СПОСОБ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА И ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ДОБЫЧЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ Российский патент 2016 года по МПК E21F3/00 

Описание патента на изобретение RU2605240C1

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для нормализации температуры воздуха в длинных очистных забоях.

При ведении горных работ длинными очистными забоями на большой глубине в условиях нагретого массива горных пород возникает сложность обеспечения требуемых микроклиматических параметров воздуха и температурного режима транспортного и добычного оборудования. Основными факторами, определяющими микроклиматические условия в лавах, являются [1] (по степени увеличения влияния на микроклимат в лаве): температура воздуха, поступающего на проветривание панели; температура горных пород; тепломассообменные процессы между рудничным воздухом и породным массивом в выработках панелей и лавах; тепловыделения от конвейерных линий; тепловыделения от энергопоезда лавы. Наиболее неблагоприятные микроклиматические условия формируются на начальном участке лавы из-за тепловыделений энергопоезда, при дальнейшем движении воздуха интенсивный теплообмен с горными породами приводит к охлаждению и нормализации температуры воздушного потока.

Существующие способы нормализации микроклиматических параметров воздуха в лавах заключаются в применении подземных воздухоохладителей на воздухоподающих выработках [2, 3], организации локальной рециркуляции воздуха [4], либо использовании теплоизоляции воздуха от нагретых горных пород [5]. Недостатками перечисленных способов являются низкая эффективность охлаждения воздуха и невозможность непосредственного охлаждения технологических охлаждающих средств забойного оборудования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ кондиционирования воздуха в выработках выемочного участка глубокой шахты (см. АС СССР №1469177, МПК E21F 3/00, опубл. 30.03.1989 г., бюл. №12). Способ-прототип включает охлаждение воздуха в воздухоподающей выработке и в лаве, отсасывание утечек воздуха из выработанного пространства, их охлаждение и отвод по трубопроводу за пределы выемочного участка. Охлаждение утечек производят за пределами выемочного участка до предельно допустимой для выработок с исходящей вентиляционной струей температуры, причем трубопровод для отвода утечек выполняют теплоизолированным.

Недостатками способа прототипа являются низкая эффективность охлаждения воздуха и невозможность непосредственного охлаждения технологических сред забойного оборудования.

Задачей создания изобретения является повышение эффективности кондиционирования воздуха и охлаждения технологических сред оборудования при добыче полезных ископаемых длинными очистными забоями за счет их раздельного охлаждения с помощью системы кондиционирования.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как способ кондиционирования воздуха в лавах, включающий охлаждение воздуха в воздухоподающей выработке, и отличительных существенных признаков: используют комбинированный теплообменный аппарат, который устанавливают в воздухоподающей выработке, с помощью которого в отдельном теплообменном элементе осуществляют теплообмен между хладоносителем и нагретой воздушной струей, поступающей в забой, и параллельно в другом теплообменном элементе осуществляют теплообмен между хладоносителем и средой, охлаждающей комбайновый комплекс.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - повышение эффективности кондиционирования воздуха и охлаждения технологических сред оборудования при добыче полезных ископаемых длинными очистными забоями за счет раздельного использования хладоносителя для охлаждения воздуха и технологической среды.

Для реализации выше указанного способа предлагается система кондиционирования воздуха и охлаждающих сред, представленная на Фиг. 1, где:

1. Свежая струя воздуха в воздухоподающей выработке

2. Исходящая струя воздуха в вентиляционной выработке

3. Холодильная машина системы кондиционирования

4. Воздушный охладитель хладоносителя для сброса теплоты

5. Комбинированный теплообменный аппарат

6. Комбайновый комплекс

7. Контур с теплоносителем

8. Контур с хладоносителем

9. Охлажденный воздух, поступающий на проветривание лавы

10. Контур с технологической средой, охлаждающей комбайн.

Система включает:

- комбинированный теплообменный аппарат 5, который представляет собой два (11, 12 Фиг. 3) или более теплообменников, каждый из которых предназначен для раздельного охлаждения воздуха и технологических сред;

- циркуляционный контур «комбинированный теплообменный аппарат - холодильная машина» с хладоносителем;

- холодильную машину;

- циркуляционный контур «холодильная машина - воздушный охладитель хладоносителя» с теплоносителем;

- воздушный охладитель хладоносителя для сброса теплоты.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. В процессе используют комбинированный теплообменный аппарат 5, который устанавливают в воздухоподающей выработке 1, с помощью которого производят раздельное охлаждение воздушной струи, поступающей на проветривание лавы 9, и параллельно технологической среды, охлаждающей комбайновый комплекс 6.

В сдвоенный теплообменный аппарат раздельного охлаждения подают охлажденный в холодильной машине хладоноситель, который параллельно подают для охлаждения воздушной среды и охлаждающей среды оборудования. За счет тепломассообменных процессов осуществляется теплосъем и хладоноситель нагревается. Затем по циркуляционному контуру нагретый хладоноситель подают в холодильную машину. В ходе работы холодильной машины происходит теплопередача от нагретого хладоносителя к охлажденному в следующем циркуляционном контуре. По этому контуру нагретый теплоноситель подают в теплообменный аппарат для сброса тепла в исходящую из длинного очистного забоя воздуха. В результате хладоноситель охлаждается и повторно подается к холодильной машине для снятия избыточных тепловыделений. Эпюры температуры воздуха, технологической среды и хладоносителя приведены на Фиг. 2.

Эффективность работы предлагаемой системы кондиционирования воздуха обеспечивается независимым использованием хладоносителя для кондиционирования воздуха и охлаждения рабочей среды оборудования за счет применения комбинированного теплообменного аппарата раздельного охлаждения, представленного на Фиг. 3, где поз. 11 - теплообменный элемент для теплообмена между хладоносителем и нагретой воздушной струей; поз. 12 - теплообменный элемент для теплообмена между хладоносителем и средой, охлаждающей комбайновый комплекс.

При движении фронта очистных работ разработанная система предусматривает возможность уменьшения длины циркуляционного контура в системе «холодильная машина - сдвоенный теплообменный аппарат раздельного охлаждения».

Преимуществами предлагаемой системы кондиционирования являются:

- независимое кондиционирование воздуха обеспечивает исключение переохлаждения воздушной среды, снижения эффективности кондиционирования из-за конденсации влаги;

- независимое охлаждение технологической среды оборудования снижает вероятность нарушения температурного режима работы двигателей;

- замкнутость технологического процесса охлаждения и отсутствие необходимости во внешних хладоносителях.

Из описания и практического применения настоящего изобретения специалистам будут очевидны и другие частные формы его выполнения. Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.

Список литературы

1. Щербань А.Н., Кремнев О.А., Журавленко В.Я. Руководство по регулированию теплового режима шахт: Изд-во 3-е, перераб. и доп. - М.: Недра, 1977. - 359 с.

2. АС СССР №1469177 от 30.03.1989 г. «Способ кондиционирования воздуха в выработках выемочного участка глубокой шахты» - прототип, авторы В.А. Кузин, А.А. Мартынов, Г.М. Цурпал, А.С. Розенберг.

3. Яковенко А.К. Охлаждение воздуха в лавах при сложных горногеологических условиях отработки пластов / Яковенко А.К., Климов А.А., Плаксиенко О.В., Васильева Н.А., Маслова М.Ю. // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах. - 1 (25). - 2010. - с. 105-111.

4. Lawton B.R. Local cooling underground by recirculation // Transaction of the Institute of Mining Engineers. - 1993. - Vol. 90, May. - p. 63-68.

5. Андрющенко B.H., Захаров Е.П. Улучшение климатических условий труда в глубоких шахтах теплоизоляцией горных пород. - Известия ВУЗов. Горный журнал, 1974, №6, с. 72-76.

Похожие патенты RU2605240C1

название год авторы номер документа
Способ кондиционирования воздуха в горных выработках 2015
  • Левин Лев Юрьевич
  • Зайцев Артем Вячеславович
RU2611770C2
Устройство охлаждения воздуха в тупиковой горной выработке 1987
  • Яковенко Анатолий Кириллович
  • Аверин Геннадий Викторович
  • Юцкевич Михаил Владимирович
SU1516604A1
Способ кондиционирования воздуха в выработках выемочного участка глубокой шахты 1987
  • Кузин Виктор Алексеевич
  • Мартынов Авинер Анатольевич
  • Цурпал Геннадий Михайлович
  • Розенберг Антонина Семеновна
SU1469177A1
Шахтная установка для вентиляции и кондиционирования воздуха 2015
  • Круглов Юрий Владиславович
  • Ковалев Андрей Владиславович
RU2608518C1
СПОСОБ ИНТЕНСИВНОЙ БЕСЦЕЛИКОВОЙ РАЗРАБОТКИ ПЛАСТОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ 2019
  • Зубов Владимир Павлович
  • Сокола Денис Геннадьевич
RU2723412C1
Устройство для регулирования теплового режима глубоких шахт и рудников 1987
  • Юцкевич Михаил Владимирович
  • Яковенко Анатолий Кириллович
SU1557333A1
Устройство для охлаждения воздуха в лаве 1980
  • Кузин Виктор Алексеевич
  • Мартынов Авинер Анатольевич
  • Волошин Виктор Тимофеевич
SU883501A1
Шахтная установка кондиционирования воздуха 1990
  • Скрыпников Вениамин Борисович
  • Мочков Владимир Сергеевич
  • Могилевский Виктор Иудович
  • Александров Владимир Григорьевич
  • Воробьев Евгений Александрович
SU1717845A1
СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ КОМПРИМИРОВАННОГО ГАЗА 2020
  • Дмитрук Владимир Владимирович
  • Касьяненко Алексей Александрович
  • Кравченко Игорь Владимирович
  • Ковинченко Евгений Борисович
  • Балько Роман Валерьевич
RU2757518C1
Устройство для кондиционирования рудничного воздуха 1988
  • Деревянко Владимир Иванович
  • Товкун Анатолий Михайлович
  • Деревянко Лариса Ивановна
SU1613640A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 605 240 C1

Реферат патента 2016 года СПОСОБ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА И ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ДОБЫЧЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к средствам кондиционирования воздуха. Техническим результатом является повышение эффективности кондиционирования воздуха и охлаждения технологических сред оборудования. Предложен способ кондиционирования воздуха в лавах путем непосредственного охлаждения воздуха в воздухоподающей выработке с помощью теплообменных аппаратов. При этом охлаждение оборудования ведут за счет параллельной подачи теплоносителя от холодильной машины для охлаждения технологической среды, а отвод тепловыделений осуществляют с помощью холодильной машины и теплообменника для сброса тепла, который содержит два или более теплообменников для параллельного охлаждения воздуха и технологической среды, один из которых предназначен для охлаждения воздуха, а другой для охлаждения технологической среды, путем параллельной подачи теплоносителя в указанные теплообменники. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 605 240 C1

Способ кондиционирования воздуха в лавах путем непосредственного охлаждения воздуха в воздухоподающей выработке с помощью теплообменных аппаратов, отличающийся тем, что охлаждение оборудования ведут за счет параллельной подачи теплоносителя от холодильной машины для охлаждения технологической среды, а отвод тепловыделений осуществляют с помощью холодильной машины и теплообменника для сброса тепла, который содержит два или более теплообменников для параллельного охлаждения воздуха и технологической среды, один из которых предназначен для охлаждения воздуха, а другой для охлаждения технологической среды, путем параллельной подачи теплоносителя в указанные теплообменники.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2605240C1

Устройство охлаждения воздуха в тупиковой горной выработке 1987
  • Яковенко Анатолий Кириллович
  • Аверин Геннадий Викторович
  • Юцкевич Михаил Владимирович
SU1516604A1
Способ кондиционирования воздуха в выработках выемочного участка глубокой шахты 1987
  • Кузин Виктор Алексеевич
  • Мартынов Авинер Анатольевич
  • Цурпал Геннадий Михайлович
  • Розенберг Антонина Семеновна
SU1469177A1
КОМПЕНСАЦИОННАЯ МЕХАНИЗИРОВАННАЯ КРЕПЬ КОНЦЕВЫХ УЧАСТКОВ ЛАВ 1994
  • Ануфриев В.Е.
  • Бабаянц А.А.
  • Мазикин В.П.
  • Ремезов А.В.
RU2069269C1
CN 204084536 U, 07.01.2015.

RU 2 605 240 C1

Авторы

Левин Лев Юрьевич

Зайцев Артем Вячеславович

Ковалев Андрей Владиславович

Даты

2016-12-20Публикация

2015-06-29Подача