Устройство для гашения взрыва пылегазовой среды

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ ВЗРЫВА ПЫПЕГАЗОВОЙ СРЕДО, включающее генератор инертных газов, заполненный ингибитором отсек с-предохранительной решеткой и успокоительную камеру, отделенную от отсека стенкой с дросселирующими отверстиями, о тличающееся тем, что, с целью повьппения надежности гашения взрыва в горной выработке путем более полного использования ингибитора и увеличения диаметра факела распыла, дросселирующие отверстия выполнены в Г-образных патрубках, части которых , параллельные торцовой стенке отсека направлены пр касательной к окружности с центром на продольной оси отсека, а предохранительная решетка выполнена в виде концентрических диффузоров, поверхности которых образованы вращением вокруг продоль9 ной оси отсека дуг окружностей, центры которых расположены на продолжении диаметра выходного сечения отсека , а окружности выходных сечений диффузоров расположены на воображаемой полусфере, центр и радиус которой совпадает с центром и радиусом выходного сечения отсека. сл СП

„„SU„„1101557

СО1ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

pe E 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t(21) 3477321/22-03 (22) 28.07.82 (46) 07.07.84. Бюл. М - 25 (72) П.М. Петрухин,,М.И. Нецепляев, Е.П. Плоскоголовый, В.П. Ковалев, P.Ï. Сербии и И.Л. Бабиченко (71) Государственный макеевский ордена Октябрьской Революции научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (53) 622.235(088.8) (56) 1. Севриков В.В. Анализ применения автошатических устройств защиты от загораний и взрывов парогазовых смесей в промышленности. Ворошиловград, 1974, с. 52.

2. Авторское свидетельство СССР

В 635254, кл. Е 21 Р 5/00, 1977. (54}(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ

ВЗРЫВА ПЫЛЕГАЗОВОЙ СРЕДЫ, включающее генератор инертных газов, заполненный ингибитором отсек с предохранительной решеткой и успокоительную

t камеру, отделенную от отсека стенкой с дросселирующими отверстиями, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности гашения взрыва в горной выработке путем более . полного использования ингибитора и увеличения диаметра факела распила, дросселирующие отверстия выполнены в Г-образных патрубках, части которых, параллельные торцовой стенке отсека направлены по касательной к окружности с центром на продольной оси отсека, а предохранительная решетка выполнена в виде концентрических диффузоров, поверхности которых

O образованы вращением вокруг продоль- 1р ной оси отсека дуг окружностей, центры которых расположены на продолжении диаметра выходного сечения отсека, а окружности выходных сечений диффузоров расположены на воображаемой полусфере, центр и радиус которой совпадает с центром и радиусом выходного сечения отсека.

Э иЙ

1101557 а1 и d"- эмпирические коэффициенты, зависящие от числа диффузоров.

4. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что радиусы входных сечений диффузоров составляют арифметическую прогрессию с общим членом

rbx1- ra",— ", — 1)) R.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что количество диффузоров предохранительной реmetKH равно не менее 3-5.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что расстояния центров дуг окружностей, образующих поверхности диффузоров, от продольной оси отсека и радиусы окружностей составляют арифметические прогрессии с общими членами соответственно х = (а"„ + d (i — 1)DR;

r. Га "+ di" (i — 1)3R;

2 2 где R — радиус выходного сечения отсека;

3,4,5 - число диффузоров в предохранительной решетке

1,2, ..., 1с

5, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что расстояния начальных точек образующих . дуг от плоскости выходного сечения отсека образуют возрастающую арифметическую прогрессию

ЬЬх d 4R (i 1)e

1(Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано преимущественно в шахтах для гашения вспышек метана и угольной пыли в начальной стадии их возникно.вения.

Вспышки и взрывы в угольных шахтах происходят от многих источников воспламенения, отличающихся друг от дру» га по своим энергетическим параметрам-. Взрывные работы могут быть причиной возникновения сильных взрывов с большой скоростью развития. Такие источники воспламенения пылегазовой среды в горной выработке, как фрик-. ционное искрение при работе выемочных и проходческих машин, короткое замыкание в электрооборудовании и т.п. вызывают вспышки со сравнительно небольшими скоростями распространения пламени. Но на долю этих менее мощных источников воспламенения приходится значительное количество взрывов, происходящих в шахтах.

Известен порошково-газовый пламегаситель для подавления взрывов пылевоздушных смесей, содержащий корпус с конической насадкой, наполненной ингибитором, и зарядную трубку с размещенным в ней пирозарядом, генерирующим при сгорании инертные газы, снабженную разрядной головкой со среэным диском 51).

Недостатками известного устройства

5 являются значительная инерционность по созданий взрывогасящей среды (60-100 мс), а образующийся при этом факел и небольшой угол раскрытия факела, способный перекрыть сечение защищаемой выработки только на большом расстоянии от устройства. Поэто.му оно не может быть использовано для гашения вспышек и взрывов в начальной стадии развития на расстоянии 1 5-2,0 м от очага воспламенения.

Кроме того, газы, выходящие с большой скоростью иэ устройства (при давлении 150-200 МПа), не успевают выбросить весь ингибитар, в результате чего снижается коэффициент его использования (в корпусе устройства остается до ЗОЖ невыброшенного инги25 битора).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для локализации взрыва пылегазовой среды, включающее генератор инертных газов, отсек с

30 предохранительной решеткой, заполненный ингибитором, и успокоительную

3 11015 камеру, отделенную от отсека стенкбй с дросселирующими отверстиями(2).

Известное устройство имеет следующие недостатки.

Факел распыла ингибитора имеет малый угол раскрытия и перекрывает сечение защищенной устройством выработки на значительном расстоянии от

его выходного отверстия. В связи с этим,при более близком расстоянии 10 очага взрыва от устройства возможен проскок пламени через незащищенное пространство выработки по периферии пламягасящего факела. Последнее делает указанное устройство неприемлемым для гашения взрывов или вспышек непосредственно в очаге или на расстоянии 1,5-2 м от него, хотя в ряде случаев это крайне необходимо (например, при гашении вспышек от фрикциои- 2б ного искрения на комбайнах).

Ингибитор из отсеков капсулы вы-брасывается не весь, что существенно снижает взрывогасящую эффективность устройства, неоправданно увеличивает его вес и размеры.

Целью изобретения является повышение надежности гашения взрыва в горной выработке путем более полного использования ингибитора и увеличе30 ния диаметра факела распыла при равномерном распределении ингибитора.

Поставленная;. цель достигается тем, что в устройстве для гашения 35 взрыва пылегазовой среды, включающем генератор инертных газов, заполненный ингибитором отсек с предохранительной решеткой и успокоительную камеру, отделенную от отсека стенкой 4о с дросселирующими отверстиями, дросселирующие отверстия выполнены в виде

Г-образных сопел, части которых параллельны торцовой стенке отсека направлены по касательной к окружности с центром на продольной оси отсека, а предохранительная решетка выполнена в виде .трех-пяти концентрических диффуэоров, поверхности которых образованы вращением вокруг продольной 50 оси отсека дуг окружностей, центры которых расположены на продолжении 1 диаметра выходного сечения отсека, а окружности выходных сечений диффузоров расположены на воображаемой полусфере, центр и радиус которой совпадает с центром и радиусом выходного сечения отсека, при этом в на57 правлении от внешнего диффузора к центральному расстояния центров дуг окружностей от продольной оси отсека и радиусы окружностей составляют арифме-..-ческие прогрессии с общими членами. соответственно

x = I a d (i-1)3К; г; = (а ) + d (i-1)) R; радиусы входных сечений диффузоров составляют убывающую арифметическую прогрессию с общим членом гЬх; = (а > — d з ((-1)JR, а расстояния начальных точек образующих дуг от плоскости выходного сечения отсека образуют возрастающую арифметическую прогрессию

hbx; = d+R(i-1) где R — радиус выходного сечения контейнера;

- 3 4,5 — число диффузоров в предохранительной решетке;

1 = 1,2, ..., М и а .и d . .— эмпирические коэффициенты, зависящие от числа диффузоров.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1; на фиг. 3 — схема предохранительной решетки; на фиг. 4 — сечение общей торцовой стенки отсека и успокоительной камеры.

Устройство содержит заполненный ингибитором отсек 1, успокоительную камеру 2, сообщающуюся с отсеком 1 посредством дросселирующих Г-образных сопел 3, размещенных в проточке 4 основания контейнера 1. !

-Камера 5 сгорания гаэогенерирующего состава 6 перекрыта срезным диском 7 и перфорированной разрядной головкой 8, размещенной в успокоительной камере 2. Через крышку 9 успокоительной камеры 2 к камере 5 сгорания подведены провода 10. Контейнер 1 с ингибитором перекрыт легкоразрушаеиой диафрагмой 11 и предохранительной решеткой 12, образованной четырьмя криволинейными концентрическими диффузорами 13. Для контейнера с радиусом выходного отверстия

75 ми концентрические диффузоры 11 выполнены в виде поверхностей, образованных вращением вокруг продольной оси контейнера 1 дуг окружностей с радиусами, равными 79, 101, 124 и

146 мм. Центры этих дуг расположены

1101557 на продолжении диаметра выходного отверстия контейнера 1 на расстояниях от его продольной оси, равных соответственно 19, 58, 97 и 121 мм. Радиусы входных отверстий диффузоров 13 5 соответственно равны 60, 45, 30 и

15 мм. Диффузоры 13 закреплены на .кольцевой обойме 14 с помощью двух взаимно перпендикулярных ребер, выполненных в виде плоских полушайб 15. 10

Плоскость входного отверстия внешнего диффузора совпадает с плоскостью выходного отверстия контейнера 1, а входные отверстия остальных диффузоров находятся от него на расстояниях, 1S равных соответственно 13, 26 и 39 мм по продольной оси контейнера. Окружньсти выходных отверстий диффузоров

13 вместе с кольцевой обоймой 14 и внешними обводами крепежных ребер 15 20 лежат на поверхности полусферы, радиус которой равен 75 мм, а центр совпадает с центром выходного сечения контейнера 1.

Устройство работает следующим 25 образом.

Импульс тока от датчика пламени взрыва воспламеняет газогенерирующий состав 6, при горении которого в камере 5 образуются инертные газы. Зп

Развивающимся при этом давлением срезается диск 7 и инертные газы через перфорированную разрядную головку 8 поступают в успокоительную камеру 2 и затем через дросселирующие сопла 3 - в отсек 1, который заполнен тонкодисперсным порошком ингибитора. Образующаяся при этом пылегазовая пламегасящая смесь разрушает диафрагму 11 и поступает в 4О выработку через кольцевые концентрические зазоры предохранительной решетки 12. Испытания устройства по- казали его эффективность. За время, -не превышающее 50 мс, в 1,5-2 м от очага взрыва одним или максимум двумя. устройствами (в каждом по 2,2 кг ингибитора) создается пламегасящее облако, полностью:перекрывающее сечение выработки перед фронтом пламени.

Проводят испытания устройства с предохранительными решетками, содержащими различное число криволинейных диффузоров. При этом отмечено, что решетка, состоящая из двух диффузоров, не обеспечивает достижения цели изобретения, а при увеличении числа диффузоров в решетке более пяти начинает существенно расти ее аэродинамическое сопротивление, обуславливая соответственное увеличение инерционности устройства. Установлено, что хотя для формирования требуемого факела распыла ингибитора имеется возможность использования предохранительной решетки, содержащей любое разумное число диффузоров, но не менее трех, однако для использования в данном конкретном случае наиболее приемлема решетка, состоящая из 3-5 диффуэоров.

При выполнении предохранительной решетки устройства поверхности диффузоров образованы вращением вокруг продольной оси контейнера дуг окружностей, центры которых расположены на продолжении. диаметра выходного сечения контейнера, окружности выходных сечений диффузоров лежат на воображаемой полусфере, центр и радиус которой совпадает с центром и радиусом выходного сечения контейнера, при этом в направлении от внешнего диффузора к центральному расстоянию центров дуг окружностей продольной оси контейнера и их радиусы составляют возрастающие арифметические прогрессии с общими членами соответственно

; - f. + a"„(i-»3R;

r. (а + 4 "(д-1)) R

2 2 радиусы входных сечений диффузоров составляют убывающую арифметическую прогрессию с общим членом тЬх ° а " - d (i-1)) R расстояния начальных точек образующих дуг от плоскости выходного сечения контейнера образуют возрастающую арифметическую прогрессию

hbx d R(i 1) где R - радйус выходного сечения контейнера;

М - 3,4,5 - число диффузоров в предохранительной решетке; i 1,2, ..., 1c а значения коэффициентов а и d k в зависимости от числа диффузоров в предохранительной решетке определяются из таблицы.

1101557

Число диффузоров, К

) 4 ) 5

Коэффициент а

1, 050

0,300

0,250

0,520

0,800

0,200

1,050

0,300

0,220

0,475

1, 050

0,120

0,300

0,420

0,750

0,250

0,8(3) а з

14 ь

О, 1(6) а1

4 k

О

О, 175 О, 120

0,230

Предлагаемое устройство эффективно в условиях высокой запыленности воздуха, при котором значительно 25 сужаются возможности используемых в автоматических взрывогасящих системах оптических датчиков пламени.

В этом случае пламя может быть за4жксировано на весьма малых расстояниях от взрывоподавляющего устройства и погашено лишь при наличии полного перекрытия сечения выработ-, ки пламегасящим облаком. Укаэанные обстоятельства имеют место при гашении. вспышек и взрывов от фрикционного искрения на проходческих и вы-, емочных комбайнах. Предлагаемое устройство может быть использовано в качестве исполнительного органа авто-4 матических систем гашения взрывов на проходческих и выемочных комбайнах, а также для локализации взрывов на распределительных пунктах, у электроприводов различных машин и механнэ-45 мов.

Предлагаемое устройство для гашения взрыва пылегаэовой среды отличается простотой, компактностью, следовательно, более низкой стоимостью автоматической системы гашения взры, вов на комбайнах, состоящей Hs двух взрывоподавляющих устройств; более эффективным использованием ингибитоI, ра, поскольку гашение взрыва на комбайне с помощью предлагаемых взрывоr, подавляющих устройств обеспечивается при расходе 4,4 кг ингибитора (по сравнению.с 64 кг, необходимыми при использовании устройств базового объекта); значительно более высокой надежностью предлагаемых взрывоподавляющих устройств, поскольку запас энергии, необходимой для выброса и распыления ингибитора, в нем (газогенерирующий заряд) не подвержен утечкам сам по себе и под действием вибрации и ударов, сопровождающих работу комбайнов (в противоположность сжатому газу в баллонах); простотой в эксплуатации и обслуживании взрывоподавляющих устройств, поскольку отсутствует необходимость в регу» лярном контроле и возобновлении запаса энергии (сжатого газа); значительным снижением вероятности самопроизвольного срабатывания взрывоподавляющего устройства, поскольку электровоспламенитель газогенерирующего заряда и он сам не чувствительны к внешним воздействиям (толчкам, вибрации и т.д.) в противоположность электродетонаторам, используемым в .базовом объекте; значительно более безопасной эксплуатацией предлагаемых взрывоподавляющих устройств, поскольку в их конструкции не использованы.потенциально опасные компоненты, подобные сосудам высокого давления,,детонаторам и т.д.

1 101 557.

1101557

Составитель Н. Руденко

Редактор С. Патрушева Техред М.Надь Корректор А. Ференц

Заказ 4737/19 Тираж 427 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, .ул. Проектная, 4