Устройство для обеспыливания внутришахтных вентиляционных потоков

 

Изобретение относится к вентиляции потоков в подземных выработках горнодобывающих предприятий. Техническим результатом изобретения является создание моноблочного устройства, обеспечение стабильности работы и снижение трудо- и энергозатрат на его изготовление и эксплуатацию, а также обеспечение высокой эффективности очистки воздуха от пыли, включая тонкодисперсные фракции. Для этого устройство включает рабочее колесо осевого вентилятора типа ВМ с электродвигателем, пылевоздухоприемные каналы квадратного сечения с размещенными внутри них оросителями и гидравлическими промывателями, смесительную камеру, прямоточный циклон со шламоотводящей щелью, шламоотвод и трехдиффузорный патрубок с направляющими диффузорами. Гидродинамические промыватели выполнены в виде крестообразно сопряженных по вертикальной центральной оси прямоугольных рамок. При этом внутри каждой рамки по всей ее ширине установлены вертикально металлические отбойные планки с интервалом между ними, равным ширине рамки, которые при рабочем положении промывателя расположены под углом 45^o к направлению движения обеспыливаемого потока. Стенки направляющих диффузоров трехдиффузорного патрубка выполнены в виде прямолинейных конусов. 2 ил.

Устройство предназначено для обеспыливания вентиляционных потоков в подземных выработках горнодобывающих предприятий.

Известна пылеулавливающая жалюзийная перегородка для обеспыливания вентиляционных потоков в подземных горных выработках (см. Руководство по борьбе с пылью в угольных шахтах. - М.: Недра, 1979, с.49-50). Изготовляется она из досок шириной не менее 100 мм, толщиной 20-25 мм. Жалюзи установлены на расстоянии не более 50 мм друг от друга под углом 45^o к оси выработки. Для прохода людей и проезда транспорта в перегородке устанавливается дверь, также имеющая жалюзи.

Для эффективного пылеулавливания необходимо производить непрерывное орошение перегородки водой или периодически наносить смачивающе-связующую пасту на ее поверхность. Для орошения у кровли выработки в месте установки перегородки монтируется одна-две форсунки типа ПФ. Пыль, осевшая на перегородку и возле нее, по мере накопления должна убираться.

Указанное устройство обладает следующими существенными недостатками: 1) низкий коэффициент очистки воздуха от пыли, составляющий 70...75%; 2) осложняет условия эксплуатации средств рельсового транспорта и создает неудобство реверсирования вентиляционной струи в случае возникновения подземного пожара; 3) требует дополнительных трудозатрат на очистку перегородки и уборку уловленной пыли.

Известно также устройство для обеспыливания вентиляционных потоков в горных выработках (SU 1657647, кл. Е 21 F 1/08, 23.06.91), состоящее из двух одинаковых блоков, размещенных в нишах в боковых стенках горной выработки, каждый из которых включает вертикальный щелевой воздухоприемник запыленного потока, осевой вентилятор, ороситель, влажный прямоточный пылеуловитель и вертикальный щелевой воздухораздатчик обеспыленного воздуха. При работе устройства проходящий по выработке запыленный вентиляционный поток всасывается в вертикальные щелевые воздухоприемники, проходит через вентилятор, прямоточные циклоны-пылеуловители и выбрасывается через щелевые вертикальные воздухораздатчики, размещенные под определенным углом к оси выработки, исключающие возможность рециркуляции очищенного воздуха в зоне размещения устройства, а также возможность прорыва запыленного воздуха, минуя пылеуловители.

Недостатком этого устройства является то, что оно громоздко, состоит из двух отдельных блоков и из-за значительных габаритов требует изготовления специальных ниш в боковых стенках выработки и является практически стационарным устройством. Кроме того, на создание двух скрещивающихся плоских воздушных завес обеспыленного воздуха требуются дополнительные энергозатраты.

В качестве прототипа принято устройство для обеспыливания вентиляционных потоков в горных выработках (SU 989101, кл. E 21 F 5/00, 15.01.83).

Это устройство состоит из размещенного в нише вентилятора, к выхлопной части которого подсоединен фильтр-пылеуловитель, при этом выхлопная ветвь вентилятора подсоединена также к трубопроводу, размещенному под кровлей выработки и, в свою очередь, подсоединенному к вертикальному щелевому воздухораздатчику, который установлен у противоположной стенки и имеет высоту, равную высоте выработки в свету. При работе вентилятора щелевой воздухораздатчик создает плоскую воздушную завесу, которая перекрывает все сечения выработки и направляет весь движущийся по выработке запыленный вентиляционный поток к всасывающему отверстию вентилятора. Расход вентилятора должен составлять 1,1 Q_{вент потока}, т.к. 0,1 Q_{вент потока} постоянно расходуется на создание и функционирование воздушной завесы. Воздух, очищенный в пылеуловителе-фильтре, выбрасывается по ходу вентиляционного потока.

Недостатки прототипа: 1) устройство является полустационарным, в связи с чем требуются дополнительные трудозатраты на переноску его на новое место, на изготовление ниши в боковой стенке выработки и проведение монтажа устройства с наладочными работами по регулировке параметров завесы, исключающих явление прорыва запыленного потока, минуя очистку в пылеуловителе-фильтре; 2) дополнительные энергозатраты на создание воздушной завесы; 3) нестабильность работы фильтра устройства; 4) дополнительные трудозатраты по периодическому удалению уловленной пыли и регенерации фильтра.

Изобретение направлено на создание моноблочного устройства, обеспечение стабильности работы и снижение трудо- и энергозатрат на его изготовление и эксплуатацию, а также обеспечение высокой эффективности очистки воздуха от пыли, включая ее тонкодисперсные фракции.

Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для обеспыливания внутришахтных вентиляционных потоков, содержащем пылевоздухоприемные каналы квадратного сечения с размещенными внутри оросителями и гидравлическими промывателями, рабочее колесо осевого вентилятора с электродвигателем, прямоточный циклон и трехдиффузорный патрубок, гидравлические промыватели выполнены в виде крестообразных сопряженных между собой по вертикальной центральной оси пересечения прямоугольных рамок, при этом внутри каждой рамки по всей ее ширине установлены вертикально отбойные планки с интервалами между ними, равными их ширине, при рабочем положении промывателя отбойные планки расположены под углом 45^o к направлению движения обеспыливаемого потока, а стенки направляющих диффузоров трехдиффузного патрубка выполнены в виде прямолинейных конусов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показана схема размещения основных элементов предлагаемого устройства, на фиг.2 - схема гидродинамического промывателя.

Устройство включает рабочее колесо 1 осевого шахтного вентилятора типа ВМ с электродвигателем 2, пылевоздухоприемные каналы 3 квадратного сечения с размещенными внутри оросителями 4 и гидравлическими промывателями 5, смесительную камеру 6, прямоточный циклон 7 со шламоотводящей щелью 9, шламоотвод 10 и трехдиффузорный патрубок 11 с направляющими диффузорами 12, 13 и 14.

Гидродинамический промыватель (фиг.2) состоит в виде крестообразно сопряженных между собой по вертикальной центральной оси пересечения прямоугольных рамок 15, при этом внутри каждой рамки по всей ее ширине вертикально установлены металлические отбойные планки 16 с интервалом между ними, равным их ширине, параллельно друг другу и перпендикулярно кромкам самой рамки. При рабочем положении промывателя 5 отбойные планки расположены под углом 45^o к направлению движения обеспыливаемого потока. Использование гидродинамических промывателей обеспечит эффективную очистку вентиляционных потоков от высокодисперсных частиц пыли.

Направляющие диффузоры 12, 13 и 14 (фиг.1) трехдиффузорного патрубка (а. с. 796457) должны выполняться по гиперболической кривой, что осложняет и удорожает их изготовление. Для упрощения конструкции и снижения трудозатрат на изготовление в предлагаемом изобретении направляющие диффузоров 12, 13 и 14 выполняются в виде прямолинейных конусов, что, как показала проверка, не ухудшает качества работы трехдиффузорного патрубка, использование которого исключает вредное явление рециркуляции обеспыленного воздуха в зоне размещения предлагаемого устройства.

Работает устройство следующим образом. Под действием рабочего колеса 1 осевого вентилятора, приводимого электродвигателем 2, запыленный воздух поступает в пылевоздухоприемные каналы 3, смачивается оросителями 4 и поступает в гидродинамические промыватели 5, где происходит процесс динамического дробления капель воды и шлама при их ударе о поверхность отбойных планок 16 и о внутренние стенки пылевоздухоприемников в зоне размещения промывателей, а также благодаря возникновению встречных и взаимно пересекающихся потоков внутри промывателей и распылению капель в интенсивно турбулизованном и стесненном потоке как внутри промывателей 5, так и на выходе из них. Указанные интенсивно протекающие аэрогидродинамические процессы способствуют эффективному увлажнению и улавливанию тонкодисперсных частиц пыли, которые представляют наибольшую опасность для здоровья горнорабочих и являются наиболее активными в начальной стадии процесса воспламенения взвешенной в воздухе взрывоопасной угольной пыли. Затем шламовая смесь поступает в камеру смешивания 6, где оба потока, смешиваясь, взаимопроникают друг в друга, дополнительно турбулизуются, перемешиваются и попадают в зону действия рабочего колеса 1 осевого вентилятора, где интенсивно закручиваются, создавая центробежные силы, которые отбрасывают на внутренние стенки прямоточного циклона 7 капли шлама и водяного тумана, образуя на ней шламовую пленку, которая под воздействием закрученного потока очищаемого воздуха, медленно вращаясь, перемещается к выходному отверстию 8 циклона 7, попадает в шламоотводящую щель 9 в стенке циклона и через шламоотвод 10 выводится за пределы устройства, а очищенный воздух проходит через трехдиффузорный патрубок 11, где с помощью направляющих диффузоров 12, 13 и 14 разделяется на три кольцевых конусобразных закрученных потоков, которые, взаимодействуя, сливаются в общую струю обеспыленного вентиляционного потока, которая полностью заполняет свободное сечение выработки, исключая рециркуляцию воздуха в зоне размещения устройства, и продолжает свое движение по горной выработке под действием отсасывающего вентилятора главного проветривания шахты.

Мобильность устройства обеспечивается либо перемещением его по монорельсу, подвешенному и перемещаемому под кровлей выработки, либо оно закрепляется на верхних кромках кузова шахтной вагонетки и перемещается с ее помощью по рельсовому пути вентиляционного или откаточного штрека.

Использование устройства исключит возможность осаждения угольной пыли на стенках горных выработок и сократит расходы шахты на осланцевание выработок с последующей уборкой накопившейся пыли. Особенный интерес приобретает устройство для шахт, отрабатывающих крутые пласты углей, опасных по взрывам угольной пыли, где его применение снимает также опасность взрывов накопившейся на стенках горных выработок угольной пыли и связанных с этим гибелью людей и последующим возникновением подземных пожаров.

Формула изобретения

Устройство для обеспыливания внутришахтных вентиляционных потоков, содержащее пылевоздухоприемные каналы квадратного сечения с размещенными внутри оросителями и гидравлическими промывателями, рабочее колесо осевого вентилятора с электродвигателем, прямоточный циклон и трехдиффузорный патрубок, отличающееся тем, что гидравлические промыватели выполнены в виде крестообразно сопряженных между собой по вертикальной центральной оси пересечения прямоугольных рамок, при этом внутри каждой рамки по всей ее ширине установлены вертикально отбойные планки с интервалами между ними, равными их ширине, при рабочем положении промывателя отбойные планки расположены под углом 45^o к направлению движения обеспыливаемого потока, а стенки направляющих диффузоров трехдиффузорного патрубка выполнены в виде прямолинейных конусов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2