Устройство для проветривания карьера

 

Использование: проветривание карьеров , очистка и кондиционирование атмосферы над промышленными предприятиями. Сущность изобретения: устройство.состоит из гибкого трубопровода, охватывающего верхней частью жесткий тороид и имеющего наружную и внутреннюю стенки. Тороид закреплен на подъемном средстве через блоки . Элементы управления выполнены в виде канатов и лебедок. Элементы регулирования поперечного сечения выполнены в виде петель на торцах внутренней части и стяжек , соединенных одними концами с петлями , а другими - с канатом и лебедкой, Торцы гибкого трубопровода снабжены поясами, соединенными с элементами управления. Трубопровод имеет кольцевые обоймы, охватывающие его верхнюю часть и соединенные с элементами управления. Для запуска устройства в работу трубопровод заполняется либо теплым приземным воздухом с последующим раскрытием проходного отверстия в верхнем сечении трубопровода, либо холодным высотным воздухом с последующим раскрытием проходного отверстия , в нижнем сечении трубопровода, В первом случае будет получен восходящий поток, во втором - нисходящий. 2 з.п.ф-лы, 9 ил. я Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 F 1/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) Н ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,;;.;. ., ","„ ."„

ОПИСА

К ПАТЕНТУ (21) 4846176/03 (22) 02.07.90 (46) 07.04,93. Бюл. N 13 (76) E.Ñ. Гумен ников (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1760128, кл, Е 21 F 1/08, 1989. (54) YCTPOACTBO ДЛЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ

КАРЬЕРА (57) Использование: проветривание карьеров, очистка и кондиционирование атмосферы над промышленными предприятиями.

Сущность изобретения: устройство. состоит из гибкого трубопровода, охватывающего верхней частью жесткий тороид и имеющего наружную и внутреннюю стенки, Тороид закреплен на подъемном средстве через блоки. Элементы управления выполнены в виде канатов и лебедок. Элементы регулироваИзобретение относится к средствам проветривания глубоких карьеров и может применяться для очистки и кондиционирования атмосферы над промышленными площадками, населен н ыми пунктами, стадионами, а также может применяться для привода ветряных электрогенераторов.

Цель изобретения — расширение области использования устройства.

Подвеска гибкого трубопровода к подьемным средствам через жесткий торроид, который позволяет перемещать одну часть трубопровода относительно другой, обеспечивает значительное изменение высоты трубопровода и позволяет стабилизировать мощность потока при меняющихся погодных и сезонных температурах, а также нейтрализовать естественные вертикальные

„., Ы„„1808092 А3 ния поперечного сечения выполнены в виде петель на торцах внутренней части и стяжек, соединенных одними концами с петлями, а другими — с канатом и лебедкой, Торцы гибкого трубопровода снабжены поясами, соединенными с элементами управления.

Трубопровод имеет кольцевые обоймы. охватывающие его верхнюю часть и соединенные с элементами управления. 4ля запуска устройства в работу трубопровод заполняется либо теплым приземным воздухом с последующим раскрытием проходного отверстия в верхнем сечении трубопровода, либо холодным высотным воздухом с последующим раскрытием проходного отверстия, Я в нижнем сечении трубопровода, В первом, случае будет получен восходящий поток, во втором — нисходящий. 2 з.п.ф-лы, 9 ил. течения воздуха в приземном слое атмосфе- Q0 ры. О

Новые средства одноканатного управ- Q() ления запускам устройства в работу по оси трубопровода обеспечивают не только возможность менять высоту трубопровода вальцовкой его стенок через торроид, но и позволяют установить в сечении трубопро- < вода ветротурбину для выработки алектри- Р ческого тока. 6д

На фиг.1 дан общий вид устройства в разрезе в момент окончания запуска восходящего потока с помощью аэростата; на фиг.2 — общий вид устройства в разрезе в момент окончания запуска нисходящего потока с помощью аэростата; на фиг.3 — пример подвески трубопровода на восходящем потоке с помощью парашюта; на фиг.4.-1808092 пример запуска устройства с парашютной подвеской; на фиг.5- общий вид конвективной установки с аэростатной подвеской, оборудованной турбогенератором; на фиг,6 — общий вид установки с парашютной подвеской, оборудованной турбогенератором; на фиг.7 — торроид, вертикальный разрез; на фиг,8 — пример выполнения узла пережима внутреннего трубопровода; на . фиг.9 — пример выполнения турбогенера- 10 торной установки.

Устройство для создания конвективного потока включает в себя полимерно-пленочный трубопровод 1, подвешенный к аэростату 2 с помощью блочков 3 на легких 15 (нейлоновых) канатах 4, крепящихся на лебедках 5. При этом свободные концы канатов 4 крепятся на стеклопластиковых обоймах 6 рассредоточено и коаксиально охватывают. участки, -стеклопластикового 20 торроида 7,,периметр которого равен периметру трубопровода 1. Через торроид 7 перевальцован трубопровод 1 внутрь себя, при этом оба конца его снабжены усиливающими поясами — внутренним 8 и внешним 25

9, на которых соответственно закреплены отвесные легкие канаты 10 и 11 на лебедках

12 и 13, Внутренний усиливающий пояс 8, кроме того, снабжен проущинами 14 с пропущенным через них петлевым канатом 15 30 по периметру пояса (фиг.4). В нескольких местах по периметру каната 15 крепятся расчалки 16, сходящиеся в одном узле крепления на центральном канате 17, который крепится на лебедке 18, 35

В створе с канатом 17 под трубопроводом смонтирована дополнительная лебедка

19, снабженная прицепным устройством, например, в виде прижимного хомута 20.

Сопрягающиеся поверхности обойм 6, 40 пленки трубопровода 1 и торроида 7 в сдпловом взаимодействии используют простое скольжение пленки между обоймой и поверхностью торроида, причем коэффициент трения не превышает 0,08, 45

В модификации конвективной установки с парашютной подвеской вместо аэростата используется парашют 21, но такая установка может использовать только восходящий поток по трубопроводу 1. Блочки 3 в данной модификации играют регулирую-. щую роль силы взаимодействия восходящего потока с парашютом 21.

Для установки в рабочее положение трубопровода 1 с помощью парашюта 21 55 используется расходуемый разовый объем легкого или нагретого газа, например водородно-аммиачной смеси из газового баллона 22 или другого источника. При этом подъемная сила, действующая изнутри трубопровода до момента его раскрытия в верхней точке, сжимает внутренний трубопровод на всей его длине в жгут 23, В модификации установки с электрогенератором как с аэростатной, так и с парашютной подвеской под трубопроводом 1, устраивается конусный обтекатель 24, в вершине которого монтировано турбинное ко-. лесо 25 различной конструкции с помощью кольцевой втулки 26, связанной жестко с зубчатым колесом 27, А колесо 27 кинематически связано с генераторами 28 тока, При этом опорой для турбоколеса 25 с втулкой 26 служит вертикальный патрубок 29 с жестко посаженным на него диском 30, который служит промежуточной опорой кинематической передачи от колеса 27 к генератору 28 и одновременно опорой для обтекателя 24.

Выступающая верхняя часть патрубка

29 связана с поверхностью обтекателя 24 фигурной решеткой 31, отделяющей стенки трубопровода 1 от лопастей турбины 25 перед установкой трубопровода 1 в рабочее положение.

Для своей штатной работы по созданию мощного конвективного потока однотемпературного воздуха по трубопроводу и использование части его энергии для получения электрического тока устройство использует значительный перепад температур и плотностей атмосферного воздуха в естественных условиях при любой погоде и времени суток или года между приземным слоем атмосферы и слоем на высоте порядка 1-3 и более километров, При этом, с целью уменьшения аэродинамического сопротивления стенок трубопровода указанной длины, применяются соответствующие диаметры порядка 20-30 и более метров.

Для запуска устройства в работу трубопровод заполняется либо теплым приземным воздухом с последующим раскрытием проходного отверстия в верхнем сечении трубопровода, либо холодным высотным воздухом с последующим раскрытием проходного отверстия в нижнем сечении трубопровода, В первом случае будет получен восходящий поток, во втором — нисходящий, В модификации с парашютной подвеской часть энергии восходящего потока расходуется на обезвешивание массы трубопровода, парашюта, торроида и канатов управления.

Перед установкой устройства в рабочее положение с аэростатной подвеской торроид 7 вместе с притянутым лебедками 5 аэростатом 2 находится непосредственно у земной поверхности; При этом канат 17 полностью смотан на лебедку 18, а расчалки 16

1808092

55 были перед этим отцеплены от пояса усиления 8. Конец петлевого каната 15, которым стянут пояс 8 герметично. был закреплен с помощью прижимного хомута 20 на барабан лебедки 19, после чего почти весьтрубопровод 1, смятый в жгут, был намотан на лебедку 19, B момент закрепления петлевого каната 15 на лебедке 19 канаты 10 были отцеплены от пояса 8, .

Установка трубопровода с аэростатной подвеской в рабочее положение начинается со сматывания канатов 4 с лебедок 5. Одновременно с лебедки 19 свободно без торможения сматывается жгут смятые стенки трубопровода 1, торроид 7 прижат к блочкам 3. Канаты 11 размотаны и зафиксированы на высоте пояса 9, достаточной для свободного всасывания воздуха снизу расширяющимся трубопроводом по мере поднятия торроида 7 вверх.

После того, как весь жгут будет смотан с лебедки 19, к петлевому канату 15 прицепляется расчалка 16 с центральным канатом

17, а к поясу 8 прицепляются канаты 10. Все канаты выполнены из легкого, но прочного материала, например, нейлона. Канат 15 отцепляется от лебедки 19. Далее аэростат 2 с торроидом 7 поднимается с подтормаживанием лебедки 18, а лебедка 19 отключается, при этом канаты 10 сматываются с лебедок 12 свободно без натяжения, что обеспечивает герметичность обжатия пояса

8 в узел.

Запуск трубопровода в.работу можно осуществить на различной высоте верхнего вальцованного каната 17. Для этого достаточно затормозить лебедки 12 и снять подтормаживание с лебедки 18. После этого подъемная сила аэростата 2 раздвигает петлЕвой канат 15 по периметру пояса 8, а канаты 10 принимают отвесное положение вместе со стенками внутренней части трубопровода 1.

Теплый воздух, имеющий на высоте меньшую плотность, чем окружающий холодный воздух, устремляется вверх иустанавливает постоянное течение однотемпературного (теплого) воздуха. Теплопередача с окружающей средой через стенки трубопровода 1 весьма мала.

Для сохранения или задания новых параметров потока можно с помощью лебедок

12, 13 и 18 менять высоту трубопровода 1 в широких пределах и этим изменять естественный перепад температур и плотностей, в том числе при нейтрализации боковых ветровых потоков в атмосфере.

В условиях усиления горизонтальных ввтров, которые могут значительно сжимать эластичный трубопровод. несколько натяги5

45 вают канат 17, который расчалкэми 16 воздействует на петлевой канат 15 и уменьшает проходное сечение трубопровода на выходе. Получается избыточное давление внутри трубопровода, которое может противостоять наружным ветрам.

Демонтаж трубопровода, например. перед штормовой погодой осуществляется в обратном порядке, причем блочки 3 подвески аэростата позволяют максимально приблизить его к земле и закрепить. Запуск нисходящего потока осуществляется из рабочего положения, описанного выше, Для этого еэростат 2 остается постоянно на прежней высоте. Лебедкой 18 натягивается канат 17 и пережимается пояс 8, Включаются лебедки 13 на отмотку канатов 11, а канаты 10 сматываются лебедками 12 свободно без натяжки. Внутренний трубопровод обращается в расширяющийся "колокол" с всасыванием холодного высотного воздуха.

В нижней части установки тормозятся лебедки 13 и 18, а лебедки 12 атягивают канаты 10 и освобождают пояс 8 от обжатия канатом 15. После этого холодный воздух, кэк более плотный, устремляется вниз с развитием постоянного нисходящего потока, значительно более мощного, чем восходящий.

Для противодействия боковым атмосферным ветрам применяется тот же прием с частичным пережэтием теперь уже нижнего выходного сечения канатом 15 посредством натяжки центрального каната 17 лебедкой 18, Запуск модификации с парашютной подвеской отличается тем, что вначале наружйый участок трубопровода с поясом усиления 9 герметизируют в цилиндрических стенках обтекателя 24, а из баллона 22 внутрь герметичного объема трубопровода

1 подается легкая газовая смесь в некотором разовом обьеме, достаточном для аэростатного подьема торроида 7 со свободно лежащим на нем парашюте 21, частью массы трубопровода и канатов.

Затем нижний пояс 9 приподнимается и легкий газ в верхней части трубопровода будет поднимать торроид 7, а теплый воздух свободно всасывается снизу. При достижении высоты с существенной разницей температур и плотностей воздуха естественной атмосферы всасываемый теплый воздух включается в подьем установки совместно с легким газом, Остальные операции совпадают по созданию только восходящего потока. Для создания нисходящего потока парашютная подвеска непригодна.

1808092

30

40

50

После стабилизации как восходящего, так и нисходящего потока (фиг.5), либо только восходящего потока (фиг,б) наряду с вентиляционными функциями могут быть использованы функции электростанции, для чего может предусматриваться оборудование турбинно-генераторного блока в комплексе с трубопроводным устройством мощного конвективного потока. При этом . работа в нисходящем потоке имеет преимущество по мощности установки и стабильности сечения трубопровода, В этом случае пояс усиления 9 внутреннего участка трубопровода 1 фиксируется над турбиной 25, пройдя которую, поток с остаточной энергией растекается на поверхности земли как более холодный и плотный, чем окружающий воздух.

П роходное сечение патрубка 29 используется для пропуска каната 17 и жгута из стенок трубопровода 1 согласно описанию выше, а решетка 31 обеспечивает безопасную границу между эластичным материалом установки и лопастями турбины 25.

При восходящем потоке турбогенераторная установка вводится во всасывающий канал подвесного трубопровода, а поясом

8 с помощью лебедки 18 и каната 17 приводится площадь выходного сечения в соответствие с величиной отбираемой мощности турбиной у восходящего потока.

Это выполняется для сохранения некоторого избыточного внутреннего давления в трубопроводе 1 и, следовательно, стабильности потока при противостоянии лобовым атмосферным ветрам.

Использование изобретения позволит получать весьма мощные потоки воздуха как восходящие, так и нисходящие без дополнительных затрат энергии, кроме как на монтажно-установочные операции. Г1ри этом представляется возможным исключить влияние суточных или сезонных колебаний температур и турбулентных процессов в атмосфере на параметры потока, изменяя в широких пределах высоту трубопровода.

Одновременно решается проблема стабилизации проходного сечения трубопровода при наличии горизонтальных ветровых течений воздуха.

Установка позволяет получать значительную энергетическую мощность, использ я аккумулированную энергию солнца в атмосфере. Применение ряда таких установок в жарких местностях позволит не только обеспечивать промышленность и жилые поселки электроэнергией, но и в значительной мере улучшать климатические условия кондиционированием воздушного бассейна с большими объемами.

Формула изобретения

1. Устройство для проветривания карьера, включающее гибкий трубопровод, соединенный верхней частью с подъемным средством, элементы управления гибким трубопроводом в виде канатных лебедок и канатов, с помощью которых гибкий трубопровод через блоки соединен с подъемным средством, элементы регулирования поперечного сечения гибкого трубопровода в виде канатов и лебедки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения, устройство снабжено жестким тороидом и кольцевыми обоймами, гибкий трубопровод установлен с охватом верхней частью жесткого тороидэ и образованием внешней и внутренней стенок, а кольцевые обоймы соединены с элементами управления и установлены на жестком тороиде с охватом верхней части гибкого трубопровода, при этом торцы гибкого трубопровода снабжены поясами, соединенными с элементами управления, внешняя и внутренняя стенки установлены с возможностью продольного перемещения друг относительно друга, а торец внутренней части соединен с элементами регулирования поперечного сечения гибкого трубопровода, выполненными ввиде петель,,закрепленных по периметру торца внутренней части, и стяжек, одними концами соединенных с петлями, а другими концами с канатом и лебедкой, расположенными соосно с гибким трубопроводом.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено ветротурбиной, установленной в проходном сечении гибкого трубопровода.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области применения при создании восходящего потока, подъемное устройство выполнено в виде парашюта, 1808092

1808092

1808092

1808092

1808092 (ОаИ

Составитель Е. Гуменников

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор

Редактор Т. Федотов

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород; ул.Гагарина, 101

Заказ 1398 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-36, Раушская наб., 4/5