Устройство для вентиляции карьера Советский патент 1993 года по МПК E21F1/00 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к области открытых горных работ, и.может быть использовано для активизации воздухообмена в карьере при недостаточном естественном проветривании.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве имеющем гибкое полотнище, установленное в карьере с помощью тросов и расположенных на бортах карьера лебедок и опоры гибкое полотнище размещено в пространстве карьера вертикально, две лебедки установлены на противоположных бортах карьера в плоскости, перпендикулярной полотнищу, а третья лебедка и опора в одной плоскости с ним. при этом верхний и нижний торцы полотнища прикреплены к тросам, соединенным своими концами с

опорой и противолежащей ей лебедкой, которая выполнена двухбарабанной, гибкое полотнище установлено с возможностью перемещения при помощи тросов и тяг, подсоединенных соответственно к лебедкам, размещенных в плоскости перпендикулярно полотнищу и тросам прикрепленных к полотнищу.

Существенными и выполненными впервые признаками изобретения является применение движущегося гибкого полотнища подвешенного вертикально в карьере с помощью лебедок и опор установленных на противоположных бортах карьера как перпендикулярно так и в плоскости гибкого полотнища.

На фиг. 1 представлены вид сверху и сечение в плоскости нейтрального положеел

-Nj

ы

ния гибкого полотнища раскрывающие конструкцию устройства; на фиг. 2 - схема поясняющая работу устройства в режиме принудительной вентиляции карьера.

Устройство содержит гибкое полотнище 1. несущий 2 и надежной 3 тросы, опору 4 для крепления тросов, двухбарабанную подъемную лебедку 5. приводные тросы 6, тяги 7, и две приводные лебедки 8.

Устройство работает следующим обра- зом.

При нарушении естественной вентиляции карьера (отсутствие или незначительная скорость ветра вне карьера) включают одну из приводных лебедок 8, которая через соответствующий приводной трос 6 и тяги 7 передает тяговое усилие на натяжной трос 3 и приводит в движение полотнище 1. Одновременно вторая приводная лебедка 8 автоматически включается на реверсивный режим работы, ослабляя натяжение связанного с ней приводного троса 6. При движении полотнища 1 из крайнего бокового положения (см.фиг.2) режимы работы приводных лебедок 8 изменяют на противопо- ложные, обеспечивал таким образом вынужденные колебательные движения полотнища 1 в объеме карьерного пространства.

При движении полотнища 1 на ее повер- хность воздействует избыточное давление, пропорциональное квадрату скорости движения полотнища 1, под действием которого полотнище 1 деформируется в направлении противоположном направле- нию вектора скорости его движения. Степень деформации зависит от соотношения величины избыточного давления на поверхность полотнища 1 и сил препятствующих деформации (составляющие веса полотни- ща, натяжного троса, приводного тросов).

Загрязненный карьерный воздух частично обтекает движущееся полотнище, а большая часть его захватывается полотнищем и перемещается s карьере. Деформа- ция полотнища способствует увеличению присоединенной (вовлекаемой) массы воздуха. За движущимся полотнищем образуется зона пониженного давления, которая частично заполняется с объема загрязнен- ной атмосферы карьера находящегося за полотнищем, а частично чистым воздухом с пространства, где преобладают нисходящие потоки вдоль борта карьера.

В момент остановки полотнища в край- нем боковом положении за счет большой кинематической энергии присоединенной массы воздуха, в условиях ограниченности пространства бортами карьера, формируется остановочный вихрь (фиг.2) который отрывается от поверхности полотнища и движется в направлении перпендикулярном плоскости полотнища. В момент остановки полотнища и. отрыва остановочного вихря давление над полотнищем понижается и направление деформации полотнища изменяется на противоположное.

При большой площади полотнища, учитывая что присоединенная масса практически в кубической степени зависит от линейных размеров тела, сформировавшийся вихрь имеет большие геометрические размеры, что обусловливает значительное время существования таких вихрей, обеспечивающее выход его из объема карьера и, следовательно, вынос загрязненного карьерного воздуха.

При скорости ветра вне карьера в диапазоне 1-3 м/с активизация проветривания застойных зон карьера производится путем установки и фиксации полотнища 1 при помощи приводных тросов 6 и тяг 7 над участком карьера с плохими условиями естественного проветривания. В этом случае полотнище способствует поджатию струи воздуха к поверхности карьера, увеличивает скорость у его поверхности, угол раскрытия свободной струи и тем самым активизирует проветривание в застойной зоне.

Для предотвращения поломки полотнища при больших скоростях ветра вне карьера, а также упрощения монтажа и обслуживания служит двухбарабанная подъемная лебедка 5, при помощи которой осуществляется спуск, подъем и установка на требуемой высоте полотнища, а также совмещение несущего и натяжного тросов для обеспечения минимальной площади парусности при больших скоростях ветра.

Конкретное выполнение устройства зависит от геометрических параметров карьера (глубины, конфигурации выработанного пространства, площади и т.д.), принятой системы разработки, вида горнотранспортно- го оборудования и т.д. Для изготовления полотнища может быть использован прочный материал с низкой воздухопроницаемостью (прорезиненная ткань, брезент, парусина, синтетические пленки): для упрочнения полотнища ткань может быть усилена продольными и поперечными упрочняющими шнурами. Скорость движения полотнища выбирают из условий учитывающих прочностные характеристики материала полотнища и отсутствия сдувания пыли с поверхностей карьера при вентиляции. Тяговое усилие приводных лебедок определяется произведением величины скорости давления на площадь полотнища,

Экспериментально проверена работа предлагаемого устройства на модели карьера, которая показала, что достаточно высокая эффективность вентиляции обеспечивается при площади полотнища более 5% от площаДи миделевого сечения карьера в месте установки полотнища. Максимальная скорость проветривания обеспечивается при минимально возможной высоте подвеса полотнища над дном карье- ра, при этом обеспечивается также минимальная нагрузка на несущий и натяжной тросы. В зоне обтекания воздухом у нижнего конца полотнища, при его движении наблюдаются скорости в 2-3 раза превыше- ющие скорость движения полотнища, поэтому из условий ограничения сдувания пыли с поверхности карьера скорость движения полотнища следует выбирать в пределах 1-3 м/с.

Предложенное устройство имеет существенное преимущество Яеред прототипом. Оно позволяет при отсутствии ветра в карьере за счет придания гибкому полотнищу функции движущегося обеспечить удаление загрязненного воздуха за его пределы.

Таким образом, применение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволит повысить эффективность проветривания.

В настоящее время изготовлена модель устройства в лабораторных условиях, Формула изобретения Устройство для вентиляции карьера, включающее гибкое полотнище, установленное в карьере с помощью тросов и расположенных на бортах карьера лебедок и опоры, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет интенсификации удаления из карьера загрязненного воздуха, гибкое полотнище размещено в пространстве карьера вертикально, две лебедки установлены на противоположных бортах карьера в плоскости, перпендикулярной гибкому полотнищу, и соединены с ним с помощью тросов и тяг, а третья лебедка и опора установлены в одной плоскости с ним, при этом верхний и нижний торцы гибкого полотнища прикреплены к тросам, соединенным своими концами с опорой и противолежащей ей лебедкой, которая выполнена двухбарабан- ной, гибкое полотнище установлено с возможностью отклонения от вертикального положения с помощью тросов и тяг, соединенных с противолежащими лебедками.

Фаг. Ј

Использование: активизация воздухообмена в карьере. Сущность изобретения: устройство состоит из гибкого полотнища, трех лебедок, опоры, тросов и тяг. Гибкое полотнище размещено вертикально. Одна лебедка и мачта расположены на противоположных бортах карьера в одной плоскости с гибким полотнищем. Две лебедки размещены на противоположных бортах карьера в плоскости, перпендикулярной гибкому полотнищу. Оно отклоняется от вертикального положения в карьере с помощью тросов и лебедок, расположенных в плоскости, перпендикулярной гибкому полотнищу. При остановке гибкого полотнища в крайнем боковом положении формируются низкоскоростные направленные потоки большого объема. Спуск, подъем и установка гибкого полотнища на необходимой высоте осуществляются двухбарабанной лебедкой. 3 ил.