Устройство для регулирования температурного режима в тупиковых горных выработках Советский патент 1985 года по МПК E21F3/00 

СП 1C СП

СХ) Изобретение относится к горной промышленности, строительству транспортных и гидротехнических туннелей и может быть использовано для нормализации температурного режима (охлаждения либо подогрева воздуха) при проходке тупиковых горных выработок. Известно устройство для охлаждения воздуха в тупиковых горных выработках, содержащее вентилятор, секционный воздуховод и воздухоохладитель 1. Недостатком данного устройства является применение специального оборудования для охлаждения подаваемого воздуха, которое сложно устанавливать в непосредственной близости от тупикового забоя, в связи с чем его устанавливают в припортальной зоне. Однако, поскольку тупиковые забои часто имеют значительную протяженность (3-5 км), охлажденный (подогретый) воздух теряет по мере движения по трубопроводу свои первоначальные тепловлажностные характеристики, что в значительной мере снижает эффективность регулирования температурного режима в призабойной зоне. Наиболее близким к изобретению является устройство для охлаждения воздуха в тупиковых горных выработках содержащее вентилятор, секционный вентиляционный воздуховод и теплообменник 2. Недостатком известного устройства является использование двух воздухоохладителей различной конструкции, стенки одного из которых теплоизолированы, а другого наоборот выполнены из теплопроводного материала, имеющего в стенках каналы для хладоносителя. Охлаждение воздуха при этом локальное (в месте расположения воздухоохладителя), что для достижения эффекта охлаждения требует низких температур хладоносителя и мощных холодильных устройств. Кроме того, трубопроводы и шланги для подачи и отвода хладоносителя проложены по выработке, что приводит к значительным холодопотерям, излишним энергетическим затратам, а также опасности их повреждения в стесненных условиях подземных выработок. Известное устройство также не позволяет плавно регулировать температуру воздуха, подаваемого в выработку. Цель изобретения - повышение эффективности регулирования температуры воздуха, подаваемого в забой. Эта цель достигается тем, что в устройстве для регулирования температурного режима в тупиковых горных выработках, содержащем вентилятор, секционный вентиляционный воздуховод и теплообменник. последний выполнен в виде петлеобразного трубопровода, установленного внутри секционного воздуховода по всей его длине, при этом трубопровод снабжен спиральным оребрением, установленным с возможностью установочного продольного перемещения по трубопроводу. С целью интенсификации теплообмена между хлаДоносителем и воздухом при его охлаждении петлеобразный трубопровод размещен в верхней части поперечного сечения вентиляционного воздуховода. С целью интенсификации теплообмена между теплоносителем и воздухом при его нагревании кольцевой трубопровод размещен в нижней части поперечного сечения вентиляционного воздуха. На фиг. 1 показано устройство для регулирования температурного режима, вид сверху; на фиг. 2 - расположение кольцевогр трубопровода в сечении воздуховода при охлаждении подаваемого в забой воздуха (при подогреве - пунктиром); на фиг. 3 - участок кольцевого трубопровода, выполненного со съемным спиральным оребрением. Устройство для регулирования температурного режима состоит из вентилятора 1, секционного вентиляционного воздуховода 2 и теплообменника, выполненного в виде петлеобразного трубопровода 3 с поворотным звеном 4, установленных внутри вентиляционного воздуховода по его длине. По петлеобразному трубопроводу 3 пропускается хладоноситель (теплоноситель). При охлаждении подаваемого в забой воздуха петлеобразный трубопровод 3 с хладоносителем устанавливается в верхней части сечения воздуховода, а при подогреве воздуха трубопровод с теплоносителем располагается в нижней части сечения воздуховода.Для увеличения интенсивности теплообменных процессов (эффективности --г-- ч-тт регулирования температурного ) на отдельных участках кольцевой трубопровод выполнен со съемным спиральным оребрением 5. Устройство работает следующим образом. При охлаждении подаваемого воздуха трубопровод 3 с .поворотным звеном 4 монтируется в верхней части воздуховода 2, а при подогреве воздуха - в нижней части. При этом в зависимости от требуемого снижения (повыщения) температуры, типа хладоносителя (теплоносителя), количества подаваемого воздуха, длины тупикового забоя и других параметров устанавливается требуемое число секций съемного спирального оребрения 5. При движении воздуха по вентиляционному воздуховоду 2 происходит теплообмен между поверхностью кольцевого трубопровода и воздухом, для повыщения интенсивности которого на отдельных участках кольцевого трубопровода устанавливаются съемные секции спирального оребрения. Длина участков оребрения определяется предварительным прямым тепловым расчетом и окончательно проверяется непосредственным измерением температуры воздуха в призабойном пространстве. По мере продвнгания забоя наращиваются вентиляционный воздуховод и одновременно кольцевой трубопровод путем демонтажа поворотного звена 4, установки дополнительных отрезков трубопровода и последующего монтажа поворотного звена 4. Если температура воздуха в забое превыщает нормативную величину, устанавливаются дополнительные секции съемного спирального оребрения 5. При охлаждении подаваемого воздуха кольцевой трубопровод с хладоносителем (холодной водой) располагается в верхней части сечения воздуховода, а при подогреве воздуха трубопровод с теплоносителем (горячей водой) располагается в его нижней части. Такое расположение усиливает конвекцию воздуха, а следовательно, в значительной мере увеличивает и интенсивность теплообменных процессов. Поскольку охлаждение либо подогрев воздуха в выработке ведется на всей длине вентиляционного воздуховода, то для эффективного регулирования температуры по даваемого в забой воздуха достаточно небольшой разницы температур хладо- либо теплоносителя и воздуха. Указанное расположение петлеобразного трубопровода позволяет плавно регулировать температуру подаваемого воздуха, снизить энергетические затраты и свести к минимуму холодо- и теплопотери. Например, для охлаждения подаваемого воздуха в качестве хладагента возможно использование воды горных ледниковых рек. При подогреве воздуха в условиях вечной мерзлоты теплоноситель (горячая вода) может также использоваться для различных технологических целей (пылеподавления при бурении шпуров и ведения взрывных работ, приготовления бетонной смеси, противопожарных целей и т. п.). Использование предлагаемого устройства для регулирования температурного режима тупиковых горных выработок позволяет в значительной мере повысить эффективность и плавность регулирования температуры, упростить технологию проведения горных выработок и за счет отказа от дорогостоящего специального оборудования (холодильных машин, калориферов, кондиционеров) получить годовой экономический эффект 50000 руб/км горной выработки. Плавность изменения температуры подаваемого воздуха создает приемлемые температурные условия по всей длине выработки и позволяет избежать простудных заболеваний горнорабочих, характерных при использовании локальных холодильных (калориферных) устройств.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА В ТУПИКОВЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ, содержащее секционный вентиляционный воздуховод, вентилятор и теплообменник, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности регулирования температуры воздуха, подаваемого в забой, теплообменник выполнен в виде петлеобразного трубопровода, установленного внутри секционного вентиляционного воздуховода по всей его длине, при этом трубопровод снабжен спиральным оребрением, установленным с возможностью установочного продольного перемещения по трубопроводу. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью интенсификации теплообмена между хладоносителем и воздухом при его охлаждении, петлеобразный трубопровод размещен в верхней части поперечного сечения вентиляционного воздуховода. ш (Л 3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, с целью интенсификации теплообмена- между теплоносителем и воздухом при его нагревании, кольцевой трубопровод размещен в нижней части поперечного се чения вентиляционного воздуховода.

S

I

Фиъ.