Устройство для проветривания карьера Советский патент 1993 года по МПК E21F1/08 

Изобретение относится к средствам проветривания глубоких карьеров и может применяться для очистки и кондиционирования атмосферы над промышленными площадками, .населенными пунктами, стадионами, а также может применяться для привода ветряных электрогенераторов.

Цель изобретения -. расширение области использования устройства.

Подвеска гибкого трубопровода к подъемным средствам через жесткий торроид, который позволяет перемещать одну часть трубопровода относительно другой, обеспечивает значительное изменение высоты трубопровода и позволяет стабилизировать мощность потока при меняющихся погодных и сезонных температурах, а также нейтрализовать естественные вертикальные

течения воздуха в приземном слое атмосферы.

Новые средства одноканатного управления запускам устройства в работу по оси трубопровода обеспечивают не только возможность менять высоту трубопровода вальцовкой его стенок через торроид, но и позволяют установить в сечении трубопровода ветротурбину для выработки электрического тока.

На фиг.1 дан общий вид устройства в разрезе в момент окончания запуска восходящего потока с помощью аэростата; на фиг.2 - общий вид устройства в разрезе в момент окончания запуска нисходящего потока с помощью аэростата; на фиг.З - пример подвески трубопровода на восходящем потоке с помощью парашюта; на фиг.4 .-00

о

00

о о

ND

(

пример запуска устройства с парашютной подвеской; на фиг.5 - общий вид конвектив- ной установки с аэростатной подвеской, оборудованной турбогенератором; на фиг.б - общий вид установки с парашютной подвеской, оборудованной турбогенератором; на фиг.7 - торроид, вертикальный разрез; на фиг.8 - пример выполнения узла пережима внутреннего трубопровода; на фиг.9 - пример выполнения турбогенераторной установки.

Устройство для создания конвективко- го потока включает в себя полимерно-пленочный трубопровод 1, подвешенный к аэростату 2 с помощью блочков 3 на легких (нейлоновых) канатах 4, крепящихся на лебедках 5. При этом свободные концы канатов 4 крепятся на стёклопластиковых обоймах б рассредоточено и коаксиально охватывают.участки стеклрпластикового торроида 7,. периметр которого равен периметру трубопровода 1. Через торроид 7 перевальцован трубопровод 1 внутрь себя, при этом оба конца его снабжены усиливающими поясами - внутренним 8 и внешним 9, на которых соответственно закреплены отвесные легкие канаты 10 и 11 на лебедках 12 и 13, Внутренний усиливающий пояс 8, кроме того, снабжен проущинами 14 с пропущенным через них петлевым канатом 15 по периметру пояса (фиг.4). В нескольких местах по периметру каната 15 крепятся расчалки 16, сходящиеся в одном узле крепления на центральном канате 17, который крепится на лебедке 18.

В створе с канатом 17 под трубопроводом смонтирована дополнительная лебедка 19, снабженная прицепным устройством, например, в виде прижимного хомута 20. Сопрягающиеся поверхности обойм 6, пленки трубопровода 1 и торроида 7 в щпо- вом взаимодействии используют простое скольжение пленки между обоймой и поверхностью торроида, причем коэффициент трения не превышает 0,08.

В модификации конвективной установки с парашютной подвеской вместо аэростата используется парашют 21, но такая установка может использовать только восходящий поток по трубопроводу 1. Блочки 3 в данной модификации играют регулирую: щую роль силы взаимодействия восходящего потока с парашютом 21.

Для установки в рабочее положение трубопровода 1 с помощью парашюта 21 используется расходуемый разовый объем легкого или нагретого газа, например водо- родно-аммиачной смеси из газового баллона 22 или другого источника. При этом подъемная сила, действующая изнутри трубопровода до момента его раскрытия в верхней точке, сжимает внутренний трубопровод на всей его длине в жгут 23.

В модификации установки с электрогенератором как с аэростатной, так и с парашютной подвеской под трубопроводом 1, устраивается конусный обтекатель 24, в вершине которого монтировано турбинное колесо 25 различной конструкции с помощью

кольцевой втулки 26, связанной жестко с зубчатым колесом 27. А колесо 27 кинематически связано с генераторами 28 тока. При этом опорой для турбоколеса 25 с втулкой 26 служит вертикальный патрубок 29 с жестко

5 посаженным на него диском 30, который служит промежуточной опорой кинематической передачи от колеса 27 к генератору 28 и одновременно опорой для обтекателя 24. j Выступающая верхняя часть патрубка

0 29 связана с поверхностью обтекателя 24 фигурной решеткой 31, отделяющей стенки трубопровода 1 от лопастей турбины 25 перед установкой трубопровода 1 в рабочее положение.

5 Для своей штатной работы по созданию мощного конвективного потока однотем- пературного воздуха по трубопроводу и использование части его энергии для получения электрического тока устройство ис0 пользует значительный перепад температур и плотностей атмосферного воздуха в естественных условиях при любой погоде и времени суток или года между приземным слоем атмосферы и слоем на высоте поряд5 ка 1-3 и более километров, При этом, с целью уменьшения аэродинамического сопротивления стенок трубопровода указанной длины, применяются соответствующие диаметры порядка 20-30 и более метров.

0 Для запуска устройства в работу трубопровод заполняется либо теплым приземным воздухом с последующим раскрытием проходного отверстия в верхнем сечении трубопровода, либо холодным высотным

5 воздухом с последующим раскрытием проходного отверстия в нижнем сечении трубопровода,

В первом случае будет получен восходящий поток, во втором - нисходящий,

0 в модификации с парашютной подвеской часть энергии восходящего потока расходуется на обезвешивание массы трубопровода, парашюта, торроида и канатов управления.

5 Перед установкой устройства в рабочее положение с аэростатной подвеской торроид 7 вместе с притянутым лебедками 5 аэростатом 2 находится непосредственно у земной поверхности; При этом канат 17 пол- ностью смотан на лебедку 18, а расчалки 16

были перед этим отцеплены от пояса усиления 8. Конец петлевого каната 15, которым стянут пояс 8 герметично, был закреплен с помощью прижимного хомута 20 на барабан лебедки 19, после чего почти весь трубопровод 1, смятый в жгут, был намотан на лебедку 19. В момент закрепления петлевого каната 15 на лебедке 19 канаты 10 были отцеплены от пояса 8, .

Установка трубопровода с аэростатной подвеской в рабочее положение начинается со сматывания канатов 4 с лебедок 5. Одновременно с лебедки 19 свободно без торможения сматывается жгут смятые стенки трубопровода 1, торроид 7 прижат к блочкам 3. Канаты 11 размотаны и зафиксированы на высоте пояса 9, достаточной для свободного всасывания воздуха снизу расширяющимся трубопроводом по мере поднятия торроида 7 вверх.

После того, как весь жгут будет смотан с лебедки 19, к петлевому канату 15 прицепляется расчалка 16 с центральным канатом 17, а к поясу 8 прицепляются канаты 10. Все канаты выполнены из легкого, но прочного материала, например, нейлона. Канат 15 отцепляется от лебедки 19. Далее аэростат 2 с торроидом 7 поднимается с подтормажи- ванием лебедки 18, а лебедка 19 отключается, при этом канаты 10 сматываются с лебедок 12 свободно без натяжения, что обеспечивает герметичность обжатия пояса 8 в узел.

Запуск трубопровода в .работу можно осуществить на различной высоте верхнего вальцованного каната 17. Для этого достаточно затормозить лебедки 12 и снять под- тормаживание с лебедки 18. После этого подъемная сила аэростата 2 раздвигает петлевой канат 15 по периметру пояса 8, а канаты 10 принимают отвесное положение вместе со стенками внутренней части трубопровода 1.

Теплый воздух, имеющий на высоте меньшую плотность, чем окружающий холодный воздух, устремляется вверх и устанавливает постоянное течение однотем пературного (теплого) воздуха. Теплопередача с окружающей средой через стенки трубопровода 1 весьма мала.

Для сохранения или задания новых параметров потока можно с помощью лебедок 12, 13 и 18 менять высоту трубопровода 1 в широких пределах и этим изменять естественный перепад температур и плотностей, в том числе при нейтрализации боковых ветровых потоков в атмосфере.

В условиях усиления горизонтальных ветров, которые могут значительно сжимать эластичный трубопровод, несколько натягивают канат 17, который расчалками 16 воздействует на петлевой канат 15 и уменьшает проходное сечение трубопровода на выходе. Получается избыточное давление внутри трубопровода, которое может противостоять наружным ветрам.

Демонтаж трубопровода, например, перед штормовой погодой осуществляется в обратном порядке, причем блочки 3 подвески аэростата позволяют максимально приблизить его к земле и закрепить. Запуск нисходящего потока осуществляется из рабочего положения, описанного выше. Для этого аэростат 2 остается постоянно на

прежней высоте. Лебедкой 18 натягивается канат 17 и пережимается пояс 8. Включаются лебедки 13 на отмотку канатов 11, а канаты 10 сматываются лебедками 12 свободно без натяжки. Внутренний трубопровод обращается в расширяющийся колокол с

всасыванием холодного высотного воздуха.

В нижней части установки тормозятся

лебедки 13 и 18, а лебедки 12 натягивают

канаты 10 и освобождают пояс 8 от обжатия

канатом 15. После этого холодный воздух, как более плотный, устремляется вниз с развитием постоянного нисходящего потока, значительно более мощного, чем восходящий.

Для противодействия боковым атмосферным ветрам применяется тот же прием G частичным пережатием теперь уже нижнего выходного сечения канатом 15 посредством натяжки центрального каната 17

лебедкой 18.

Запуск модификации с парашютной подвеской отличается тем, что вначале наружи ый участок трубопровода с поясом усиления 9.герметизируют в цилиндрических

стенках обтекателя 24, а из баллона 22 внутрь герметичного объема трубопровода 1 подается легкая газовая смесь в некотором разовом объеме, достаточном для аэростатного подъема торроида 7 со свободно

лежащим на нем парашюте 21. частью массы трубопровода и канатов.

Затем нижний пояс 9 приподнимается и легкий газ- в верхней части трубопровода

будет поднимать торроид 7, а теплый воздух свободно всасывается снизу. При достижении высоты с существенной разницей температур и плотностей воздуха естественной атмосферы всасываемый теплый воздух

включается в подъем установки совместно с легким газом.

Остальные операции совпадают по созданию только восходящего потока. Для создания нисходящего потока парашютная подвеска непригодна.

После стабилизации как восходящего, так и нисходящего потока (фиг.5), либо только восходящего потока (фиг,6) наряду с вентиляционными функциями могут быть использованы функции электростанции, для чего может предусматриваться оборудование турбинно-генераторного блока в комплексе с трубопроводным устройством мощного конвективного потока. При этом работа в нисходящем потоке имеет преимущество по мощности установки и стабильности сечения трубопровода. В этом случае пояс усиления 9 внутреннего участка трубопровода i фиксируется над турбиной 25, пройдя которую, поток с остаточной энергией растекается на поверхности земли как более холодный и плотный, чем окружающий воздух.

Проходное сечение патрубка 29 используется для пропуска каната 17 и жгута из стенок трубопровода 1 согласно описанию выше, а решетка 31 обеспечивает безопасную границу между эластичным материалом установки и лопастями турбины 25.

При восходящем потоке турбогенераторная установка вводится во всасывающий канал подвесного трубопровода, а поясом 8 с помощью лебедки 18 и каната 17 приводится площадь выходного сечения в соответствие с величиной отбираемой мощности турбиной у восходящего потока.

Это выполняется для сохранения некоторого избыточного внутреннего давления в трубопроводе 1 и, следовательно, стабильности потока при противостоянии лобовым атмосферным ветрам.

Использование изобретения позволит получать весьма мощные потоки воздуха как восходящие, так и нисходящие без дополнительных затрат энергии, кроме как на монтажно-установочные операции. При этом представляется возможным исключить влияние суточных или сезонных колебаний температур и турбулентных процессов в атмосфере на параметры потока, изменяя в широких пределах высоту трубопровода. Одновременно решается проблема стабилизации проходного сечения трубопровода при наличии горизонтальных ветровых течений воздуха.

Установка позволяет получать значительную энергетическую мощность, использ/я аккумулированную энергию солнца в атмосфере. Применение ряда таких установок в жарких местностях позволит не только обеспечивать промышленность и жилые по- селки электроэнергией, но и в значительной мере улучшать климатические условия кондиционированием воздушного бассейна с большими объемами.

Формула изобретения

1. Устройство для проветривания карьера, включающее гибкий трубопровод, соединенный верхней частью с подъемным средством, элементы управления гибким

трубопроводом в виде канатных лебедок и канатов, с помощью которых гибкий трубопровод через блоки соединен с подъемным средством, элементы регулирования поперечного сечения гибкого трубопровода в виде канатов и лебедки, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, устройство снабжено жестким то- роидом и кольцевыми обоймами, гибкий трубопровод установлен с охватом верхней

частью жесткого тороида и образованием внешней и внутренней стенок, а кольцевые обоймы соединены с элементами управления и установлены на жестком тороиде с охватом верхней части гибкого трубопровода, при этом торцы гибкого трубопровода снабжены поясами, соединенными с элементами управления, внешняя и внутренняя стенки установлены с возможностью продольного перемещения друг относительно друга, а торец внутренней части сое- динен с элементами регулирования поперечного сечения гибкого трубопровода, выполненными в виде петель, закрепленных по периметру торца внутренней

части, и стяжек, одними концами соединенных с петлями, а другими концами с канатом и лебедкой, расположенными соосно с гибким трубопроводом.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что оно снабжено ветротурбиной, установленной в проходном сечении гибкого трубопровода.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью расширения области применения при создании восходящего потока, подъемное устройство выполнено в виде парашюта.

2608081

Редактор Т. Федотов

Составитель Е. Гумен ни ков :

Техред М.МоргенталКорректор

Использование: проветривание карьеров, очистка и кондиционирование атмосферы над промышленными предприятиями. Сущность изобретения: устройство.состоит из гибкого трубопровода, охватывающего верхней частью жесткий тороид и имеющего наружную и внутреннюю стенки. Тороид закреплен на подъемном средстве через блоки. Элементы управления выполнены в виде канатов и лебедок. Элементы регулирования поперечного сечения выполнены в виде петель на торцах внутренней части и стяжек, соединенных одними концами с петлями, а другими - с канатом и лебедкой, Торцы гибкого трубопровода снабжены поясами, соединенными с элементами управления. Трубопровод имеет кольцевые обоймы, охватывающие его верхнюю часть и соединенные с элементами управления. Для запуска устройства в работу трубопровод заполняется либо теплым приземным воздухом с последующим раскрытием проходного отверстия в верхнем сечении трубопровода, либо холодным высотным воздухом с последующим раскрытием проходного отверстия , в нижнем сечении трубопровода, В первом случае будет получен восходящий поток, во втором - нисходящий. 2 з.п.ф-лы, 9 ил. я Ј