Устройство для газопылеподавления в карьерах Советский патент 1993 года по МПК E21F5/02 

. Изобретение относится к горнодобывающему оборудованию и может быть использовано для осаждения пыли и токсичных газов, образующихся при проведении взрывных работ,

Целью изобретения является увеличение дальнобойности генерируемой устройством газожидкостной струи.,:

Указанная цель достигается тем, что известное устройство газопылеподавления, включающее турбовентиляторный двига- : тель. во внешнем контуре которого установлен вентилятор, и систему подачи жидкости с распылительным „соплом, снабжено жидкостным соплом, а распылительное ср- пло установлено между вентилятором и газожидкостным соплом.

Кроме этого данная цель достигается за счет того, что устройство снабжено диффузором и переходником, установленными во внешнем контуре двигателя, а распылительное сопло расположено между диффузором и газожидкостным соплом.

Поставленная цель может также реализовываться с помощью камеры смешения и установленного за турбовентиляторным двигателем диффузора, при этом распылительное сопло расположено между камерой Смешения и газожидкостным соплом.

Установка распылительного сопла во .внешнем контуре турбовентиляторного двигателя сразу за вентилятором позволяет Снизить потери кинетической энергии газового потока вследствие уменьшения скорости потока, обтекающего распылительное сопло. Снижение гидросопротивления распылительного сопла по сравнению с прототипом достигает 1,6 раза.

В турбовентиляторных двигателях со степенью двухконтурности m тц/mi 1 импульс газового потока на срезе сопла внешнего контура превышает аналогичную величину для

со

с

00

о ел

00

внутреннего контура. Выигрыш растет по мере увеличения т. Поскольку дальнобойность свободной струи зависит от импульса потока на срезе сопла, целесообразно осуществить подачу жидкости во внешний кон- тур двигателя.

Кроме этого, при установке распылительного сопла за вентилятором существенно уменьшаются ударные потери при вводе жидкости в газовый поток. Их уровень опре- делается величиной относительной скорости между газом и жидкостью, Т.к. при вводе жидкости в газовый поток за турбиной скорость ее впрыска меняется незначительно по сравнению с прототипом, а скорость движе- кия газа существенно ниже, то уменьшение относительной скорое™ составило более 2,5 раза, , - .-. ..-; . . .

Давление газа после контакта с жидкостью еще достаточно высокое, и их совмест- кое расширение до давления окружающей среды происходит в газожидкостном сопле. При этом качестве последнего не может использоваться газовое сопло внешнего контура исходного турбовентиляторного двигателя, т.к. из-за увеличения расхода через него и изменения теплофизических свойств образовавшейся газожидкостной смеси по сравнению с воздухом геометрия сопла существенно меняется. Отрицательный градиент давления обус- лавливает ускорение как газа, так и распределенных в ней капель жидкости. Вследствие более высокой плотности капли ускоряются медленнее, чем газ. Следовательно, совместный разгон жидкости и газа в со- пле характеризуется всегда наличием относительной скорости движения, которая обуславливает силовое аэродинамическое воздействие газового потока на жидкие частицы. Это воздействие является источником дополнительного ускорения капель жидкости. Путем специального профилирования газожидкостного сопла можно осуществить совместный разгон газа и капель с невысокими значениями относительной скорости, снижения тем самым трения на границе раздела сред.

Более перспективным по сравнению с ранее рассмотренным будет устройство, в котором газожидкостная струя имеет не кольцевую, а цилиндрическую форму. При прочих равных условиях скорость затухания кольцевой струи будет выше из-за большей поверхности взаимодействия с окружающей средой. Силы трения, обусловленные вязкостью среды и градиентом скорости на границе двухфазной струи, ведут к ее торможению. Соответственно, при одинаковых значениях импульса газожидкостной струи на срезе сопла дальнобойность струи цилиндрической формы будет выше. Дополнительная установка диффузора перед распы- лительным соплом снижает скорость газового потока. Как было отмечено ранее, это дает возможность еще больше уменьшить потери энергии газового потока, связанные с гидропотерями при обтекании распылительного сопла и ударными потерями при вводе жидкости.

Рассмотренные выше варианты устройства газопылеподавления практически не используют энергию газового потока внут; реннего контура. При низких значениях m ее величина значительна. Таким образом, перспективным является устройство газоподавления на базе турбовентиляторного двигателя со смещением потрков газа внутреннего и внешнего контуров. Для более эффективного смешения давление газа за турбиной восстанавливают в диффузоре до величины давления воздуха во внешнем контуре. При этом скорость продуктов сгорания снижается, приближаясь к скорости воздуха.за вентилятором. Это даёт возможность произвести смешение потоков с низкими потерями в камере смешения. В образовавшуюся смесь воздуха с продуктами сгорания с помощью распылительного сопла впрыскивается жидкость, предназначенная для орошения газопылевого облака. Разгон газожидкостного потока по-прежнему происходит в специально спрофилирЬванном двухфазном сопле.,.- . Изобретение поясняется схемами устройств газопылеподавления, представленными на чертеже..

Устройство, изображенное на фиг., содержит турбовентиляторный двигатель 1, внутренний контур которого не претерпевает изменений. Во внешнем контуре устанавливается распылительное сопло 2 и газожидкостное сопло 3 за вентилятором 4. Распылительное сопло соединено с насосом подачи воды (на рисунке не показа) посредством трубопровода 5.

Работа устройства происходит следующим образом. Воздух, поступающий в двигатель, сжимается вентилятором.4 в результате чего его давление растет. Орошающая жидкость подается насосом через трубопровод 5 в распылительное сопло 2, откуда в виде капель попадает в поток воздуха. Совместное расширение таза и жидких частиц , сопровождающееся их разгоном, имеет место в двухфазном сопле 3. Высокоскоростная кольцевая газожидкостная струя 6 направляется на газопылевое облако.

Другая модификация устройства представлена на рис. 1,6. По сравнению с ранее рассмотренным вариантом она дополнительно содержитустановленные последовательно за вентилятором переходник 8 и диффузор 7.

Устройство работает по следующему принципу. Засасываясь в двигатель, воздух сжимается вентилятором 4, расположенным во внешнем контуре турбовентиляторного двигателя. При этом давление его растет. ИЗ кольцевого тракта внешнего контура поток воздуха с помощью переходника 8 направляется в канал круглого сечения, где установлен диффузор 7. В диффузоре давление воздуха еще больше увеличивается, а скорость падает. Жидкость, предназначенная для Осаждения пыли в газопылевом облаке, подается через трубопровод 5 в распылительное сопло 2. Последнее установлено в цилиндрическом канале за диффузором 7. Истекающие из распылительного сопла 2 жидкие струи контактируют с воздушным потоком и образовав щаяся газожидкостная смесь разгоняется в у двухфазном сопле 3, Генерируемая устройством газожидкостная цилиндрическая струя 6, направляется на газрпылевое облако, v

Последний вариантустройства, схема которого приведена на рйс.1,в, отличается от предыдущего тем, что вместо переходника содержит камеру смешения 9..

Работа устройства осуществляется в c/ier дующем порядке. Поступающий в двигатель воздух направляется в два контура/ Вошеш нем контуре после сжатия в вентиляторе4 он имеет повышенное давление и напра б яеТся в камеру смещения 9 с относительно невысокой скоростью. Образовавшиеся во внутрён нем контуре продукты сгорания расширения на турбине имеют васОкую tKQ- рость и пониженное давление. Восстановление его до величины, соответствующей давлению воздуха за вентилятором, осуществляется в диффузоре 7. При этом скорость продуктов сгорания уменьшается, поэтому при подаче их в камеру смешения 9 потери при смешении потоков внешнего и внутреннего контуров двигателя невелики. В образо- вав шуюся газовую смесь из распылительного .сопла 2 направляется жидкость. Далее гаЗО-

жидкостный поток капельной структуры в процессе расширения до давления окружающей среды ускоряется в двухфазном сопле 3. Подача воды в распылительное сопло2 производится насосом с помощью трубопровода 5. Истекающая из двухфазного сопла 3 газожидкостная Цилиндрическая струя 6 направляется на газопыйевоё облйко.,

Проведенные оценки показали, что по ЬравнёйМю с прототипом суммарный импульс ) :И газа, определяющий дальнобойность двухфазной струи, для рассматриваемых вариантов устройства пылегазоподавления

оказался выше соответственнов 1,2; 1,37 и 1,45 раза. Таким образом, использование заявляемого изобретения даёт возможность по- высить дальность действия устройства газопылеподавлёния и использовать его для

осаждения газопылёобразовэний, возникающих при проведении взрывных работ в

карьерах: -V . ;-:уУ--у :;. ;. ./ .. у.,- .

Формул а и зобретени я у 1. Устройство для газопылеподавлёния в карьерах, включающее турбовентилятор ный двигатель, во внешнем контуре которо- гоустайОвлей вентилятор, и систему подачи жид костие4 распылительным соплом, о т л и- чаю iu ее с я тем, что, с целью увеличения :дальноб6йности генерируемой устройством газозкйдкостной струи, устройство снабже- но газржйдкОстным соплом, а распылитель ноё cbriflO установлено между вентилятором .и газожидкостным соплом. 2. Устройство по п.1, отличающее- с я тей, что оно снабжено диффузором и перё(одймкдм, установленными во внешнем контуре двигателя, а распылительное сопло расположено между диффузором и газожидкостным соплом.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что оно снабжено камерой смешений и установленным за турбовенти- ляторным двигателем диффузором, а распылительное сопло расположено между камерой смешения и газожидкостным соГ1ЛОМ. ; .: ., --.. - -. -: ./

Использование: в горнодобывающей технике, в частности в устройствах, предназначенных для осуществления осаждения и газов во время проведения взрывных работ. Цель изобретения -повышение дальнобойности генерируемой устройством Га зо- ясидкЪстной струиi за счёт более эффективного использования энергий газового потока. Сущность изобретения: устройство содержит турбовентиляторный двигатель и систему подачи жидкости, состоящую из нагнетательного насоса, трубопровода подачи и распылительного сбпла. Новым является место установки распылительного сопла, которое в зависимости от варианта реализации располагается либо во внешнем контуре турбовентиляторного двигателя, либо за камерой смещения, в которой происходит перемешивание потока газа внутреннего и внешнего контура турбовентиляторного двигателя. 2 з.п.ф-лы, 1 ил..