Устройство для проветривания карьера Советский патент 1992 года по МПК E21F1/00 

Из источников патентной информации известно мобильное проветривающее устройство, включающее в себя гибкий трубопровод, подвешенный на аэростате с помощью канатных растяжек, причем с возможностью канатного подтягивания нижней части трубопровода вверх на время взрывных работ в карьере. Поток проветривания через подвесной трубопровод осуще- ствляется с помощью мобильной вентиляционной установки за счет создаваемого ею скоростного давления воздуха.

По числу общих признаков и достигаемому результату указанное устройство принято за прототип.

Недостатками прототипа являются однонаправленный поток проветривания снизу вверх, который для условий открытого зонального проветривания менее эффективен, чем охлажденный и значит более плот- ный поток сверху вниз, а также сравнительно небольшая производительность из-за технической ограниченности мощности вентиляционной установки со

скоростным напором при значительном расходе электроэнергии в течении всего процесса проветривания.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства за счет обеспечения реверсивного режима его работы.

Поставленная цель достигается тем, что известная конструкция подвесного гибкого трубопровода, имеющего ряд колец жесткости и подвешенного на аэростате с помощью канатных растяжек на лебедках, а также средств управления длиной трубопровода, согласно изобретению, эта конструкция снабжена пневмобаллоном, соединенным с нижним концом трубопровода и стягивающими поясами, закрепленными на концах трубопровода, при этом аэростат и пневмобаллон выполнены с осевыми каналами, к стенкам которых прикреплены концы трубопровода, а приспособление управления аэростатом и трубопроводом снабжено муфтами, закрепленными на канатах и упорами, закреплен ч

о

ш

ными на концевых частях отвесных струн канатов, причем канаты одними концами соединены с лебедками, размещенными на дне карьера, а другими - с лебедками, размещенными на бортах карьера, а с аэростатом - через блоки, кроме того, муфты соединены со стягивающими поясами трубопровода и установлены с возможностью продольного перемещения по канату и поочередного взаимодействия с упорами при перемещении канатов.

Указанные отличительные признаки отвечают критериям Новизна и Существенные отличия.

На фиг.1 показано устройство в рабочем положении; на фиг.2 - стартовое положение устройства при начале запуска восходящего потока; на фиг.З - стартовое положение устройства перед началом запуска нисходящего потока.

Устройство для проветривания карьера включает в себя пленочный трубопровод 1, закрепленный верхним обрезом на торро- идном аэростате 2 по его внутреннему периметру.

Нижний обрез трубопровода 1 аналогично скреплен с другим торроидным газонаполненными баллоном 3. Пневмобаллон 3 опирается на фиксаторы высоты, например в виде мачт 4. Трубопровод 1 в верхней и нижней части имеет по одному специальному поясу 5, оборудованному проушинами 6, с отверстиями для петлевых канатов 7. Петлевые канаты 7 охватывают в свободном состоянии трубопровод 1 по окружности и связаны с несколькими короткими тросиками-поводками 8. Свободные концы поводков 8 связаны с муфтами 9,через которые в свою очередь свободно пропущены отвесные струны канатов 10. Канаты 10 перекинуты через блочки 11, закрепленные на оболочке аэростата 2, при этом наклонные их струны крепятся на лебедках 12, установленных на бортах карьера 13, а отвесные струны канатов 10 свободно проходят через верхние муфты 9, промежуточные муфты 14, рассредоточенные по высоте трубопровода на поясах жесткости 15, через нижние муфты 9, через муфты 16, крепящиеся на пнев- мобаллоне 3, и затем крепятся свободными концами на лебедках 17 на дне карьера. В верхней и нижней зоне отвесной ветви канатов 10 имеются по одному упору 18. Верхние упоры 18 свободно проходят через желоба блоков 11, Нижние упоры 18 свободно проходят через отверстия муфт 16. Однако ни верхние, ни нижние упоры 18 не проходят через муфты 9.

Для создания восходя щего потока устройство запускается в работу следующим

образом, В положении фиг.2, в котором трубопровод собран в виде гармошки с опи- ранием через пневмобаллон 3 на мачты 4, а аэростат 2 притянут к мачтам 4 канатами 10,

лебедки 17 и противодействующая им подъемная сила аэростата 2 стянули петлевым канатом 7 посредством верхних упоров 18, муфт 9 и поводков 8 течение трубопровода 1 в герметичный узел. Наклонные же струны

0 канатов 10 к лебедкам 12 натянуты с меньшей силой, контролируя положение трубопровода в горизонтальной плоскости.

В таком силовом взаимодействии между аэростатом 2 и лебедками 12 и 17 осуще5 ствляется подъем трубопровода 1 вверх.

На подъеме лебедки12сматывают с себя канаты 10 с небольшим провисом наклонных струн, а натяжение вертикальных струн канатов 10, сматывающихся с лебедок 17,

0 контролируется подъемной силой аэростата 2,

В результате гармошка будет растягиваться при ее неподвижном открытом нижнем конце с пневмобаллоном 3 с заса5 сыванием через его осевой канал теплого воздуха по принципу воздушного колокола.

В крайнем верхнем положении аэростата 2 трубопровод 1 полностью распрям0 ляется, при этом лебедки 12 переключаются на намотку, а лебедки 17 продолжают смотку еще небольшой длины канатов 10, после чего тормозятся.

В этот период упоры 18 поднимаются

5 вверх относительно муфт 9 и этим освобождают петлевой канат 7. В результате сила тяжести трубопровода 1 раздвигает стянутое сечение и передается непосредственно на аэростат 2, при этом его резерв подъем0 ной силы контролируется канатами 10 через блоки 11. Одновременно нижние упоры 18, смотавшись вместе с канатами 10 с лебедок 17, подошли снизу к муфтам 16. С раскрытием воздушного колокола, достав5 ленный в более теплый приземный воздух, несмотря на некоторые адиабатное снижение начальной температуры, за счет разницы сил тяжести (давлений) столбов воздуха в трубопроводе и окружающей стандартной

0 атмосферы обеспечивает стабильный восходящий поток в режиме естественной тяги. Создание нисходящего потока выполняется из положения фиг.З, которое достигается из положения фиг.1 при одновременной рабо5 те лебедок 17 на разматывание каната 10, а лебедок 12 на точно такое же наматывание. Синхронность их работы обеспечивает стабильность положения аэростата 2 по высоте и буксировку нижнего конца трубопровода 1с пневмобаллоном 3 нижними упорами 18

посредством муфт 9, поводков 8 и затянутого петлевого каната 7. Для запуска нисходящего потока согласно фиг.З лебедки 17 наматывают, а лебедки 12 синхронно сматывают канат 10. Аэростат 2 остается непод- вижным, а пневмобаллон 2 с гармошкой опускается вниз со стянутым сечением трубопровода 1. Воздушный колокол с удлиняющимися вниз стенками засасывает холодный воздух с высотой отметки и до- ставляет его вниз. Внизу раскрытие колокола может осуществиться, например, под действием тяжести баллона 3. Раскрытие колокола будет сопровождаться нарастающим нисходящим потоком более холодно- го воздуха, чем окружающий приземный в соответствии с аналогичными условиями, образующими естественную тягу на шахтах, или вертикальные атмосферные течения.

Согласно источнику естественная тяга определяется на практике и их значения перепада удельных давлений двух сравниваемых столбов воздуха - в трубопроводе и равного по высоте столба открытой атмосферы.

В соответствии с методикой расчета естественной тяги (1) ее депрессия определится: для трубопровода высотой более 100 м:

he (Pi-P2)./3,

где Pi - барометрическое давление открытого столба.

Р2 - давление столба воздуха в трубопроводе,

/ - коэффициент на высоту трубопро-

вода (I+TTJODO); q Ро Н

р

Rr -Т

-,даПа,

ер

Р2

-II

Р -Т11 Кг I ср

t3 -t4

-,даПа,

где Ро - атмосферное давление;

Н - высота трубопровода;

Rr- газовая постоянная, (287-1 Дж/кг°К);

- средняя температура открытого столба воздуха по высоте

Т1сР

ti°C - температура воздуха снизу трубопровода ,

ta°C - тоже вверху трубопровода

q Ро Н

273 .

1з°С-температура внизу восходящего потока (для наших условий)

t4°C - температура воздуха в верху потока , обычно ниже в среднем на 0,4°С на каждые 100 м высоты.

0 5

0 5

0

5

0

0

5

Производительность установки определяется:

Q Vhe/Rrp, м3/с ,

где RTp - аэродинамическое сопротивление пленочного трубопровода, к/ (для трубопм и Dy 15 м, RTp

ровода Н 1000 0.00000064 к/г).

Использование изобретения, например с указанными геометрическими параметрами позволит обеспечивать интенсивное проветривание открытых горных работ, при этом производительность естественной тяги может достигать нескольких тысяч м3/с, а энергия затрачивается только во время работы лебедок, запускающих поток в ту или иную сторону.

Работа установки позволяет не снижать окружающую температуру воздуха в карьере зимой, создавая восходящий поток, и охлаждать воздушный бассейн карьера в жаркое время нисходящим потоком проветривания. При этом нисходящий поток, более эффективно проветривает карьер вытеснением более холодным воздухом карьерного загрязненного воздуха, в то время как восходящий поток может подсасывать большое количество чистого воздуха.

Формула изобретения

Устройство для проветривания карьера, включающее гибкий трубопровод с поперечными кольцами жесткости, соединенный верхним концом с аэростатом, приспособление управления аэростатом и гибким трубопроводом, выполненное в виде лебедок, установленных на бортах и дне карьера, и канатов, соединенных с барабанами лебедок, аэростатом и гибким трубопроводом с помощью кольцевых крепежных элементов, закрепленных по высоте гибкого трубопровода, отл и ч а ю ще ее я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет обеспечения реверсивного режима его работы, устройство снабжено пневмобаллоном, соединенным с нижним концом гибкого трубопровода и стягивающими поясами, закрепленными на концах гибкого трубопровода, при этом аэростат и пневмобаллон выполнены с осевыми каналами, к стенкам которых прикреплены концы гибкого трубопровода, а приспособление уп-. равления аэростатом и гибким трубопроводом снабжено муфтами, закрепленными на канатах, и упорами, закрепленными на концевых частях канатов, причем канаты одними концами соединены с лебедками, размещенными на дне карьера, а другими - с лебедками, размещенными на бортах карьера, а с аэростатом - через блоки, кроме того муфты соединены со стягивающими

поясами гибкого трубопровода и устэновле- ния по канату и поочередного взаимодейст- ны с возможностью продольного перемеще- вия с упорами для перемещения канатов.

Использование: области проветривания карьеров. Устройство содержит гибкий трубопровод с кольцами жесткости, аэростат с осевым каналом. Нижний конец гибкого трубопровода соединен с пневмобаллоном, имеющим осевой канал Приспособление для управления аэростатом состоит из лебедок, канатов, муфт, закрепленных на канатах, и упоров. Муфты соединены со стягивающими поясами гибкого трубопровода. Для создания потоков стягивается верхний или нижний конец трубопровода, а аэростат или пневмобаллон перемещаются по высоте карьера. 3 ил.

S/S//S /// /// /S/ f/S frr frS rff fS/

Щиг.1

Я

(Риг. 2

Ю