корпус патрубка 10 выхода подогретого воздуха выполняется из биметалла таким образом, что коэффициент теплопроводности материала наружной поверхности 15 выше коэффициента теплопроводности материала внутренней поверхности 14. В этом случае в материале внутренней поверхности 15 биметаллического корпуса патрубка 10 возникает максимальный температурный градиент (для данной разности температур воды и подогретого воздуха), направленного действия в сторону внутренней поверхности 14, т.к. теплота от воды водоотливной канавки более интенсивно проходит материал наружной поверхности в 2,0-2,5 раза выше, чем коэффициент теплопроводности материала внутренней поверхности 14 патрубка 10. Соприкосновение закрученных в противоположных направлениях вращениях теплого и подогретого потоков сжатого воздуха с твердыми частицами загрязнений приводит к образованию множества отдельных микрозавихрений в рудничном воздухе по всему объемному пространству выработки 1. В результате осуществляется полное устранение образования застойных зон в выработке 1 с туманом, т.е. наблюдается более полное рассеивание тумана.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что повышение эффективности борьбы с туманом на рудниках осуществляется путем поддержания нормированных параметров выхода теплого воздушного потока и подогретого воздуха из соответствующих патрубков в горную выработку за счет устранения залипания твердых частиц в виде ржавчины и окалины на внутренних поверхностях направляющих, кривизна которых образована по положительному или отрицательному вращению винтовой линии. Это обеспечивает не только устранение образования застойных зон по объему обрабатываемого пространства, но и интенсифицирует удаление тумана в горной выработке из-за выброса из патрубков твердых частиц загрязнений, являющихся основой туманообразной массы рудничного воздуха.

Похожие патенты RU2392441C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ БОРЬБЫ С ТУМАНОМ НА РУДНИКАХ 2011
  • Емельянов Сергей Геннадьевич
  • Кобелев Николай Сергеевич
  • Зюбан Олег Петрович
  • Ряполов Алексей Николаевич
  • Ряполов Пётр Алексеевич
  • Погорельский Константин Степанович
  • Алябьева Татьяна Васильевна
  • Рябуха Кирилл Валерьевич
RU2488695C1
СПОСОБ БОРЬБЫ С ТУМАНОМ НА РУДНИКАХ 2001
  • Кобелев Н.С.
RU2209875C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОВМЕЩЕННОГО МЕХАНИЧЕСКОГО И ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ СКВАЖИН 2011
  • Емельянов Сергей Геннадьевич
  • Кобелев Николай Сергеевич
  • Зюбан Олег Петрович
  • Ряполов Алексей Николаевич
  • Ряполов Пётр Алексеевич
  • Погорельский Константин Степанович
  • Алябьева Татьяна Васильевна
  • Рябуха Кирилл Валерьевич
RU2499119C2
ПОЛИВОМОЕЧНАЯ МАШИНА 2008
  • Кобелев Николай Сергеевич
  • Буторин Вячеслав Михайлович
  • Алябьева Татьяна Васильевна
RU2385381C1
Способ борьбы с туманом на рудниках 1988
  • Созонов Анатолий Федорович
  • Кольцова Ольга Ильинична
  • Боев Александр Васильевич
SU1544867A1
СИСТЕМА ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО НАДДУВА КОМПРЕССОРА 2010
  • Емельянов Сергей Геннадьевич
  • Кобелев Николай Сергеевич
  • Кобелев Андрей Николаевич
  • Федоров Сергей Сергеевич
  • Федорова Светлана Николаевна
RU2426008C1
СПОСОБ ПРОВЕТРИВАНИЯ ТУПИКОВЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК РУДНИКОВ И УГОЛЬНЫХ ШАХТ 2011
  • Тахо-Годи Аркадий Зямович
RU2478791C1
КОМПРЕССОРНАЯ УСТАНОВКА 2008
  • Дубяга Анатолий Платонович
  • Кобелев Андрей Николаевич
  • Кобелев Николай Сергеевич
  • Щедрин Петр Юрьевич
  • Якушев Александр Сергеевич
RU2370675C1
СИСТЕМА ГЕЛИОТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ 2013
  • Кобелев Николай Сергеевич
  • Емельянов Сергей Геннадьевич
  • Червяков Леонид Михайлович
  • Завалишина Кристина Николаевна
  • Кобелев Владимир Николаевич
  • Ряполов Пётр Алексеевич
  • Аллилуев Валерий Николаевич
RU2538347C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОВМЕЩЕННОГО МЕХАНИЧЕСКОГО И ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ СКВАЖИН 2008
  • Емельянов Сергей Геннадьевич
  • Зюбан Олег Петрович
  • Кобелев Николай Сергеевич
  • Ряполов Алексей Николаевич
  • Дубяга Анатолий Платонович
  • Якушев Александр Сергеевич
RU2401379C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 392 441 C1

Реферат патента 2010 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ БОРЬБЫ С ТУМАНОМ НА РУДНИКАХ

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройству для борьбы с туманом на рудниках. Содержит вихревую трубу с патрубком выхода теплого воздушного потока, и трубопроводом отвода теплого воздушного потока и трубопроводом отвода холодного воздушного потока. На внутренней поверхности патрубка выхода теплого воздушного потока расположены направляющие, кривизна которых оборудована по отрицательному вращению винтовой линии. На внутренней поверхности патрубка выхода подогретого воздуха расположены направляющие, кривизна которых образована по положительному вращению винтовой линии. Корпуса патрубка выхода теплого воздушного потока и патрубка выхода подогретого воздуха выполнены из биметалла. Материал внутренней поверхности патрубка выхода теплого воздушного потока имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем коэффициент теплопроводности материала наружной поверхности. Материал внутренней поверхности патрубка выхода подогретого воздуха имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза меньше, чем коэффициент теплопроводности материала наружной поверхности. Обеспечивает устранение возможности залипания твердых частиц в виде ржавчины и/или окалины на внутренних поверхностях патрубков при максимальных значениях температурных градиентов. Интенсифицирует удаление тумана в горной выработке. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 392 441 C1

Устройство для борьбы с туманом на рудниках содержит вихревую трубу с патрубком выхода теплого воздушного потока, и трубопроводом отвода теплого воздушного потока, и трубопроводом отвода холодного воздушного потока, расположенным в водоотливной канавке и соединенным с патрубком выхода подогретого воздуха, притом на внутренней поверхности патрубка выхода теплого воздушного потока расположены направляющие, кривизна которых оборудована по отрицательному вращению винтовой линии, закрученной против часовой стрелки, а на внутренней поверхности патрубка выхода подогретого воздуха расположены направляющие, кривизна которых образована по положительному вращению винтовой линии, закрученной по часовой стрелке, отличающееся тем, что корпуса патрубка выхода теплого воздушного потока и патрубка выхода подогретого воздуха выполнены из биметалла, при этом материал внутренней поверхности патрубка выхода теплого воздушного потока имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем коэффициент теплопроводности материала наружной поверхности, а материал внутренней поверхности патрубка выхода подогретого воздуха имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза меньше, чем коэффициент теплопроводности материала наружной поверхности.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2392441C1

СПОСОБ БОРЬБЫ С ТУМАНОМ НА РУДНИКАХ 2001
  • Кобелев Н.С.
RU2209875C1
Коагулятор пыли и тумана 1976
  • Гикал Николай Кириллович
  • Гребенщиков Лев Сергеевич
SU620626A1
Способ борьбы с туманом на рудниках 1988
  • Созонов Анатолий Федорович
  • Кольцова Ольга Ильинична
  • Боев Александр Васильевич
SU1544867A1
Способ борьбы с туманом в подземных выработках 1988
  • Созонов Анатолий Федорович
  • Кольцова Ольга Ильинична
  • Боев Александр Васильевич
  • Коковин Олег Александрович
SU1610041A1
ПРОТИВОТУМАННОЕ УСТРОЙСТВО 1991
  • Серогодский А.В.
  • Сосницкий И.Г.
RU2025558C1
СПОСОБ РАССЕИВАНИЯ ТУМАНА 2004
  • Лапшин Владимир Борисович
  • Палей Алексей Алексеевич
RU2272096C1
Индуктивно-емкостный преобразователь линейных перемещений 1984
  • Смирнова Елена Леонидовна
  • Перчик Эрнст Борисович
SU1359654A1

RU 2 392 441 C1

Авторы

Емельянов Сергей Геннадьевич

Зюбан Олег Петрович

Кобелев Николай Сергеевич

Ряполов Алексей Николаевич

Ряполов Петр Алексеевич

Даты

2010-06-20Публикация

2008-12-23Подача