Устройство для гашения взрыва пылегазовой среды Советский патент 1984 года по МПК E21F5/00 

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что количество диффузоров предохранительной решетки равно не менее 3-5.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что расстояии центров дуг окружностей, образующих поверхности диффузоров, от продольной оси отсека и радиусы окружностей составляют арифметические прогрессии с общими членами соответственно

х1 aV li i - 1)KJ гТ аК+ d (i - ОЗК;

где R - радиус выходного сечения

отсека; k - 3,4,5 - число диффузоров

в предохранительной решетк 1-1,2, ..., 1 ;

01557

а и змпирические коэффициенты, зависящие от числа диффузоров.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что радиусы входных сечений диффузоров составляют арифметическую прогрессию с общим членом

гЬх а - d(i - О R.

5, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что расстояния начальных точек образующих . дуг от плоскости выходного сечения отсека образуют возрастающую арифметическую прогрессию

hbx d;jR (i - 1).

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ ВЗРЫВА ПЫПЕГАЗОВОЙ СРЕДО, включающее генератор инертных газов, заполненный ингибитором отсек с-предохранительной решеткой и успокоительную камеру, отделенную от отсека стенкой с дросселирующими отверстиями, о тличающееся тем, что, с целью повьппения надежности гашения взрыва в горной выработке путем более полного использования ингибитора и увеличения диаметра факела распыла, дросселирующие отверстия выполнены в Г-образных патрубках, части которых, параллельные торцовой стенке отсека направлены пр касательной к окружности с центром на продольной оси отсека, а предохранительная решетка выполнена в виде концентрических диффузоров, поверхности которых образованы вращением вокруг продоль9 ной оси отсека дуг окружностей, центры которых расположены на продолжении диаметра выходного сечения отсека, а окружности выходных сечений диффузоров расположены на воображаемой полусфере, центр и радиус которой совпадает с центром и радиусом выходного сечения отсека. сл СП

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано преимущественно в шахтах для гашения вспышек метана и угольной пыли в начальной стадии их возникновения.

Вспьш1ки и взрывы в угольных шахта происходят от многих источников воспламенения, отличакщихся друг от друга по своим энергетическим параметрам. Взрывные работы могут быть причиной возникновения сильных взрывов с большой скоростью развития. Такие источники воспламенения пылегазовой среды в горной выработке, как фрикционное искрение при работе выемочных и проходческих машин, короткое замыкание в электрооборудовании и т.п. вызывают вспышки со сравнительно небольшими скоростями распространения пламени. Но на долю этих менее мощных источников воспламенения приходится значительное количество взрывов, происходящих в шахтах.

Известен пороопсово-газовый пламегаситель для подавления взрывов пылевоздушных смесей, содержащий корпус с конической насадкой, наполненной ингибитором, и зарядную трубку с размещенным в ней пирозарядом.

генерирзпощим при сгорании инертные газы, снабженную разрядной головкой со срезным диском 1.

Недостатками известного устройств являются значительная инерционность по создани1д взрывогасящей среды (60-100 мс), а образующийся при этом факел и небольшой угол раскрытия факела, способный перекрыть сечение защищаемой выработки только на большом расстоянии от устройства. Поэтому оно не может быть использовано для гашения вспышек и взрывов в начальной стадии развития на расстоянии 1,5-2,0 м от очага воспламенения .

Кроме того, газы, выходящие с болшой скоростью из устройства (при давлении 150-200 МПа), не успевают выбросить весь ингибитор, в результате чего снижается коэффициент его использования (в корпусе устройства остаётся до 30% невыброшенного ингибитора) .

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для локализации взрыва пылегазовой среды, включающее генератор инертных газов, отсек с предохранительной решеткой, заполненный ингибитором, и успокоительную камеру, отделенную от отсека стенкой с дросселирующими отверстиями 2j. Известное устройство имеет следующие недостатки. Факел распьша ингибитора имеет малый угол раскрытия и перекрывает сечение защищенной устройством выработки на значительном расстоянии от его выходного отверстия, В связи с этим при более близком расстоянии очага взрыва от устройства возможен проскок пламени через незащищенное пространство выработки по периферии пламягасящего факела. Последнее делает указанное устройство неприемлемым для гашения взрывов или вспышек непосредственно в очаге или на расстоянии 1,5-2 м от него, хотя в ряде случаев это крайне необходимо (напри мер, при гашении вспышек от фрикцион ного искрения на комбайнах). Ингибитор из отсеков капсулы выбрасывается , что существенно снижает взрывогасящую эффективность устройства, неоправданно увеличивает его вес и размеры. Целью изобретения является повышение надежности гашения взрыва в горной вьфаботке путем более полного использования ингибитора и увеличения диаметра факела распьша при равномерном распределении ингибитора. Поставленная ;. цель достигается тем, что в устройстве для гашения взрыва пылегазовой среды, включающем генератор инертных газов, заполненный ингибитором отсек с предохранительной решеткой и успокоительную ка меру, отделенную от отсека стенкой с дросселирующими отверстиями, дросселирующие отверстия выполнены в вид Г-образных сопел, части которых пар лельны торцовой стенке отсека напра лены по касательной к окружности с центром на продольной оси отсека, а предохранительная решетка выпо/1не на в виде -трех-пяти концентрических диффузоров поверхности которых обр зованы вращением вокруг продольной оси отсека дуг окружностей, центры которых расположены на продолжении диаметра выходного сечения отсека, а окружности выходных сечений диффу зоров расположены на воображаемой полусфере, центр и радиус которой совпадает с центром и радиусом выхо ного сечения отсека, при этом JB направлении от внешнего диффузора к центральному расстояния центров дуг окружностей от продольной оси отсека и радиусы окружностей составляют арифметические прогрессии с общими членами соответственно к. а + d (i-1)R; г,- а + d (i-1)R; радиусы входных сечений диффузоров составляют убывающую арифметическую прогрессию с общим членом гЬж- d (i-DJR, а расстояния начальных точек образующих дуг от плоскости выходного сечения отсека образуют возрастающую арифметическую прогрессию d RCi-l) hbxj где R радиус выходного сечения контейнера; 3,4,5 - число диффузоров в предохранительной решетке;17 k ,п , эмпирические коэффициенты, зависящие от числа диффузоров. На фиг, 1 показано устройство, общий вид; на фиг, 2 - вид А на . . фиг, 1; на фиг, 3 - схема предохранительной решетки; на фиг, 4 - сечение общей торцовой стенки отсека и успокоительной камеры. Устройство содержит заполненный ингибитором отсек 1, успокоительную камеру 2, сообщающуюся с отсеком 1 посредством дросселирующих Г-образ- ных сопел 3, размещенных в проточке 4 основания контейнера 1, 1 Камера 5 сгорания газогенерирующего состава 6 перекрыта срезным диском 7 и перфорированной разрядной головкой 8, размещенной в успокоительной камере 2. Через крьш1ку 9 успокоительной камеры 2 к камере 5 сгорания подведены провода 10. Контейнер 1 с ингибитором перекрыт легкоразрушаемой диафрагмой 11 и предохррнительной решеткой 12, образованной четырьмя криволинейными концентрическими диффузорами 13, Для контейнера с радиусом выходного отверстия 75 мм концентрические диффузоры 11 выполнены в виде поверхностей, образованных вращением вокруг продольной оси контейнера 1 дуг окружностей с радиусами, равными 79, 101, 124 и 146 мм. Центры этих дуг расположены на продолжении диаметра выходного отверстия контейнера 1 на расстояния от его продольной оси, равных соответственно 19, 58, 97 и 121 мм. Ради усы входных отверстий диффузоров 13 соответственно равны 60, 45, 30 и 15 мм. Диффузоры 13 закреплены на кольцевой обойме 14 с помощью двух взаимно перпендикулярных ребер, выполненных в виде плоских полушайб 15 Плоскость входного отверстия внешнег диффузора совпадает с плоскостью выходного отверстия контейнера 1, а входные отверстия остальных диффузоров находятся от него на расстояниях равных соответственно 13, 26 и 39 мм по продольной оси контейнера. Окружности выходных отверстий диффузоров 13 вместе с кольцевой обоймой 14 и внешними обводами крепежных ребер 15 лежат на поверхности полусферы, радиус которой равен 75 мм, а центр со падает с центром выходного сечения контейнера 1. Устройство работает следукящш образом. Импульс тока от датчика пламени взрыв а воспламеняет газогенерирующий состав 6, при горении которого в камере 5 образуются инертные газы. Развивающимся при этом давлением срезается диск 7 и инертные газы через перфорированную разрядное головку 8 поступают в успокоительную камеру 2 и затем через дросселируницие сопла 3 - в отсек 1, который заполнен тонкодисперсным порошком «нгибитора. Образующаяся при этом пылегазовая пламегасящая смесь разрзппает диафрагму 11 и поступает в выработку через кольцевые концентри ческие зазоры предохранительной решетки 12. Испытания устройства показали его эффективность. За время, не превьш1ающее 50 мс, в 1,5-2 м от очага взрыва одним или максимум двумя устройствами (в каждом по 2,2 кг ингибитора) создается пламегасящее облако, полностью перекрывающее сече ние выработки перед фронтом пламени. Проводят испытания устройства с предохранительными решетками, содержащими различное исло криволинейны диффузоров. При этом отмечено, что решетка, состоящая из двух диффузоров, не обеспечивает достижения цели изобретения, а при увеличении числа диффузоров в решетке более пяти начинает Существенно расти ее аэродинамическое сопротивление, обуславливая соответственное увеличение инерционности устройства. Установлено, что хотя для формирования требуемого факела распыла ингибитора имеется возможность использования предохранительной решетки, содержащей любое разумное число диффузоров, но не менее трех, однако для использования в данном конкретном случае наиболее приемлема решетка, состоящая из 3-5 диффузоров. При выполнении предохранительной решетки устройства поверхности диффузоров образованы вращением вокруг продольной оси контейнера дуг окружностей, центры которых расположены на продолжении диаметра выходного сечения контейнера, окружности выходных сечений диффузоров лежат на воображаемой полусфере, центр и радиус которой совпадает с центром и радиусом выходного сечения контейнера, при этом в направлении от внешнего диффузора к центральному расстоянию центров дуг окружностей продольной оси контейнера и их радиусы составляют возрастающие арифметические прогрессии °с общими членами соответственноX. а + d(i-1)R; г а + d d-DjR; радиусы входных сечений диффузоров составляют убывающую арифметическую прогрессию с общим членом гЬх,. 4 (i-l)R расстояния начальных точек образующих дуг от плоскости выходного сечения контейнера образуют возрастаюшую ари етическую прогрессию hbx{ (i-1), где R - радиус выходного сечения контейнера; V- 3,4,5 - число диффузоров в предохранительной решетке; 1 - 1,2, ..., k , а значения коэффициентов а j и d j в зависимости от числа диффузоров в предохранительной решетке определяются из таблицы. Предлагаемое устройство эффективно р условиях высокой запыленности воздуха, при котором значительно сужаются возможности используемых в автоматических взрьшогасящих системах оптических датчиков пламени. В этом случае пламя может быть зафиксирбвано на весьма малых расстояниях от взрывоподавлякнцего устройства и погашено лишь при наличии полного перекрытия сечения выработг ки пламегасящим облаком. Указанные обстоятельства имеют место при гашении- вспышек и взрывов от фрикционного искрения на проходческих и вы-, емочных комбайнах. Предлагаемое устройство может быть использовано в качестве исполнительного органа авто матических систем гашения взрывов на проходческих и выемочных комбайнах, а также для локализации взрывов на распределительных пунктах, у элек роприводов различных машин и механиз мов. Предлагаемое устройство для гашения взрыва пылегазовой среды отличается простотой, компактностью, след вательно, более низкой стоимостью автоматической системы гашения взрывов на комбайнах, состоящей из двух взрывоподавляющих устройств; более эффективным использованием ингибито. ра, поскольку гашение взрыва на комбайне с помощью предлагаемых взрывоподавлякщих устройств обеспечивается при расходе 4,4 кг ингибитора (по сравнению с 64 кг, необходимыми при использовании устройств базового объекта) ; значительно более высокой надежностью предлагаемых взрывоподавляющих устройств, поскольку запас энергии, необходимой для выброса и распыления ингибитора, в нем (газогенерируюпщй заряд) не подвержен утечкам сам по себе и под действием вибрации и ударов, сопровождающих работу комбайнов (в противоположность сжатому газу в баллонах); простотой в эксплуатации и обслуживании взрывоподавляющих устройств, поскольку отсутствует необходимость в регулярном контроле и возобновлении запаса энергии (сжатого газа); значительным снижением вероятности самопроизвольного срабатывания взрывоподавляющего устройства, поскольку электровоспламенитель газогенерирующего заряда и он сам не чувствительны к внешним воздействиям (толчкам, вибрации и т.д.) в противоположность электродетонаторам, используемым в базовом объекте; значительно более безопасной эксплуатацией предлагаемых взрывоподавлякяцих устройств, поскольку в их конструкции не использованы потенциально опасные компоненты, подобные сосудам высокого давления, детонаторам и т.д.

12

&udf(

(pueZ

Фиг.:

уухух/ххглV v / у. . -v-; ..;...:

I/

}

y/ ///////7//// /7///j

e