Устройство для тушения подземных пожаров газомеханической пеной Советский патент 1985 года по МПК E21F5/02 

. Изобретение относится к горной промьшшепности, может быть использов но для тушения пожаров в горных выработках шахт и рудников, а также проветриваемых туннелях, и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 1054551. Цель изобретения - снижение потерь раствора пенообразователя путе обеспечения автоматического регулирования угла распыла факела раствор пенообразователя при изменении площ ди проходного сечения кольцеобразной накладки. На фиг. 1 изображена предлагаемо устройство, установленное в горизон тильиой горной вьгработке, при скоро ти потока газа, соответствующей мин мально допустимой Правилами безопа ности Б угольных и сланцевых шахтах (ПБ), вид сбоку, разрез; на фиг. 2 - то же, вид со стороны накладки при скорости потока газа, соответствующей минимально допустимой ПБ; на фиг. 3 - то же, при скорости потока газа, соответствующей максимально допустимой ЛБ, вид сбоку, разрез; на фиг. 4 - то же, вид со стороны накладки при скорости потока газа, соответствующей максимально допустимой ПВ. Предлагаемое устройство состоит из газонепроницаемой перемычки 1 с осевым отверстием, в котором уста новлена пеногенераторная сетка 2, перекрывающей эту сетку кольцеобраз ной накладки 3 и распьшителя 4, снабженного тангенциальными каналами 5, камерой 6 закручивания и соплом 7 с введенным в него профилированным клапаном 8, соединенным с тягой 9. Перекрывающие один друго го лепестки, образующие накладку 3, большими основаниями шарннрно закреплены на перемычке, с возможность отклонения по ходу потока газа. Для удержания лепестков у сетки к их меньшим основаниям прикреплены упругие элементы 10, свободные конц которых на оси устройства.соединены в узел, в свою очередь соединенный с тягой 9. Устройство работает следующим -образом. Поперечное сечение горной вьфабо ки перекрывают газонепроницаемой перемычкой 1 таким образом, чтобы кольцеобразная накладка 3 распола292галась со стороны очага пожара, а распылитель 4 находился на свежей струе. При этом-поток газа, набегая на лепестки накладки 3, вызывает возникновение воздействующих на них гидроаэродинамических сил, величина которых прямо пропорциональна скоростному напору и, следовательно, V2 квадрату скорости потока Кд С8рг-, где р - плотность газа; V - скорость потока газа относительно лепестка; S - площадь проекции поверхности лепестка на нормаль к вектору скорости (миделевое сечение); С - коэффициент сопротивления. За счет этих сил каждый из лепестков, преодолевая силу сопротивления упругого элемента 10, повора-: чивается вокруг шарнирно закрепленного основания и отклоняется i от сетки, что приводит к увеличению площади проходного сечения кольцеобразной накладки 3 и, следовательно, рабочей площади пеногенераторной сетки 2. Это увеличение будет происходить до уравновешивания гвдроаэродиНамических сил и сил сопротивления, которое, благодаря соответствующему подбору упругихэлементов, наступит при достижении скорости потока газа 6-7 м/с, т.е. оптимальной скорости газа через рабочий участок сетки 2, обеспечит вающей удовлетворительное протекание процесса пенообразования. При отклонении лепестков кольце- образной накладки 3 от пеногенераторной сетки 2 узел скрепления упругих элементов 10 переместится вдоль горизонтальной оси устройства в направлении от сетки и при помощи тяги 9 -выдвинет профилированный клапан 8 из сопла 7 распылителя 4. Это приведет к увеличению геометрической характеристики распьшителя (соотношение размерами сопла, камеры закручивания и входных каналов) и, как следствие, возрастанию угла распьша факела раств.ора пенообразователя . Соответствующий подбор профиля клапана и величины его перемещения обеспечит получение необходимого угла распьта факела, а именно угла, при котором площадь живого сечения струи у сетки Sjj ir-L2tg2, где L - расстояние между распылителем и сеткой, обугол распьша факела, равна площади проходного сечения кольцеобразной накладки Sp, и исключается набрызг раствора на накладку. В дальнейшем, при продвижении пены по горной выработке к очагу пожара и, следовательно, увеличении длины пенной пробки, гидравлическое сопротивление выработки будет возрас тать, что приведет к снижению в ней расхода газа и уменьшению его скорости на-пеногенераторной сетке 2, а значит и уменьшению гидроаэродинамических сил взаимодействия потока с лепестками накладки 3. При снижени скорости потока газа до значения, меньшего оптимальной скорости пенообразования (6-7 м/с), силы упру гих элементов 10 превысят гидроаэродинамические силы и лепестки, поворачиваясь вокруг шарнира закрепленных оснований начнут прижиматься к сетке 2, что приведет к уменьшению площади проходного сечения кольцеобразной накладки 3 и рабочей площади сетки 2, а значит соответствующему увеличению скорости газа на последней. Вместе с тем прижатие лепестков накладки 3 к сетке 2 вызовет перемещение вдоль горизонтальной оси устройства узла скрепления упругих элементов 10 в направлении к сетке и вдвигание при помощи тяги 9 профилированного клапана 8 в соплр 7 распылителя 4. Это обеспечит уменьшение геометрической характеристики распылителя, а также угла распьша факела раствору, пенообразователя и сохранение равенства живого сечения его 1 94 струи у сетки площади проходного сечения кольцеобразной накладки. Уменьшение площади проходного сечения кольцеобразной накладки 3, увеличение скорости газа на сетке 2, вдвигание клапана 8 в сопло 7 и уменьшение угла распьша факела раствора будут происходить до уравновешивания сил упругих элементов и гидроаэродинамических сил, которое наступит при достижении скорости газа на пеногенераторной сетке значения, обеспечивающего устойчивое образование газомеханической пены и продвижение ее по выработке к очагу пожара, а также отсутствии набрызга раствора пенообразователя на кольцеобразную накладку. Наличие в предлагаемом устройстве распьтителя, снабженного профилированным клапаном, установленньм в его сопле и соединенным при помощи тяги с узлом скрепления упругих элементов, позволяет автоматически регулировать угол распьша факела раствора пенообразователя в зависимости от изменения площади проходного сечения кольцеобразной накладки и поддерживать равенство последней с.площадью живого сечения струи раствора у сетки, что обеспечивает на протяжении всего времени работы устройства устойчивый режим образования газомеханической пены при отсутствии набрызга раствора на накладку, благодаря чему потери раствора пенообразователя в предлагаемом устройстве по сравнению с известным снижаются примерно в 2 раза.

Фиг.З

ФиеЛ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРОВ ГАЗОМЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕНОЙ по авт. св. № 1054551, отличающееся тем, что, с целью снижения потерь раствора пенообразователя путем обеспечения автоматического регулирования угла распыла факела раствора пенообразователя при изменении площади проходного сечения кольцеобразной накладки, распьшитель снабжен клапаном, соединенным при помощи тяги с узлом скрепления упругих элементов. (Л оо ел 1ч9