ЗАМКНУТАЯ ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ГАЗООТВОДНОГО НАСОСА Российский патент 2019 года по МПК E21F7/00 F15B21/04 B01F7/16 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к замкнутой циркуляционной системе для повышения производительности газоотводного насоса и, в частности, является применимым к газоотводной системе подземной передвижной насосной станции для угольной шахты.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Принцип проектирования газоотводных инженерных сооружений для угольной шахты требует: в сильно загазованной шахте или шахте, в которой при разработке имеется опасность выброса угля и газа, должна быть установлена газоотводная система. Газоотводный насос как источник питания системы отвода играет важную роль для эффективной и безопасной добычи в шахте. Однако газоотводный насос имеет низкую производительность и высокое энергопотребление с фактическим КПД лишь 10—40 %, но с 1/4 общего энергопотребления угольной шахты. Эта проблема является в высокой степени несоответствующей государственным требованиям экономии энергии и снижения выбросов для угольных шахт и текущему положению дефицита энергии в нашей стране.

Соответственно, инженеры и техники в данной области техники предложили «способ повышения производительности газоотводного жидкостно-кольцевого вакуумного насоса с использованием полимерного вещества, снижающего сопротивление течению», т. е. способ введения полимерного вещества, снижающего сопротивление течению, в накопитель циркуляционной воды и подавления потерь на вихревые токи газоотводного насоса с использованием специальной цепочечной структуры раствора вещества, снижающего сопротивление течению, с целью значительного повышения производительности насоса. Однако полимерные вещества, снижающие сопротивление течению, для шахт обладают низкой растворимостью и потребляются в больших количествах, их необходимо тщательно перемешивать для достижения необходимого результата уменьшения сопротивления течению, и необходимо добавлять количественно и периодически. Существующее устройство нельзя полностью совместить с системой подземной насосной станции для угольной шахты, и оно не удовлетворяет требованиям того, чтобы вещество, снижающее сопротивление течению, можно было непрерывно готовить и иметь в готовности к использованию сразу же после приготовления, что приводит к осложнению процедур эксплуатации и значительному потреблению человеческих и материальных ресурсов, что является неблагоприятным для продвижения и применения данной технологии.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения, с целью преодоления недостатков существующей технологии, является получение замкнутой циркуляционной системы для повышения производительности газоотводного насоса, которая является простой, удобной в эксплуатации, имеющей надежные эксплуатационные показатели и водосберегающей, способной действовать непрерывно и эффективно растворять вещество, снижающее сопротивление течению.

Техническое решение: замкнутая циркуляционная система для повышения производительности газоотводного насоса содержит пневматический мембранный насос, резервуар для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, газоотводный насос, погружной насос и трубопровод для подачи сжатого воздуха. Впуск для жидкости пневматического мембранного насоса соединен с выпуском для жидкости резервуара для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, и трубопровод для выпуска жидкости пневматического мембранного насоса ведет в накопитель циркуляционной воды. Резервуар для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, внутри снабжен пневматической мешалкой и в верхней части — загрузочной воронкой. Выпуск для жидкости погружного насоса соединен с впуском для жидкости резервуара для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, и впуском для жидкости газоотводного насоса, соответственно, посредством тройника, и трубопровод для сброса жидкости газоотводного насоса соединен с накопителем циркуляционной воды. Трубопровод для подачи сжатого воздуха соединен с пневматическим мембранным насосом и пневматической мешалкой, соответственно, посредством тройника для их запитки.

Выпуск для жидкости резервуара для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, снабжен сеткой из стальной проволоки, при этом количество ячеек в сетке из стальной проволоки составляет от 30 до 50 меш.

Циркуляционная система для повышения производительности газоотводного насоса согласно настоящему изобретению применима для системы подземной передвижной газоотводной насосной станции для угольной шахты и может быть полностью совмещена с системой подземной насосной станции. В настоящем изобретении существующая система сжатия воздуха используется для обеспечения питания с целью достаточного растворения и для добавления полимерного вещества, снижающего сопротивление течению; система соединена с трубопроводом для подачи сжатого воздуха и трубопроводом водоснабжения погружного насоса; вещество, снижающее сопротивление течению, может готовиться непрерывно и является готовым к использованию сразу же после приготовления, нет необходимости в частичной остановке для приготовления раствора, снижающего сопротивление течению, с высокой концентрацией, и может быть реализована непрерывная эксплуатация, и, в то же время, можно избежать трудностей контроля концентрации вещества, снижающего сопротивление течению, в накопителе циркуляционной воды по причине подвода внешней воды из подземного водопровода, также экономится большое количество воды, и, таким образом, реализуется замкнутая циркуляция; клапаны регулирования давления и регулировочные клапаны используются для удобной реализации управления скоростью перемешивания мешалки и контроля скорости расхода впускаемого раствора, снижающего сопротивление течению, с целью уравновешивания уровня жидкости в резервуаре для раствора полимера, снижающего сопротивление течению; в месте соединения между резервуаром для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, и трубопроводом расположена сетка из стальной проволоки, таким образом, может быть предотвращено попадание нерастворившегося вещества, снижающего сопротивление течению, в накопитель циркуляционной воды, что воздействует на результат уменьшения сопротивления течению; настоящее изобретение имеет небольшой размер, не содержит электрические элементы, является безопасным и надежным при использовании под землей, а также может значительно повысить производительность газоотводного насоса.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 представлено схематическое изображение замкнутой циркуляционной системы для повышения производительности газоотводного насоса согласно настоящему изобретению.

На чертеже: 1 - трубопровод для подачи сжатого воздуха; 2 - место изменения диаметра трубопровода; 3 - прозрачный резиновый шланг I; 4 - тройник из пневматического резинового шланга; 5 - прозрачный резиновый шланг II; 6 - клапан регулирования давления I; 7 - пневматическая мешалка; 8 - загрузочная воронка; 9 - резервуар для раствора полимера, снижающего сопротивление течению; 10 - соединительный трубопровод; 11 - прозрачный резиновый шланг III; 12 - клапан регулирования давления II; 13 - пневматический мембранный насос; 14 - трубопровод для выпуска жидкости пневматического мембранного насоса; 15 - накопитель циркуляционной воды; 16 - погружной насос; 17 - трубопровод для выпуска жидкости погружного насоса; 18 - регулировочный клапан I; 19 - тройник; 20 - регулировочный клапан II; 21 - газоотводный насос; 22 - трубопровод для сброса жидкости газоотводного насоса.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение дополнительно описано ниже со ссылкой на чертежи и вариант осуществления.

Как показано на чертежах, система в основном состоит из трубопровода 1 для подачи сжатого воздуха, пневматического мембранного насоса 13, резервуара 9 для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, погружного насоса 16 и газоотводного насоса 21. Впуск для жидкости пневматического мембранного насоса 13 соединен с выпуском для жидкости резервуара для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, посредством соединительного трубопровода 10, и трубопровод 14 для выпуска жидкости пневматического мембранного насоса ведет в накопитель 15 циркуляционной воды. Резервуар 9 для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, внутри снабжен пневматической мешалкой 7 и в верхней части — загрузочной воронкой 8. Трубопровод 17 для выпуска жидкости погружного насоса 16 соединен с впуском для жидкости резервуара для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, и впуском для жидкости газоотводного насоса, соответственно, посредством тройника 19, и два выпуска тройника, соответственно, снабжены регулирующим клапаном I 18 и регулирующим клапаном II 20. Трубопровод 22 для сброса жидкости газоотводного насоса соединен с накопителем 15 циркуляционной воды. Трубопровод 1 для подачи сжатого воздуха последовательно соединен с местом 2 изменения диаметра трубопровода, прозрачным резиновым шлангом I 3 и тройником 4 из пневматического резинового шланга. Один выпуск тройника 4 из пневматического резинового шланга соединен с пневматической мешалкой 7 посредством прозрачного резинового шланга II и клапана регулирования давления I. Второй выпуск тройника 4 из пневматического резинового шланга соединен с пневматическим мембранным насосом 13 посредством прозрачного резинового шланга III 11 и клапана 12 регулирования давления II.

Принцип действия: клапан 12 регулирования давления II закрывают, клапан 6 регулирования давления I открывают, воздух под высоким давлением в трубопроводе 1 для подачи сжатого воздуха приводит пневматическую мешалку 7 во вращение с высокой скоростью, и одновременно в резервуар 9 для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, через загрузочную воронку 8 добавляют полимерное вещество, снижающее сопротивление течению. После достаточного растворения вещества, снижающего сопротивление течению, клапан 12 регулирования давления II открывают, таким образом, часть воздуха под высоким давлением в трубопроводе 1 для подачи сжатого воздуха приводит в действие пневматический мембранный насос 13 с целью сброса раствора с растворенным полимером, снижающим сопротивление течению, в накопитель 15 циркуляционной воды через соединительный трубопровод 10 и трубопровод 14 для выпуска жидкости пневматического мембранного насоса, и одновременно с этим открывают регулировочный клапан I 18, таким образом, часть воды в трубопроводе 17 для выпуска жидкости погружного насоса втекает в резервуар 9 для раствора полимера, снижающего сопротивление течению. Относительный зазор между клапаном 12 регулирования давления II и регулировочным клапаном I 18 регулируют так, чтобы уровень жидкости в резервуаре 9 для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, оставался сбалансированным. В этом процессе количественная загрузка выполняется по-прежнему непрерывно, поэтому концентрация раствора в резервуаре 9 для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, остается постоянной. Другая часть воды в трубопроводе 17 для выпуска жидкости погружного насоса подается в газоотводный насос 21 через трубопровод, и погружной насос 16 также обладает функцией равномерного размешивания и смешивания раствора, снижающего сопротивление течению, во второй раз. Трубопровод 22 для сброса жидкости газоотводного насоса подает жидкость, сбрасываемую из насоса, в накопитель циркуляционной воды. Когда концентрация полимерного вещества, снижающего сопротивление течению, в накопителе циркуляционной воды достигает оптимальной концентрации уменьшения сопротивления течению, загрузка прекращается, и в этот момент производительность газоотводного насоса может быть значительно повышена. Таким образом, реализуется замкнутая циркуляция рабочей среды газоотводного насоса.

Изобретение относится к газоотводной системе подземной передвижной насосной станции для угольной шахты, в частности к замкнутой циркуляционной системе для повышения производительности газоотводного насоса. Впуск для жидкости пневматического мембранного насоса соединен с выпуском для жидкости резервуара для раствора полимера, снижающего сопротивление течению. Трубопровод для выпуска жидкости пневматического мембранного насоса ведет в накопитель циркуляционной воды. Резервуар для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, внутри снабжен пневматической мешалкой и в верхней части - загрузочной воронкой. Выпуск для жидкости погружного насоса соединен с впуском для жидкости резервуара для раствора полимера и впуском для жидкости газоотводного насоса, соответственно, посредством тройника, и трубопровод для сброса жидкости газоотводного насоса соединен с накопителем циркуляционной воды. Пневматическая мешалка и пневматический мембранный насос действуют с высокими скоростями, поэтому раствор полимера, снижающего сопротивление течению, равномерно смешивается, а затем подается в накопитель циркуляционной воды. Трубопровод для выпуска жидкости погружного насоса подает воду в резервуар для раствора полимера, и полимерное вещество добавляется через загрузочную воронку. Газоотводный насос использует раствор полимера в качестве рабочей среды, что значительно повышает производительность газоотводного насоса. Система является простой по конструкции и удобной для эксплуатации, а также в ней реализована замкнутая циркуляция подачи раствора, снижающего сопротивление течению. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Замкнутая циркуляционная система для повышения производительности газоотводного насоса, содержащая пневматический мембранный насос, резервуар для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, газоотводный насос, погружной насос и трубопровод для подачи сжатого воздуха, отличающаяся тем, что впуск для жидкости пневматического мембранного насоса соединен с выпуском для жидкости резервуара для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, и трубопровод для выпуска жидкости пневматического мембранного насоса ведет в накопитель циркуляционной воды, резервуар для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, внутри снабжен пневматической мешалкой и в верхней части - загрузочной воронкой, выпуск для жидкости погружного насоса соединен с впуском для жидкости резервуара для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, и впуском для жидкости газоотводного насоса, соответственно, посредством тройника, при этом трубопровод для сброса жидкости газоотводного насоса соединен с накопителем циркуляционной воды, и трубопровод для подачи сжатого воздуха соединен с пневматическим мембранным насосом и пневматической мешалкой, соответственно, посредством тройника.

2. Замкнутая циркуляционная система для повышения производительности газоотводного насоса по п. 1, отличающаяся тем, что выпуск для жидкости резервуара для раствора полимера, снижающего сопротивление течению, снабжен сеткой из стальной проволоки, при этом количество ячеек в сетке из стальной проволоки составляет от 30 до 50 меш.