Способ определения утечек воздуха на модели и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК E21F1/02 

1

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано для определения аэродинамических параметров материала ни модели.

Известен Способ определения аэродинамических параметров и утечек воздуха на модели, заклк1чаю1цийся в продувке ИсследУбмого материала различными количествами воздуха, при этом для каждого режима измеряют расход воздуха и перепад давления. Затем по экспериментальным данным в координатах получают зaвиcи rocти, которые характеризуют аэродинамические параметры материала.

- Этот способ осуществляется на модели известной конструкции, представляющей собой герметичную камеру, в которую помещается испытываемый материал. С одной стороны камеры вентилятором создается разрежение или наndp, с другойстороны камера снабжена устройством для измерения малых расходов воздуха 1 .

Недостатком этого способа и устройства для его осуществления является то, что при определении аэродинамических параметров материала возникает трудность в измерении матих расходов воздуха, которые при небольшом перепаде давления и низкой газопроницаемости исследуемых материалов находятся в пределах , при 5 этом погрешность устройства состав; ляет 10-20%.

Известен способ определения утечек воздуха на модели, имитиругацей возду10хопроницаемые горные объекты, заключающийся в продувке через исследуе- . мый объект при заданном давлении определенного количества газообразного агента, замере аэродинамических пара15метров исследуемого объекта и утечек , газообразного агента и устройство для :его осуществления, включающее цилиндрическую камеру с поршнем и прессом, уплотнительную муфту, нагнетательный

20 патрубок, соединенный с источником газообразного агента, штуцеры для замера перепада давления, микроманометр и отверстие выхода утечек газообразного агента с коллектором 2.

25

Недостатком этого способа и уст-л ройства для его осуществления является то, что они не обеспечивают достаточной точности измерения исследуемых параметров и требуют сложной та-

30 рировки.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигаетсй тем что в качестве газообразного агента используют индикаторный газ с заране заданной начальной концентрацией, который после продувки через исследуе№1й объект смешивают с воздухом, измеряют дебит смешиваемого воздуха, концентрацию индикаторного газа в общем смешанном потоке и из соотношения концентрации индикаторного газа в общем смешанном потоке, дебита смешиваемого воздуха и начальной конценрации индикаторного газа судят о тазопроницаемости исследуемого объекта а устройство для осуществления способа снабжено соединительным патрубком, вентилятором, вентиляционным Каналом, имеющим штуцер для отбора проб, редуктором постоянного давления, при этом вентилятор установлен в вентиляционном канале, соединительный патрубок одним концом соединен с отверстием выхода утечек газообразного агента, другим - с вентиляционным каналом, а редуктор постоянного давления установлен на конце нагнетательного патрубка, соединенном с источником газообразного ахента.

На чертеже показана принципиальная схема устройства для осуществления способа определения утечек воздуха на модели.

Устройство содержит цилиндрическую камеру 1 с поршнем 2 и прессом 3. Герметичность камеры 1 и поршня 2 достигается за счет уплотнительной муфты 4. Камера 1 соединена нагнетательным патрубком 5 с источником газообразного агента (баллоном сжатого воздуха) б. На конце нагнетательного патрубка 5, соединенном с источником газообразного агента 6, установлен редуктор 7 постоянного давления. Штуцеры 8 для замера перепада давления соединены с микроманометром 9; Соединительный патрубок 10 одним концом соединен с отверстием выхода утечек газообразного агента 11, а другим -

6вентиляционным каналом 12, в котором размещены вентилятор 13 и штуцер 14 для отбора проб.

Способ осуществляется в следующей последователь.ности., В цилиндрическую камеру 1 помещают исследуемый материал. Прессом 3 и поршнем 2 устанавливают давление на исследуемый материал, соответствующее намодели определенной глубине обрушения. Включают вентилятор 13. .Затем из источника газообразного агента б через редуктор постоянного давления

7по нагнетательнок патрубку В в камеру 1 подают индикаторный газ с заранее заданной начальной концентрациегй. Перепад давления фиксируется микрбманЬметрЬм9. После установившегося режима через 5-10 мин в вентиляционном канале 12 измеряют дебит смешанного потока воздуха с индикаторным газом и производят из штуцера 14 отбор газовых проб,. По соотношению концентрации индикаторного газа в общем смешанном потоке, дебита смешиваемого воздуха и. начальной концентрации индикаторного газа определяют величину утечек газа через исследуемый материал при заданном перепаде давления. Посредством редуктора 7 изменяют перепад давления. При каждом давлении производят замер утечек газа через исследуемый материал. Опыты повтор яют несколько раз для возможности построения зависимости в координатах перепад давления - утечки газа. По полученным данным определяют азродинамическое сопротивление материала и его газопроницаемость. При помощи пресса 3 и поршня 2 возможно моделировать уплотнение кускового материала практически для лю-, бой глубины обрушения.

Утечки газа определяют через исследуе «1ый материал по формуле:

о .n;Qn v.r.- с

)

где Ср,п - концентрация индикаторного

-о.п. газа в общем потоке, об.%; дебит воздуха в общем потол

тП ке ,

Си

начальная концентрация газа в баллоне, об.%.

Применение нового способа и устройства для его осуществления позволяют с высокой точностью определять при моделировании газопроницаемость исследуемых материалов, что дает возможность с достаточной достоверностью рассчитывать аэродинамические параметры обрушений шахт. Высокая точность измерений достигается за счет возможности регистрации малых концентраций индикаторного газа в общем потоке (СН до 0,00005%) известными методами химического анализа на хроматографической установке.

Применение индикаторного газа позволяет повысить точность измерений утечек воздуха через исследуемый материал в 10 раз, а следовательно, п)и переходе от модели к натуре ошибка измерений уменьшается в 10 раз.

Формула изобретения

1. Способ определения у,течек воздуха на модели, ймитирунвдей воздухопроницаемые горные объекты, заключанхцийся в продувке через исследуемый объект, под Давлением определенного количества газообразного агента и зЗмере аэродинамических параметров исследуемого объекта и утечек газЪобразного агента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в качестве газообразного агента используют индикаторный газ с заранее заданной начальной концентрацией, который после продувки через иссшеду амый объект смешивают с воздухом, измеряют дебит смешиваемого воздуха, концентрацию индикаторного газа в общем смешанном потоке и из соотношения концентрации индикаторного газа в общем смешанном потоке, дебита смешиваемого воздуха и начальной концентрации индикаторного газа судят о газопроницаемости исследуемого объекта.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, включакяцее цилиндрическую камеру с поршнем и прессом, уплотнительную муфту, нагнетательный патрубок, соединенный с источником газообразного агейта, штуцеры для замера перепада давления, микроманометр и отверстие выхода утечек газообразного агента, о тл и.-ч а ю щ ее с я тем, что устройство снабжено соединительным патрубком, вентилято-.

ром, вентиляционным каналом, имеющим штуцер для отбора проб, редуктором постоянного давления, при этом вентилятор установлен в вентиляционном канале, соединительный патрубок од- ним концом соединен с отверстием выхода утечек газообразного агента, другим - с вентиляционным каналом, аредуктор постоянного давления уста новлен на конце нагнетательного пат«рубка, соединенном с источником газообразного агента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Савенко С. К. и др. Азродинам

15 ка массовых взрывов в рудниках. М. , Недра, 1976, с. 100-110.

2.Ярцев В. А. и др. Исследовант движения воздуха через разрушаемую горную массу. - Известия высших учебных заведений. Горный журнал ,

20 1972, 9, с. 51-55 (прототип).