Устройство для определения воздухо-проницаемости шахтных вентиляционных сооружений Советский патент 1981 года по МПК E21F1/10 

1

Изобретение относится к горному делу- рудничной вентиляции и может быть использовано для определения воздухопроницаемости (утечек воздуха) шахтных вентиляционных сооружений, например перемычек, шлюз, дверей, кроссингов и т. п.

Известен способ определения воздухопроницаемости вентиляционных сооружений - способ прямого измерения утечек. Данный способ применяется при измерении утечек через несколько дверей или шлюз. Их прямой замер можно осуществить в проеМе одной из дверей, открыв ее частично или полностью так, чтобы в проеме можно было измерить скорость движения воздуха. При этом необходимо измерить и депрессии вентиляционных сооружений, чтобы по известным формулам определить воздухопроницаемость 1.

Однако указанный способ и устройство для его осуществления имеет ряд существенных недостатков. Это, в первую очередь, возможность больших ощибок, особенно если утечки невелики по сравнению с проходящим мимо количеством воздуха. Например, если утечки через сооружение равны 1,0 , а количество воздуха, проходящего перед сооружением и за ним - 20,0 и 19,0 , то при измерении анемометром с обычной погрешностью 5% средняя ощибка составит Р - 0, т. е. ошибка будет равна измеряемой величине.

Известно техническое решение для определения воздухопроницаемости вентиляционных сооружений, включающее возведение перед исследуемым сооружением регулировочной перемычки, имеющей калиброванное отверстие, и измерение в этом отверстии скорости движения воздуха ане10мометрами. По величине скорости движения воздуха и площади отверстия определяют воздухопроницаемость исследуемого вентиляционного сооружения 2.

Однако непосредственное измерение скорости движения воздуха производится в окне (калиброванном отверстии), т. е. именно в зоне наибольшей деформации (возмущения потока), что значительно снижает точность и надежность получаемых данных. Применяемые устройства для измерения

30 скорости движения воздуха также имеют существенные недостатки. Так, измерение средней скорости движения воздуха осуществляется с помощью различных типов анемометров. На практике наиболее широко используется крыльчатый анемометр AGO-3. В ряде случаев применяют трубку Пито и специальные анемометры, преобразующие враш,ательные движения крыльчатки в электрические сигналы АФЭ-1, АИ-1, АИ-2, ИСВ, датчики, использующие эффект теплового воздействия движущегося потока АТЭ-2, ЭТА-10, ЭТА-10-Ш и др. Вместе с тем, минимальная погрещность приборов типа AGO-3 составляет 7-8%. Недостатком термоанемометров является необходимость из предварительной проверки и тарировки, и последующем особо точном расположении относительно потока воздуха в процессе измерений, что затрудняет получение надежных данных при определении средней скорости движения воздуха в отверстии, т. е. в зоне максимальной деформации потока. Gyщecтвeнным недостатком известных устройств для регистрации скорости движения воздуха является обязательное наличие нескольких, так называемых, границ раздела, т. е. измеряемая информация от момента воздействия на датчик до регистрации значения существенно меняет свой энергетический характер или форму. При определении воздухопроницаемости с помощью известных технических рещений допускаются случайные и систематические ошибки, величины которых зависят от точности приборов, абсолютных значений измеряемых величин, -условий проведенных измерений и чисто субъективных факторов, заключающихся в точности установки приборов и их включения - выключения, считывания отсчетов и т. д. Все это, в конечном итоге влияет на точность и надежность определения фактических значений воздухопроницаемости вентиляционных сооружений, что значительно затрудняет проведение исследований и работ, связанных с повышением эффективности проветривания горных выработок, улучщением техники безопасности и условий труда горнорабочих. Цель изобретения - повышение точности и надежности определения воздухопроницаемости щахтных вентиляционных сооружений. Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения воздухопроницаемости снабжено камерой стабилизации потока воздуха с измерительным и вспомогательным патрубками, питателем меченого газа и источником меченого газа, причем измерительный патрубок выполнен с калиброванным сечением и имеет два шибера, между которыми установлен питатель меченого газа, при этом ближайший к регулировочной перемычке шибер установлен с возможностью попеременного перекрытия отверстий измерительного и вспомогательного патрубков. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. В горной выработке 1 возводят глухую перемычку 2, воздухопроницаемость которой необходимо определить. Для этого перед или за исследуемой перемычкой возводят регулировочную перемычку 3 калиброванным отверстием, снабженную измерительным 4, вспомогательным 5 патрубками и камерой стабилизации 6. Измерительный патрубок выполнен с калиброванным сечением и снабжен питателем 7, соединенным с источником меченого газа 8, и двумя шиберами 9 и 10. Установленный на патрубках, ближайщий к перемычке щибер 9, выполнен с возможностью попеременного перекрытия отверстий обоих патрубков. На прозрачном корпусе измерительного патрубка выполнень1 отметки 11, служащие для отсчета расстояния от шибера. Измерительный патрубок может быть выполнен с возможностью перемещения его верхней грани 12, чем достигается изменение сечения патрубка. Таким образом, измерительный патрубок может иметь некоторый набор калиброванных сечений, что обеспечивает регулирование скорости движения воздуха в патрубке в удобных для измерения пределах Вместе с тем, сечение патрубка выбирается такого размера, чтобы, с одной стороны, создать достаточную для точного измерения скорость движения воздуха, а с другой - не вызвать увеличение сопротивления путей просачивания воздуха. Регулировочная перемычка 3 выполнена с уплотнением 13 по периметру. Устройство работает следующим образом. Включением питателя 7, соединенного с источником меченого газа 8, формируют объем меченого газа с параллельными границами. В качестве меченого газа может быть использован, например, четыреххлористый титан TiClift, представляющий собой бесцветную жидкость, без запаха, не токсичную, вносимую в источник меченого газа 8. Поступающая через питатель 7 в измерительный патрубок 4, порция TiCl при взаимодействии с влагой воздуха образует плотный белого цвета туман, устойчивый, хорощо видимый и- безвредный при производстве измерений. Во время формирования объема меченого газа поток воздуха пропускают через камеру стабилизации 6 и вспомогательный патрубок 5. Затем, перекрыв вспомогательный патрубок 5, измеряют время движения, меченого газа, в измерительном патрубке и рассчитывают воздухопроницаемость по формуле GL - воздухопроницаемость вентиляционного сооружения,

Svin - сечение измерительного патрубка,

2мп - длина измерительного патрубка, м;

t - время движения меченого газа в измерительном патрубке,с Необходимо отметить, что наличие второго отверстия, оборудованного вспомогательным патрубком меньшей длины, и система взаимодействующих шиберов обеспечивает постоянный пропуск воздуха через устройство, т. е. позволяет исключить отрицательное воздействие переходных процессов, связанных с перекрытием измерительного патрубка в период формирования объема меченого газа с параллельными границами. При любом положении шиберов через камеру стабилизации и соответствующий патрубок происходит непрерывное движение воздуха, что обеспечивает потоку устоявшийся стационарный характер и, в свою очередь, повышает точность и надежность измерений.

Внедрение данного устройства позволяет обеспечить высокую точность и надежность результатов определения воздухопроницаемости вентиляционных сооружений на действующих шахтах и рудниках и, что особенно важно, в широком диапазоне значений воздухопроницаемости. Устройство не сложно в изготовлении и удобно в эксплуатации. Предлагаемое устройствр может найти широкое применение на калийных рудниках.

угольных шахтах и других горных предприятиях с подземной добычей полезных ископаемых.

Формула изобретения

Устройство для определения воздухопроницаемости шахтных вентиляционных сооружений, включающее регулировочную перемычку с калиброванным отверстием, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности и надежности определения воздухопроницаемости шахтных вентиляционных сооружений, оно снабжено камерой стабилизации потока воздуха с измерительным и вспомогательным патрубками, питателем меченого газа и источником меченого газа, причем измерительный патрубок выполнен с калиброванным сечением и имеет два шибера, между которыми установлен питатель меченого газа, при этом ближайший к регулировочной перемычке шибер установлен с возможностью попеременного перекрытия .отверстий измерительного и вспомогатель-ного патрубков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Ушаков К. 3. Справочник по рудничной вентиляции. М., «Недра, 1977.

2.Ушаков К. 3., Бурчаков А. С.м Медведев И. И. Рудничная аэрология. М., «Недра, 1978, с. 207 (прототип).

/J

Фиг. 2