Устройство для предохранения гибкого вентиляционного воздуховода от механических повреждений при пуске вентилятора Советский патент 1993 года по МПК E21F1/08 

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при проветривании тупиковых выработок горных шахт и рудников с помощью вентиляционных труб, а также может найти применение в других областях промышленности, где требуется смягчить темп нарастания давления и расхода, возникающий при пуске вентиляторов, газовоздуходувок, и т.д.

Известны устройства предохранения гибких воздухопроводов от механических повреждений при пуске вентилятора включающие корпус с шарнирно - закрепленным внутри шибером, камеру, жесткие верхние и нижнее основания и боковые стенки и закрепленную на корпусе нижним основанием, также гибкую тягу, одним концом соединенную с шибером через отверстие в корпусе и нижнее основание камеры с подвижным элементом камеры, отличающееся тем, что, с целью обеспечения надежности работы в стесненных условиях по высоте горных выработок, боковые стенки камеры установлены с возможностью продольного перемещения между верхним и нижним основаниями и соединены между собой и другим концом гибкой тяги, при этом верхнее и нижнее основания выполнены с упорами (1).

Такое устройство громоздко, обладает значительными габаритными размерами и металлоемкостью. Выполнение рабочего элемента устройства в виде камеры с возможностью перемещения в горизонтальном направлении (как указано на фигуре), поршней не может обеспечить заявленной в формуле надежности работы без увеличения материалоемкости конструкции, обеспечивающую требуемую жесткость, что весьма

XI 00 Ю VJ Ю Ч)

проблематично осуществить для условий горных выработок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для предохранения гибких вентиляционных трубопроводов от механических повреждений при пуске вентилятора, содержащее корпус с шарнирно установленным в нем шибером и снабженное камерой имеющей верхнее и нижнее основания;.боковая поверхность которой выполнена гофрированной, и гибкой тягой, при этом камера своим нижним основанием жестко закреплена на корпусе устройства, а гибкая тяга пропущена через отверстие, выполненное в нижнем основании камеры и стенке корпуса устройства, контактирующей с нижним основанием камеры, одним концом соединена с верхним основанием камеры, а другим - со свободным концом шибера, который в свою очередь установлен под острым углом к направлению движения воздушного потока и выполнен с дросселирующим отверстием (2).

Недостатком такого устройства является сравнительно ограниченная работоспособность, значительные габариты и достаточно большая металлоемкость.

Использование в устройстве по (2) в качестве управляющего элемента шибера с подвеской в одном из его концов не позволяло с высокой технологичностью использовать большую часть его хода в условиях когда общее время поворота шибера было сравнительно большим.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности работы устройства, уменьшения его габаритов и материалоемкости.

Эта цель достигается тем, что устройство для предохранения гибкого вентиляционного воздухопровода от механических повреждений при пуске вентилятора снабжено закрепленным внутри корпуса ограни- чителем поворота шибера, а шибер выполнен в виде полого мотылькового дросселя с расположенной внутри него эластичной емкостью, наполненной жидкостью, при этом ось вращения шибера размещена на его наружной поверхности и смещена относительно его центра тяжести в сторону вентилятора, а дроссельное отверстие размещено ниже эластичной емкости в исходном положении шибера со стороны набегающего газового потока.

Новым в предлагаемом устройстве является наличие закрепленного внутри корпуса ограничителя поворота шибера, а шибер выполнен в виде полого мотылькового дросселя с расположенной внутри него

эластичной емкостью, наполненной жидкостью, при этом ось вращения шибера размещена на его наружной поверхности и смещена относительно его центра тяжести,

а дроссельное отверстие размещено ниже эластичной емкости в исходном положении шибера со стороны набегающего потока.

По предварительным данным на одной установке лишь за счет экономии черного

металла (по сравнению с (2) расход металла в 4-5 раз меньше, а уменьшение затрат на изготовление составляет более 100 руб экономии в год.

Выполнение устройства для предохранения гибких воздухопроводов от механических повреждений при пуске вентилятора с рабочим органом в виде мотылькового полого дросселя с дроссельным отверстием в нем и с наполненной жидкостью эластичной

емкостью при смещении оси вращения дросселя относительно центра тяжести в сторону вентилятора при размещении дроссельного отверстия ниже свободного конца эластичной емкости со стороны набегающе

го газового потока позволяет повысить работоспособность, т.к. при этом отсутствуют какие либо трущиеся или крепежные узлы. Устройство стало проще (число элементов уменьшилось до предела по сравнению с

известными), кроме того, устройство стало более совершенным технологично.

Уменьшение габаритов обусловлено использованием в качестве регулятора мотылькового дросселя с осью вращения

примерно посредине его длины. У устройства по (2) была гофрированная гибкая камера, габариты которой определялись требуемым для поворота шибера усилием и равнялись 1,7; 2,0; 2,3м и для труб диаметром соответственно9,6; 0,8 и 1,0 м.

Гибкая гофрированная камера была внешней. Предлагается внутренняя эластичная емкость спрятанная внутри полого дросселя, ее габариты составляют 1/2 1/3 диаметра корпуса устройства.

Снижение металлоемкости у предлагаемого устройства очевидно, т.к. собственно к устройству можно отнести лишь полый дроссель с осью вращения (длина корпуса

не играет существенной роли). Наличие небольшой длины корпуса круглой или иной формы не влечет какого-либо значительного увеличения расхода металла. Ведь это канал для воздуха с предельно тонкими стенками

и длиной I d/sin а где d - характерный размер, например, диаметр воздухопровода, м. а а - угол наклона дросселя. Предполагается, что а 45-50°. Длина металлического корпуса, как известно из инжемерной практики, может быть уменьшена до величины 200-250 мм независимо от диаметра стыкуемого с устройством воздухопровода.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволит обеспечить плавное наполнение воздухом (газом) гибкого воздухопровода при пуске вентилятора, т.е. повысить работоспособность такого рода устройства при снижении габаритов и мате- риалоемкости.

На фиг. 1 и фиг. 2 изображены схемы устройства для предохранения гибких воздухопроводов от механических повреждений при пуске вентилятора.

. На фиг. 1 показано исходное положение -дроссель закрыт, а на фиг. 2 -дроссель размещен в положении открыто.

Устройство включает корпус 1, ось 2, полый дроссель 3, эластичную емкость 4, дроссельное отверстие 5, рабочую жидкость .6, ограничитель поворота 7.

. .На фиг. 1 изображена схема устройства при положении дросселя закрыто. Жидкость в эластичной емкости размещается в полом дросселе со стороны дроссельного отверстия. При этом центр тяжести системы полый дроссель - жидкость размещен ниже и слева от оси вращения (если вентилятор размещен слева).

На фиг. 2 изображена схема устройства при положении дросселя открыто. Жидкость в эластичной емкости переместилась по длине полого дросселя в сторону противоположную дроссельному отверстию и центр тяжести системы сместился от оси вращения полого дросселя в том же направлении.

Расположение дроссельного отверстия на внешней стороне полого дросселя. Со стороны набегающего потока ниже эластичной емкости (ее нижнего края в положении дросселя закрыто)обеспечивает нормальное (свободное) поступление воздуха от работающего вентилятора в полость полого дросселя под эту емкость. В результате на эластичную емкость возрастает давление или наоборот, падает если внешней стороны давление воздуха (газа) меньше, т.е. свободно (с учетом сопротивления отверстия) выходит воздух.

При другом размещении дроссельного отверстия, например, выше конца эластичной емкости процесс прямого и обратного истечения будет или невозможен или весьма ограничен.

Собственно дросселирующее отверстие выполнено с возможностью регулирования его аэродинамического сопротивления за счет изменения величины площади

поперечного сечения. Последнее позволяет изменять время поворота дросселя.

Ось вращения полого дросселя размещена таким образом, что центр тяжести системы дроссель-жидкость (в емкости) расположены со стороны набегающего потока при положении закрыто и в том же время центр тяжести только полого дросселя (без массы жидкости) размещен от оси

0 вращения с противоположной от указанного положения. Именно такое распределение сил тяжести и реакции сил в точке подвески (оси вращения), позволяет обеспечить наибольшую работоспособность устройства,

5 т.к. достаточно сравнительно небольшого перемещения небольшой массы жидкости относительно своего первоначального (закрытого) положения как дроссель начнет поворачиваться, т.е. переходить из положения

0 закрыто в положение открыто, обеспе- чйвая заданное поступление воздуха (газа) в воздухопровод.

Благодаря ограничителю поворрта 7 дроссель располагается в положении оказы5 вающем минимальное аэродинамическое сопротивление перемещаемому потоку и, кроме того обеспечивает положение дросселя при котором возможно перетекание жидкости в первоначальное (исходное) по0 ложение вблизи дроссельного отверстия полого дросселя и, значит, возвращение дросселя в положение закрыто.

Дроссельное отверстие 5 выполнено с возможностью изменения площади попе5 речного сечения. ... .

Работа устройства заключается в следующем.

В исходный период, когда вентилятор не работает эластичная емкость 4 с жидко0 стью б располагается в нижней части (передней половине) полого мотылькового дросселя 4. При этом центр тяжести системы дроссель-жидкость будет располагаться со стороны набегающего потока (слева и

5 ниже оси вращения 2 дросселя).

После пуска вентилятора внезапного наполнения за дросселем в воздухопроводе не произойдет, т.к. доступ воздуху будет перекрыт дросселем. При этом развивае0 мый вентилятором напор создает избыточное давление с внешней стороны полого дросселя по сравнению с давлением в полости полого дросселя Под эластичной емкостью, Благодаря наличию в полом дросселе

5 дроссельного отверстия 5 воздух начинает поступать в полость дросселя, а давление под емкостью 4 с жидкостью 6 повышается. По мере нарастания давления (обычное всем знакомое дросселирование) в полости эластичная емкость с жидкостью начнет

подниматься, а значит, будет смещаться центр тяжести подвижной системы полый дроссель-жидкость по отношению к оси вращения.

Поскольку процесс заполнения полости внутри дросселя воздухом будет происходить в нужном, определяемом размером дроссельного отверстия темпе, то и поворот дросселя, т.е. наполнение воздухопровода будет осуществляться в том же заданном темпе, и, следовательно, нарушений целостности воздухопровода не будет, если вначале поворот дросселя будет осуществлять весьма медленно, то по мере перемещения жидкости по внутренней полости дросселя дальнейший поворот будет происходить быстро, т.е. именно так как необходимо для нормального близкого к закону прямо пропорционального регулирования темпе.

Именно в этом состоит главная составляющая повышения технологической работоспособности, а именно сделать процесс наполнения воздухопровода возможным более плавным и близким к закону прямой пропорциональности, т.е. все известные регуляторы при постоянной скорости движения регулируют лишь в начале поворота. Поворот дросселя очерчен ограничителем поворота 7, который дроссель в наиболее удобном для работы устройства положении. Дроссель в положении открыто будет иметь некоторый наклон в сторону набегающего потока и одновременно оказывать ему минимальное аэродинамическое

сопротивление.

При внезапном или каком-либо другом снятии напряжения с обмоток электродвигателя вентилятора, и значит, остановке последнего в результате того, что дроссель имеет некоторый угол в сторону вентилятора, эластичная емкость с жидкостью под действием силы тяжести начнет перетекать в переднюю часть полого дросселя, т.к. через определенный промежуток времени давление в полости дросселя и вне его вы- равняются и, значит, емкость с жидкостью смогут занять исходное положение, а дроссель возвратиться в состояние закрыто,

т.е. будет готовым к дальнейшим работам или новому циклу.

Использование: при проветривании тупиковых выработок шахт и рудников с помощью вентиляционных труб. Сущность изобретения; устройство содержит корпус, шибер, шарнирно установленный на оси вращения, размещенной на его наружной поверхности и смещенной относительно его центра тяжести в сторону вентилятора, дроссельное отверстие шибера. Шибер выполнен в виде полого мотылькового дросселя с расположенной внутри него эластичной емкостью, наполненной жидкостью, которая не перекрывает дроссельное отверстие шибера. 2 ил.

Формула изобретения Устройство для предохранения гибкого вентиляционного воздуховода от механических повреждений при пуске вентилятора, работающего на нагнетание, включающее корпус и шибер, шарнирно установленный на оси вращения под острым углом к направлению потока и имеющим дроссельное отверстие, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, уменьшения его габаритов и мате- риалоемкости, устройство снабжено

закрепленным внутри корпуса ограничителем поворота шибера, а шибер выполнен в виде полого мотылькового дросселя с расположенной внутри него эластичной емкостью, наполненной жидкостью, при этом ось вращения шибера размещена на его наружной поверхности и смещена относительно его центра тяжести в сторону вентилятора,

а дроссельное отверстие размещено ниже эластичной емкости в исходном положении шибера со стороны набегающего газового потока.

Фиг