Устройство для проветривания тупиковых выработок
Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разведки полезных ископаемых. Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет снижения потерь свежего воздуха. Устройство содержит воздуховоды 1-4 одного диаметра , соединенные с нагнетательными вентиляторами 5-8, установленные последовательно и с зазором друг относительно друга. Воздуховоды 1-4 выполнены с длиной , увеличивающейся от первого к последующему . При этом длину каждого последующего воздуховода определяют по математической формуле. Для осуществления проветривания тупиковой выработки выбирают тип вентилятора, соответствующий диаметру воздуховода. С характеристики вентилятора снимают пары значений дебита и депрессии при максимальной производительности вентилятора в зоне высокого КПД, при максимальной депрессии в зоне устойчивой работы вентилятора и при промежуточных режимах работы. Определяют длину первого воздуховода 1 и по мере проходки выработки наращивают его до достижения проектной длины. Далее устанавливают второй вентилятор 6, определяют длину второго воздуховода 3 относительно длины первого и далее аналогично каждого последующего. 3 ил., 1 табл. Ё
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21) 4360442/03 (22) 13.01.88 (46) 07.06.91. Бюл, (Ф 21 (71) Красноярский институт цветных металлов им. M.È.Êàëèíèíà (72) В.Н.Сатаров (53) 622.457.2 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР М 188439, кл. Е 21 F 1/04, 1965. Авторское свидетельство СССР М 532688, кл. Е 21 F 1/04, 1973. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ ТУПИКОВЫХ ВЫРАБОТОК (57) Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разведки полезных ископаемых. Цель изобретения — повышение эффективности работы за счет снижения потерь свежего воздуха. Устройство содержит воздуховоды 1-4 одного диаметра, соединенные с нагнетательными вентиляторами 5-8, установленные последо„„ Ы„„1654589 А1 вательно и с зазором друг относительно друга, Воздуховоды 1-4 выполнены с длиной, увеличивающейся от первого к последующему. При этом длину каждого последующего воздуховода определяют по математической формуле, Для осуществления проветривания тупиковой выработки выбирают тип вентилятора, соответствующий диаметру воздуховода. С характеристики вентилятора снимают пары значений дебита и депрессии при максимальной производительности вентилятора в зоне высокого КПД, при максимальной депрессии в зоне устойчивой работы вентилятора и при промежуточных режимах работы. Определяют длину nepaoro воздуховода 1 и по мере проходки выработки наращивают его до достижения проектной длины. Далее устанавливают второй вентилятор 6, определяют длину второго воздуховода 3 относительно длины первого и далее аналогично каждого последующего. 3 ил., 1 табл. 1654589 Изобретение относится к горной промы шлен ности, разведке месторождений полезных ископаемых, строительству подземных сооружений и может быть использовано для проветривания при проведении длинных тупиковых горных выработок. Цель изобретения — повышение эффективности работы устройства за счет снижения потерь свежего воздуха. На фиг. 1 изображено устройство для проветривания тупиковых выработок; на фиг. 2 — зависимость диаметра свободной струи и депрессионной воронки от конца воэдуховода до всасывающего отверстия; на фиг. 3 — график относительных потерь (кривые 1), относительных подсосов воздуха (кривые 2) и относительные подсосы присоединенных масс (кривые 3). Устройство включает воздуховоды 1-4, соединенные с нагнетательными вентиляторами 5-8, установленные в тупиковой выработке 9 последовательно и с зазором 10 друг относительно друга, величина которых равна 0,75-1 диаметра воэдуховода. Воздуховоды выполнены с длиной, увеличивающейся от первого к последнему, при этом длина каждого последующего воздуховода определяется иэ следующего математического выражения: hn 0п и где Ln-1 — длина предыдущего воздуховода, м; hn — депрессия последующего вентилятора, Па; hn-1 — ДепРессиЯ пРеДыДУЩего вентилЯтора, Па; On-1 — производительность предыдущего вентилятора, мз/с; О,+1 — производительность следующего вентилятора,м /c; з гп-1 — удельное аэродинамическое сопротивление предыдущего воэдуховода, Па с2/м7; гп — то же последующего воэдуховода, Па с2/м7 и концы воздуховодов соединены со всасывающими отверстиями вентиляторов с зазорами в виде воздушных промежутков в 0,75-1,0 их диаметров. Данное устройство обеспечивает одиночную работу на воздуховод каждого вентилятора системы и равенство расхода воздуха в конце предыдущего воэдуховода г1роиэводительности последующего вентилятора. Длина любого воздуховода при одиночной работе вентилятора определяется по уравнению Ln = hn/гп г/и Ой, (2) где h u Qn — пара значений депрессии и производительности вентилятора на напорной характеристике: r и — доставочный коэффициент воздуховода; rn — удельное аэродинамическое сопро° тивление воздуховода. Заменив дп = Ok.n/Un с учетом, что при равенстве расхода воздуха в конце предыдущего воэдуховода производительности 15 ПОСЛЕдуЮщЕГО ВЕНтИЛятОра Gk.n - On+1 ПОлучают 1 и hn/гп Оп Оп+1. (3) Длина предыдущего воэдуховода системы согласно (3) равна 1-и-1 = hn-1/Гп-1 On-1 On. (4) Поделив (3) и (4) и сократив подобные, получают соотношение (1), по которому должна увеличиваться длина воздуховодов от первого к последующему. При применении предлагаемого устройства желательно, чтобы все вентиляторы системы были одного типа, а воздуховоды по диаметру соответствовали диаметру рабочего колеса вентилятора. При равенстве расхода воздуха в конце воздуховода, производительности вентилятора и диаметров выходного и входного отверстий расстояния I от конца воздуховода до всасывающего отверстия вентилятора совмещаются в сечении А В диаметра свободной струи и депрессионной воронки и их внешние границы. Совмещение указанных границ исключает потери воздуха и его подсосы из выработки при переходе через воздушный промежуток. Из подобных треугольников ОА 01, OAO, AA A1, AFK где ro — радиус отверстия воздуховода; 1Π— расстояние полюса круглой струи О от конца воэдуховода; h1 — расстояние от границы свободной струи в сечении А В до линии стенки воэ1 духовода по нормали; х1 — расстояние от сечения А В до конца воэдуховода. Расстояние полюса круглой струи от конца воздуховода равно: lo гo 0.29 (6) 1654589 где а — коэффициент структуры струи, равный 0,06-0,08. Иэ соотношений (5) получают ht =34 а xiuh =34 ах (7) Согласно фиг. 1 5 3 3 hI = - h и х1= — х. 4 4 Записав из (5) ., Ь, Е... х Ь (8) и приравняв крайние отношения с учетом выражения (8), получают h =04 го. (10) Тогда искомое расстояние от конца воэ- 15 духовода до всасывающего отверстия вентилятора составляет 1 = 0.4 r< (1/tg а+ tg а). (11) Заменив в (11) tg a = 3,4 а, при а = = 0,06-0,08, получают 20 I = 0,75 — 1,0 Dî, (12) где D — диаметр воздуховода. При расстоянии от конца воэдуховода до всаса вентилятора больше I радиус г, свободной струи будет больше радиуса r> 25 депрессионной воронки, что приведет к потерям присоединенных масс свободной струи. Относительные потери присоединенных масс свободной струи определяются 30 уравнением к Г(т л "о) (пх г )j V„(13) ("х — о) Чх 35 где ЬΠ— потери присоединенных масс свободной струи; 0 — дебит присоединенных масс воздуха на расстоянии от отверстия трубы; Чх — средняя скорость воздуха в попе- 40 речном сечении присоединенных масс на расстоянии х от отверстия. Решая уравнение (13) при заданном условии, из которого следует, что ro + х tg a > > го+ h, получают 45 ЬЯ b(2r hj — =I (14) Q х1 а (х1 оа+2 „) Заменив tg аи х их значениями (tg а= = 3,4 и х = 1 — h tg а), выразив I в долях 50 диаметра воздуховода, при h = 0,2 О,, получают ь9 0,24 Q (3,4ak-2,51а )(3,4ak-2, 14 +1) Если расстояние от конца воздуховода до всаса вентилятора меньше I. радиус г свободной струи будет меньше радиуса гх депрессионной воронки, что приведет к подсосам воздуха из-эа границы свободной струи, т.е. иэ выработки, При уменьшении I до размера щели подсосы достигнут максимума, а вентилятор перейдет в совместный режим работы с предыдущим вентилятором. Относительные подсосы воздуха иэ-за границы свободной струи выразятся уравнением hQ„ Ii P(t x — v ) — (r „р ЦЧ„ (16) где Л Q — подсосы воздуха из выработки, равные разности общих подсосов воздуха и подсосов присоединенных масс свободной струи; 0 — общие подсосы воздуха. Решая аналогично уравнение (16) при условии, что r + х tg a < rp + h, получают И. (Заа1-2,З1,Р) (S,4à -2 З1ц +<) — =1 и O,2а (17) По выражениям (15) и (17) рассчитаны при различных значениях k (k =1/С4) и нанесены на график фиг. 2 относительно потери (кривые 1) и относительные подсосы воздуха (кривые 2), а также относительные подсосы присоединенных масс (кривые 3). Из фиг. 2 видно, что при выполнении зазора е виде воздушного промежутка в 0,75 — 1,0 D исключаются потери свежего воздуха и рециркуляция загрязненного через зазор. Повышение безопасности и охраны труда достигается надежностью работы устройства и повышением качества атмосферы. Применение устройства исключает воэможность сплющивания гибких воздуховодов на всасывающей стороне вентиляторов, переход их работы в режим короткого замыкания при остановке предыдущего вентилятора или рассоединении воздуховода. Качество атмосферы в забое улучшается за счет исключения рециркуляции и потерь свежего воздуха на пути к забою. Для осуществления проветривания тупиковой выработки с помощью описываемого устройства обычным приемом выби- рают тип вентилятора, соответствующий диаметр воздуховода. С характеристики вентилятора снимают пары значений дебита и депрессии при максимальной производительности вентилятора в зоне высокого КПД, при максимальной депрессии е зоне устойчивой работы вентилятора и при промежуточных режимах работы, По h. 0 и r определяют длину первого воздуховода 1 и по мере проходки выработки наращивают 1654589 его до достижения проектной длины. Далее устанавливают на расстоянии 0,75-1,0 Do от конца первого воздуховода второй вентилятор 6, определяют длину второго воздуховода 3 относительно длины первого и далее аналогично каждого последующего. Пример. Проветривание тупиковой выработки нагнетанием свежего воздуха к забою с помощью предлагаемого устройства, Для проветривания выработки используют вентилятор СВМ-6м, воздуховод типа М диаметром 600 мм. При этом удельное аэродинамическое сопротивление труб 0,415 Па с /м, а необходимый расход свежего воздуха в забое 2,6 м /с. Результаты сведены в таблице. По сравнению с известным предлагаемое устройство позволяет получить беэрециркуляционное проветривание с высокой эффективностью использования вентиляторов. Формула изобретения Устройство для проветривания тупиковых выработок, включающее воздуховоды одного диаметра, соединенные с нагнетательными вентилятора, установленные последовательно и с зазором друг относительнодруга, от л и ч а ющееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет снижения потерь свежего воздуха, воздуховоды выполнены с 5 длиной, увеличивающейся от первого к последующему, при этом длина каждого последующего воздуховода определяется из следующего математического выражения: и И п-п-< "n- 10 „"„, ц „при иФ, 1)-1 в„" ь где Ln-1 — длина предыдущего воздуховода, м; hn — депрессия последующего вентиля15 тора, l1a; hn-1 — депрессия предыдущего вентилятора, Па; Qn-1 — производительность и редыдущего вентилятора, м /t;; 20 0 + — производительность следующего вентилятора, м /c; rn-> — удельное аэродинамическое сопротивление предыдущего воэдуховода, Па с /м; 25 r — то же последующего воздуховода, Па.с /м, причем величина зазоров равна 0,75-1 диаметра воздуховода. 1654589 OS 0,6 ав Составитель Л.Серова Редактор Н,Рогулич Техред М.Моргентал Корректор И.Мускэ Заказ 1941 Тираж 287 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
