Способ распределения воздуха между горными выработками шахтной вентиляционной сети Советский патент 1981 года по МПК E21F1/00 

-: .1

Изобретение относится к горной 1 промышленности и может быть использовано при peryjiHpoBaHHH распределения воздуха в шахтной вентиляционной сети.

Известен способ распределения воздуха в шахтной сети, заключающийся во введении в roprajse выработки переменных местных сопротивлений, изменении ик величины и регулирований соотношений сопротивлений горшлх выработокр.

Недостатком этого способа является то, что распределение воздуха сопровождается общим повьш1ением сопротивления вентиляционной сети, уменьшением в ней расхода воздуха. Это происходит потому, что сопротивление горных выработок R-при peryjmpo aНИИ изменяют в пределах от их номинальных значений

RT V

до максимальных

r«g RT

R

p,

где R.- сопротивление трения;

R - местное сопротивление начала (конца) выработки;

ftp- сопротивление регулятора. Тогда

RH lVi rvK lxВследствие этого затраты энергии на проветривание также увеличиваются.

Известен также способ распределеtoния воздуха между горными выработками шахтной вентиляционной сети, включаияций изменение направления встречных потоков воздуха в сопряжении горных выработок посредством зкранов с

ts криволинейной формой поверхности, установленшлх в этом сопряжении, раздельный отвод потоков за пределы соп: ряжения и их слияние в обилий поток 2

Недостатком известного способа является то, что при его осуществлений наблюдаются большие потери давления при слиянии потоков сопрягаеьоох каналов. 3 Цепь изобретения - снижение поте давления при слиянии потоков сопрягаемых каналов. Эта Цель достигается тем, что слияние потоков осуществляют на рас стоянии -от сопряжения, равном 1/3 ширины выработки, предназначенной для слияния потока. На фиг. 1 показано положение экранов с криволинейной формой поверх ности устанавливаемых в сопряжении горных выработок при расходе воздух в выработках В и С, близких к ну лю; на фиг. 2 - то же, при равном расходе воздуха в выработках А и С близком к нулю в «выработке В;, на фиг. 3 - то же, при равном расходе воздуха в выработках В и С и близком к нулю в выработке А; на фиг.4то же, при равном расходе воздуха в выработках А, В и С; на фиг. 5 схема вентиляции; на фиг. 6 - суммарный эффект действия величины пло кого удлинения криволинейного экран на потери давления при слиянии пото ков; на фиг. 7 - анализ зависимости Местные сопротивления, суммарные потери давления,в которых достигают 60 % от давлений, развиваемых ве тилатором главного проветривания, в никают,катк правило, при резком изменении векторов скоростей воздушны потоков. При этом образуются зоны с вихревым движением, сужаншше живое сечение потоков, непродуктивно потребляющие энергию. Изменяя условия протекания потоков воздуха через сопряжение горных вьфаботок, т.е. изменяя масштабы вихревых областей, управляют величиной местных сопротивлений, а следовательно, и в духораспределением , поэтому для получения максимального снижения величины местного сопротивления (полного устранения вихревых областей) потоки в сопряжениях разделяют экранами с криволинейной формой поверхности, производят плавное изменение направлення их движения на необходимый угол и на удалении от сопряжения, где вектора скоросте потоков становятся параллельными, производят их слияние. Затем выравнивают вектора скоростей сливающихся потоков воздуха по величине путем перемещения экранов в направлении поперечного сечения выработки с суммарным потоком до положения, при котором выполняется условие мин 0 мума потерь энергии потоков при слиянии 0 Gi . где Q и S - соответственно расход воздуха в составляющей суммарного потока и площадь ее поперечного сечения в момент слияния. В управления величиной местных сопротивлений деления потоков воздуха суммарный поток вначале разделяют на составляюпше. Деление производят на удалении 1/3 шири выработки от входа в сопряжение. Затем плавно изменяют криволинейными экранами направления движений составляющих на необходимый угол. После этого, перемещая экраны вдоль направления поперечного сечения суммарного потока в такое положение,, при котором отношение их расходов равно отношению их сечений в момент их деления. При этом сопротивление каждой сопрягаемой ветви становится меньше номинального его значения на величину снижения Местного сопротивления, вследствие чего расход через сопряжение увеличивается. Регулирование соотношения величин сопротивлений сопрягаемых горных выработок производят уменьшением живого сечения потока для одной ветви с одновременным его увеличением для других, перемещая экраны соответствунмцим образом вдоль направления поперечного сечения суммарного потока. Это позволяет одновременно управлять несколькими потоками воздуха в зависимости от числа сопрягаемых выработок. В наиболее простом тройниковом типе сопряжения одним регулятором управляют распределением воздуха во всех сопрягаемых выработках, что значительно повьш1ает оперативность воздухораспределения с сокращением необходимого числа регуляторов. Пример. У крестообразного сопряжения горных выработок. При слиянии потоков А, В и С они смешиваются в сопряжении и образуют поток D . В результате смешивания происходит об мен количествами движения потоков и, вследствие этого, диссипация энергии. Для предотвращения рассеивания энергии потоки в сопряжении разделяют экранами и отводят ч выработку О 5 без образования зон с вихревым дви жением. Для осуществления плавного ворота экраны выполнены по поверхно ти прямого эллиптического цилиндра отношением осей, равным 0,73. Вырав вание векторов скоростей потоков пр изводят в выработке О. Для придания потокам пара:.лельности экраны удлин ны плоскостями, которые углублеюа в выработку D, в ее осевом направлени на 1/3 ее ширины. Перемещением экра нов в направлении поперечного сечения выработки О выравнивают вектор скоростей по величине. Это происходит в том положении экранов, когда Ънк делят сечение выработки D на части, пропорциональные естественно му распределению расходов сливающи ся потоков. При этом происходит мак симальное снижение местного сопротивления этого сопряжения, а следовательно, и увеличение расходов пот ков. Естественному распределению воздуха в выработках должно соответствовать такое положение экранов, при котором они разделяют сечение выработки D, пропорциональное расхо- .дам сличающихся потоков, т.е. Q/k QB QC SDA вв вс Если увеличение расхода при есте ственном распределении недостаточно в какой-либо выработке, а в ДРУ гих превосходит потребное , экра- ны смещаются так, чтобы сечение дл этого потока в сопряжении еще бол ше увеличивалось..Увеличение .сечения ироизводят перемещением экранрв вдоль направления поперечного сечения выработки D. При этом сопро тивление для других потоков увеличивается, а для усиливаемого уменьшгГется. Распределение воздуха предлагаемым способом осуществлялось между тремя блокам 1-Ш гор. 560-480 м. Схема вентиляции (фнг.5) содержит откаточный штрек I, сборочный вентиляционный штрек-коллектор 2, место 3 установки регуляторов в блоковых сборочшлх вентиляционных ортах при распределении воздуха отрицательньм способом, место 4 установки экранов в сопряжении и сборочных вентиляционных ортов с штрекомколлектором при распределении возду предлагаемьм способом, точку 5 за0мера расхода воздуха в блокад,тонку 6 замера общего расхода воздуха. Экраны установлены в сопряжениях блоковых сборочных вентиляционных ортов со штреком-коллектором гор.525 м. Равные расходы воздуха в блоках устанавливаттиоь перемещением экранов в направлении поперечного сечения штрека-коллектора. Расход воздуха в блоках измерялся анемометром в блоковых сборочных вентиляционных ортах, расход - в штреке-коллекторе. Для сравнения эффективности способа в этих же блоках проводились изменения расхода воздуха при естественном распределении, а затем при его раномерном распределении - отрицательным способом регулирования. При отрицательном способе регулирования распределения воздуха регуляторы в виде, подвижного шибера были .установлены на прямолинейном участке блоковых сборочных вентиляционных ор тов, изменением живого сечения потоков, в которых устанавливались равные расходы в блоках. Результаты изменения расхода воздуха в блоках при естественном равномерном .его распределении отрицательным и предлагаемым способами ре,гулирования приведены в таблице. На фиг. 6 обозначены : 1 - дЬина плоского удлинения; В - ширина выработки; h - потери давления на участке местного сопротивления. Как видно из представленной на фиг. 6 зависимости, минимальные потери давления на участке местного сопротивления соответствуют величине удлинения, равной 1/3 В. Представленный на фиг. 7 анализ зависимости показывает, что потери давления на трение (график 2 на фиг.7) растут линейно с увеличением длины удлинения, а снижение потерь давления в местном сопротивлении слияния в начале резкое (кривая I на фиг. 7) постепенно уменьшается, поскольку вектора скоростей сливакмдихся потоков все более выравниваются и в конце концов становятся равными как по направлению, так и по величине. Этим и объясняется оптимальная величина удлинения, равная 1/3 ширины выра-. ботки при минимально возможном в шахтных условиях коэффициенте аэродинамического сопротивленияot Q,0002.

Использование предлагаемого способа для распределения воздуха между очистными блоками позволяет по дать в них большое количество воздуха . Это достигается за счет снижения величины местных соп ротивлений слияния потоков в сопряжениях боковых Вентиляционносборочных ортов со штреком-коллектором, ниже их номинального значения. Общий расход воздуха увеличивается на 14 % по отношению к естественному распределению. При использовании отрицательного.способа регулирования общий расход снизился по отношению к естественному распределению на 5,6 %

Использование предлагаемого способа распределения воздуха в вентиляционных сетях обеспечивает повмпёние Оперативности воздухордспределет ния, так jcaK одним регулятором можно управлять несколькими потоками, что особенно важно при создании автоматических систем управления распределением воздуха; осуществление распределения воздуха между горными выработками без дополнительных затрат энергии; снижение общего сопротивления вентиляционных сетей и увеличение их пропускной способности, что значительна повысит, качество вентиляции.

Формула изобретения Способ распределения воздуха между горными выработками шахтной вентиляционной сети, включакяций изменение напр авления встречных потоков воздуг ха в сопряжении горных выработок посредством экранов с криволинейной формой поверхности, устанавливае1 а 1х в этом сопряжении, раздельный отвод потоков за пределы сопряжения и их слияние в общий лоток, о тли ч а игщ и и с я тем, что, с целью снижения потерь давления при слия1шИ потоков сопрягаемых каналов, слияние потоков осзга1ествляют на расстоянии от сопряжения, равном 1/3 ширига 1 выработки, предназначенной для слияния, потоков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

446666, кл. Е 21 F 1/10, 1973 (прототип).

А

; Уй хччххччу ч:,

I,

Ъ

Фиг.1

Фиг2

ф

2

.

ецв