Устройство для автоматического отвода воды из дегазационного газопровода

 

Использование: горное дело, для отвода воды из дегазационного газопровода, проложенного по почве горной выработки, при давлении в нем, отличающемся от атмосферного . Сущность изобретения: устройство содержит два идентичных блока 1 и 2. Каждый блок состоит из корпуса с двумя направляющими втулками и емкости внутри корпуса с вертикальной осью, водовпускной, воздухоотводящей, сливной и воздухоподающей трубок, верхней опорной площадки с пластинчатой пружиной, между которыми расположены водовпускная и воздухоотводящая трубки, и нижней подпорной площадки с пластинчатой пружиной. Воздухоподающая трубка имеет два ответвления . Отвод воды обеспечивается благодаря наличию двух идентичных блоков, причем первый размещен под газопроводом в углублении почвы выработки, а второй блок - на почве, сильфонного привода, управляющего переливом набранной воды из первого блока во второй за счет перепада давления между атмосферным давлением и давлением в газопроводе , большим или меньшим, чем атмосферное . 1 ил. Ё

(19) (1)) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ss)s Е 21 F 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4790312/03 (22) 12.02.90 (46) 30.03.92. Бюл, М 12 (71) Донецкий политехнический институт (72) А.С.Буланов, В.Г.Лаврик и В.В.Кононенко (53) 622.817(088.8) (56) Руководство по дегазации угольных шахт. М.: Недра, 1975, с. 147.

Авторское свидетельство СССР

М 909226, кл. Е 21 F 17/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 1469185, кл. Е 21 F 17/00, 1989, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТВОДА ВОДЫ ИЗ ДЕГАЗАЦИОННОГО

ГАЗОПРОВОДА (57) Использование: горное дело, для отвода воды из дегазационного газопровода, проложенного по почве горной выработки, при давлении в нем, отличающемся от атмосферного. Сущность изобретения: устройство содержит два идентичных блока 1 и 2.

Каждый блок состоит из корпуса с двумя направляющими втулками и емкости внутри корпуса с вертикальной осью. водовпускной, воздухоотводящей, сливной и воздухоподающей трубок, верхней опорной площадки с пластинчатой пружиной, между которыми расположены водовпускная и воздухоотводящая трубки, и нижней подпорной площадки с пластинчатой пружиной.

Воздухоподающая трубка имеет два ответвления. Отвод воды обеспечивается благодаря наличию двух идентичных блоков, причем первый размещен под газопроводом в углублении почвы выработки, а второй блок — на . Я почве, сильфонного привода, управляющего. переливом набранной воды из первого блока во второй за счет перепада давления между атмосферным давлением и давлением в газопроводе, большим или меньшим, чем атмосферное, 1 ил.

1723343

30

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для отвода воды из дегазационного газопровода, проложенного по почве горной выработки, находящегося под. разрежением или под избыточным давлением.

Для отвода воды, поступающей иэ скважин, воды, конденсирующейся в газопроводах, известны водоотделительные бачки, которые устанавливаются под газопроводом и соединяются с ним трубкой, Во время слива воды из бачков обслуживающим персоналом на 1-2 ч прекращается работа дегаэационной системы, что снижает эффективность ее работы и неже-. лательно с точки зрения техники безопасности, Известно устройство для автоматического отвода воды из дегазационного газопровода, находящегося под разрежением.

Устройство состоит из корпуса, снабженного обратным клапаном для слива воды, воздуховпускным клапаном, водовпускной трубкой с обратным клапаном и воздухоотводящей трубкой, соединенными с газопроводом, поплавком, на котором закреплены толкатель для открытия воздуховпускного клапана и клапаны для перекрытия воздухоотводящей трубки. При поступлении воды в устройство закрытие воздуховпускного клапана и клапана для слива воды осуществляется эа счет разрежения в газопроводе, При сливе воды из устройства открытие воэдуховпускного клапана и закрытие обратным клапаном воэдухоотводящей трубки осуществляются поднятым поплавком, закрытие обратного клапана на водовпускной трубке — за счет разрежения в газопроводе, а открытие обратного клапана для слива воды— за счет ее статического давления, .Устройство устанавливается под газопроводом на почве выработки и позволяет отводить воду иэ газопровода, который под1 вешен к крепи выработки на высоте большей; чем высота устройства.

Недостатками этого устройства являются его низкая надежность в работе и отказ в работе Ьри избыточном давлении в газопроводе, Низкая надежность в работе обусловлена тем, что при небольшом разрежении в газопроводе усилия для закрытия воздуховпускного и обратного клапанов,при наборе воды и обратного клапана на воздуховпускной трубке оказываются недостаточными.

Обратные клапаны не полностью закрываются, если даже усилия и достаточны для их закрытия, но на их рабочие поверхности попадают кусочки угля, породы или шлама, поступающие вместе с водой из газопровода

Устройство не работоспособно при избыточном давлении в газопроводе, которое имеет место при аварийной или плановой остановках вакуум-насосов на поверхности шахт. В этом случае под действием горного давления метан выходит из скважин, заполняет за несколько минут газопровод и движется по нему на "свечу". Давление в нем повышается и становится избыточным, больше атмосферного. При избыточном давлении в газопроводе все клапаны в устройстве открыты и метановоздушная смесь из газопровода через устройство будет выходить в горную выработку, что недопустимо по правилам техники безопасности.

Недостатки устранимы, если в устройстве отсутствуют клапаны, а набор и слив воды осуществляются по гибким трубкам, пережимаемым и освобождаемым от пережатия в определенной последовательности от перемещения емкости при наборе и сливе воды из нее соответственно подключением емкости к газопроводу и отключением от него.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для автоматического отвода воды из дегазационного газопровода, содержащее емкость с водовпускной и воздухоотводящей трубками, соединенными с дегазационным газопроводом, сливной и воздухоподающей трубками, соединенными с атмосферой, верхнюю опорную площадку со средством для пережатия трубок, между которыми расположены водовпускная и воздухоотводящая трубки, и нижнюю опорную площадку со средством для пережатия трубок, между которыми расположены сливная и воздухоподающая трубки, верхнюю и нижнюю направляющие втулки, вертикальную ось на емкости, установленную в направляющих втулках, пружину сжатия, насаженную на вертикальную ось между нижним основанием емкости и нижней направляющей втулкой, два толкателя, закрепленные на верхнем и нижнем основаниях емкости с возможностью взаимодействия со средствами для пережатия трубок на верхней и нижней опорных площадках; два углубления на боковой поверхности емкости, фиксатор, выполненный в виде пластинчатой пружины с роликом на конце и взаимодействующий с углублениями на емкости.

В известном устройстве при наборе воды под действием пружины сжатия емкость поднята. Средствами пережатия на верхней опорной площадке освобождены от пережа1723343 тия водовпускная и воздухоотводящая труб- полненный в виде пластинчатой пружины с ки, а на нижней опорной площадке пережа- роликом на конце, на воздухоподающей ты сливная и воздухоподающая трубки. трубке первого блока и воздухоотводящей

Емкостьсообщается с газопроводом,давле- трубке второго блока выполнено по два отние в ней становится равным давлению в 5 ветвления, снабжено дополнительной верхгазопроводе, и вода сливается в емкость ней опорной площадкой со.средством для под действием силы тяжести. После за- пережатия трубок, между которыми полнения водой емкости. происходит ее расположены первые ответвления воздуопускание. Средствами пережатия осуще- хоподающей трубки первого блока и воздуствляется пережатие водовпускной и возду- 10 хоотводящей трубки. второго блока, и хоотводящей трубок и освобождение от. дополнительной нижней опорной площадпережатия сливной и воздухоподающей кой со средством для пережатия трубок, трубок. Емкость изолируется от газопрово- между которыми расположены вторые отда, сообщается с атмосферой и происходит ветвления этих трубок, сильфонным привослив воды также под действием ее силы 15 дом, состоящим из сильфона, импульсной тяжести на почву горной выработки. трубки, присоединенной к его внутренней

Устройство работает независимо от полости, тяги, прикрепленной к дну сильфоразрежения или избыточногодавления вде- на и взаимодействующей со средством для газационном газопроводе. пережатия трубок на дополнительных опорНедостатком известного устройства яв- 20 ных площадках. причем первое ответвление ляется невозможность отвода воды из дега- воздухоподающей трубки первого блока, зационного газопровода, проложенного по второе ответвление воздухоотводящей почве выработки. Если устройство устано- трубки второго блока и импульсная трубка вить под газопроводом в углублении почвы соединены с газопроводом, второе ответввыработки,топосле несколькихцикловсли- 25 ление воздухоподающей трубки первого ва воды в углебление уровень воды в нем блока и первое ответвление воздухоотводяподнимается до нижнего основания емко- щей трубки второго блока — с атмосферой, а сти и затем на очередном цикле вода из сливная трубка первого блока — с водовпуемкости не сливается в углубление. Ее необ- скной трубкой второго блока, при этом перходимо поднять из емкости, а потом слить 30 вый блок расположен под газопроводом в на почву выработки. углублении почвы выработки, а второй

Цель изобретения — обеспечение воз- блок — на почве. можности отвода воды из дегазационного При таком выполнении устройства газопровода, проложенного по почве гор- автоматически обеспечивается слив воной выработки, при давлении в нем, отлича- 35 ды из газопровода, проложенного по почве ющемся от атмосферного, выработки, в емкость первого блока, распоПоставленная цель достигается тем, что ложенного под газопроводом в углублении устройство для автоматического отвода во- почвы выработки, затем за счет перепада ды из дегазационного газопровода, состоя- давления между атмосферным давлением щее из двух блоков, содержащих внутри 40 и давлением в газопроводе, большим или каждого емкость с водовпускной, воздухо- . меньшим, чем атмосферное, перелив ее в отводящей, сливной и воздухоподающей емкость второго блока, расположенного на трубками и углублениями на боковой повер- почве выработки, и слив воды иэ этой емкохности, верхнюю опорную площадку со сти на почву выработки, средством для пережатия трубок, между ко- 45 На чертеже представлено устройство, торыми расположены водовпускная и.воз- общий вид, духоотводящая трубки, и нижнюю опорную Устройство содержит два идентичных площадку со средством для пережатия тру-. блока 1 и 2..Блок 1 установлен под газобок, между которыми расположены сливная проводом в углублении почвы выработки и воздухоподающая трубки, верхнюю и 50 и выполнен в виде корпуса 3 с двумя нанижнюю направляющие втулки, вертикаль- . правляющими втулками 4 и 5. Внутри корную ось, установленную в направляющих пуса расположена емкость 6, которая втулках, пружину сжатия, насаженную на снабжена вертикальной осью 7, вставленвертикальную ось между нижним основани- ной в направляющие втулки 4 и 5. К емкости ем емкости и нижней направляющей втул- 55 подсоединены четыре гибкие трубки — водокой, два толкателя, закрепленные на впускная 8, воздухоотводящая 9, сливная 10 верхнем и нижнем основаниях емкости с и воздухоподающая 11. Трубки 8 и 9 расповоэможностью взаимодействия со средст- ложены между верхней площадкой t2 и плавами для пережатия трубок на верхней и стинчатой пружиной13,а трубки 10 и 11— нижней опорных площадках, фиксатор, вы - между нижней площадкой 14 и пластинча1723343 той пружиной 15. Пружины 13 и 15 закреплены в корпусе 3 так, что они постоянно прижимают трубки к площадкам с усилием, достаточным для их полного пережатия на площадках. К емкости 6 прикреплены сверху и снизу толкатели 16 и 17, Толкатель 16 расположен под пластинчатой пружиной 13, а толкатель 17- над пластинчатой пружиной

15, В корпусе 3 закреплеиа пластинчатая пружина 18 с роликом 19, образующая с углублениями 20 и 21 на боковой поверхности емкости 6 пружинный фиксатор. На оси

7 между нижним основанием емкости 6 и втулкой 5 расположена пружина 22 сжатия.

Воздухоподающая трубка 11 имеет первое

23 и второе 24 ответвления.

Блок 2, идентичный блоку 1, установлен на почве выработки и состоит из корпуса 25, втулок 26 и 27, емкости 28, оси 29, водовпускной 30, воздухоотводящей 31, сливной

32 и воздухоподающей 33 трубок, верхней опорной площадки 34 с пластинчатой пружиной 35, нижней опорной площадки 36 с пластинчатой пружиной 37, толкателей 38 и

39, пластинчатой пружины 40 с роликом 41, углублений 42 и 43 на емкости и пружины 44 сжатия. Воздухоотводящая трубка 31 имеет первое 45 и творое 46 ответвления, Сильфонный привод в устройстве состоит из сильфона 47, импульсной трубки 48, присоединенный к его внутренней полости, и тяги 49, прикрепленной одним концом к дну сильфона, а другим — к штоку 50.

Между дополнительной верхней опорной площадкой 51 и штоком 50 расположены первые ответвления 23 и 45 соответственно воздухоподающей 11 и воздухоотводящей 31 трубок, а между нижней опорной площадкой 52 и штоком 50 — их вторые ответвления 24 и 46.

З блоке 1 водовпускная трубка 8 соединена с нижней частью дегаэационного газопровода, где собирается вода, воздухоотводящая трубка 9 — с верхней частью газопровода, сливная трубка 10 — с водовпукной трубкой 30 блока 2, первое ответвление 23 воздухаподающей трубки 11 — с газопроводом, а ее второе ответвление 24с атмосферой.

В блоке 2 первое ответвление 45 воздухоотводящей трубки 31 соединено с атмосферой, второе ответвление 46— с газопроводом, а сливная трубка 32 и воздухоподающая трубка ЗЗ вЂ” с атмосферой, Внутренняя полость сильфона 47 соединена импульсной трубкой 48 с газопроводом.

До подключения устройства к газопроводу его емкости 6 и 28 подняты (в соответствии с чертежом}, так как усилия в предварительно

ЗО

45 разжаты, а трубки 10 и 11 на площадке 14 и

55

25 сжатых пружинах 22 и 44 больше сил тяжести пустых емкостей 6 и 28 и изогнутых толкателями 16 и 38 пружин 13 и 35. При этом пружины 13 и 35 не пережимают трубки 8 и

9, 30 и 31 на площадках 12 и 34. Трубки под действием упругих сил в них разжаты, Толкатели 17 и 39 отходят от своих пружин 15 и

37, которые пережимают трубки 10 и 11, 32 и 33 на площадках 14 и 36, Ролики 19 и 41 под действием пружин 18 и 40 входят соответственно в углубления 20 и 42 на емкостях

6 и 28 и стопорят их в верхнем положении.

Во внутренней полости сильфона 47 давление равно атмосферному давлению, и связанный с ним через тягу 49 шток 50 расположен между дополнительными опорными площадками 51 и 52 так, что он не пережимает на этих площадках первые ответвления 23 и 45 и, соответственно, вторые ответвления 24 и 46 трубок 11 и 31. Ответвления трубок разжаты под действием упругих сил в них.

Устройство работает следующим образом, Трубки 8, 9 и 48, первое ответвление 23 воздухоподающей трубки 11 и второе ответвление 46 воэдухоотводящей трубки 31 подсоединяются к газопроводу, где имеет место скопление воды.

Если давление в газопроводе меньше атмосферного, то происходит сжатие сильфона 47 из-за наличия в его полости разрежения, перемещение вверх тяги 49 и штока

50, который пережимает первые ответвления 23 и 45 соответственно воздухоподающей трубки 11 и воздухоотводящей трубки

31. При этом воздухоподающая трубка 11 через свое второе ответвление 24 соединяется с атмосферой, а воздухоотводящая трубка 31 через свое второе ответвление

46 — с газопроводом, В емкостях 6 и 28 создается разрежение, равное разрежению в газопроводе, так как трубки 8 и 9 на площадке 12 и трубки 30 и 31 на площадке 34 трубки 32 и 33 на площадке 36 пережаты, Вода из газопровода по водовпускной трубке 8 сливается в емкость 6 блока 1, вытесняя из нее воздух через воздухоотводящую трубку 9 в газопровод. Постепенно уровень воды в емкости повышается.

При заполнении емкости 6 водой наступает состояние, при котором силы тяжести емкости, воды и сила изогнутой пружины 13 становятся больше усилий в сжатой пружине 22 и усилия для выхода ролика 19 из углубления 20, т.е. срабатывания фиксатора. Емкость 6 резко перемещается вниз, чему способствует перекатывание ролика 19 в углубление 21.При этом толкатель 16 отходит

1723343

10 от пружины 13, которая пережимает трубки

8 и 9 на площадке 12, емкость 6 не сообщается с газопроводом. Толкатель 17 входит в контакт с пружиной 15, отгибая ее вниз, что способствует раэжатию трубок 10 и 11 под действием упругих сил в них под площадкой

14. Через ответвление 24 воздухоподающей трубки 11 и саму трубку в емкость 6 поступает воздух из атмосферы, и давление выравнивается до атмосферного. Так как сливная трубка 10 блока 1 соединена с во, довпускной трубкой 30 блока 2, а в его емкости 28 давление равно давлению в газопроводе, то вода под действием разности между атмосферным давлением и давлением в газопроводе поднимается по трубкам 10 и 30 и переливается в емкость

28, вытесняя из нее воздух по трубке 31 и ее второму ответвлению 46 в газопровод, Так, например, при разрежении в газопроводе, равном 3 кПа (27 мм рт.ст.) высота подъема воды составляет 0,3 м. Уровень воды в емкости 6 понижается, а в емкости 28 повышается.

При переливе воды из емкости 6 наступает момент, когда силы тяжести емкости и остатка воды в ней и усилие, необходимое для выхода ролика 19 из углубления 21, т.е, срабатывания фиксатора, становятся меньше усилий в сжатой пружине 22 и изогнутой пружине 15. Емкость 6 резко под; имается, чему способствует перекатывание ролика

19 в углубление 20. Толкатель 16 изгибает пружину 13 вверх, тр бки 8 и 9 площадке 12 разжимаются, а толк тель 17 отходит от пру. жины 15, которая пережимает трубки 10 и

11 на площадке 14. Поступление воды в емкость 28 прекращается, и далее начинается набор очередной порции воды в емкость 6 в описанной последовательности.

Если при этом перелитой порции воды в емкость 28 блока 2 достаточно, чтобы. наступило состояние, при котором силы тяжести емкости и воды и усилие в изогнутой пружине 35 становятся больше усилия в сжатой пружине 44 и усилия для срабатывания фиксатора, то ем:ость опускается. Происходит пережатие трубок 30 и 31 на площадке 34 и освобождение от пережатия трубок 32 и 33 на плс щадке 36, Емкость 28 не сообщается с газс проводом. Через воздухоподающую трубк 33 в емкость поступает воздух из атмосферы, а через сливную трубку 32 начинаетс» слив эоды на почву выработки. По окон внии.слива воды емкость перемещается вверх для перелива в нее очередной порции воды.

Если перелитой порции воды в емкость

28 не достаточно для ее опускания, то оно происходит при cnegp. ющем переливе воды

10 полняет эа несколько минут газопровод.

Давление в нем повышается и становится избыточным, большим, чем атмосферное.При этом происходит растяжение сильфона

15 47, из-за наличия в его полости избыточного

25

35

55 в нее из емкости 6. Во время слива воды иэ емкости 28 емкость 6 опущена, так как в ней имеется вода, но она не поступает в емкость

28 иэ-за пережатой трубки 30.

Далее начинается набор и слив воды иэ устройства в описанной последовательности.

При остановке i вакуум-насосов на поверхности шахты метан под действием горного давления выходит из скважин и эадавления, перемещение вниз тяги 49 и штока 50, который пережимает вторые ответвления 24 и 46воздухоподающей трубки 11 и воздухоотводящей трубки 31 и освобождает от пережатия первые ответвления 23 и 45 этих трубок.

Воэдухоподающая трубка 11 через ответвления 23 соединяется с газопроводом, а воздухоотводящая трубка 31 через ответвление 45 — с атмосферой. В емкости 6 создается избыточное давление, а в емкости

28 — атмосферное давление. Происходит слив воды в емкость 6 в описанной последовательности, а затем при ее опускании давление в емкости остается избыточным, так как она сообщается с газопроводом через воздухоподающую трубку 11 и ее первое ответвление 23. Так как в емкости 28 давление равно атмосферному давлению, то вода под действием избыточного давления в емкости 6 поднимается по трубкам 10 и 30 и переливается в емкость 28, вытесняя иэ нее воздух по трубке 31 и ее ответвлению в атмосферу, Слив воды из емкости 28 осуществляется в описанной .последовательности.

Лабораторные испытания устройства позволили установи1ь его основные технические параметры:

Объем каждой емкости, л 6

Объем сливаемой воды за один цикл, л 5 — 5,5

Минимальное время набора воды, мин 2

Максимальное время перелива воды из первой емкости во вторую, мин 5

Время слива воды, мин 1

Предлагаемое устройство позволяет автоматически отводить воду иэ дегазационного газопровода, проложенного по почве горной выработки, находящегося как под разрежением, так и под избыточным давлением, что способствует повышению эффективности эксплуатации газопровода, а

1723343

12 следовательно, и дегазационной системы в целом.

Составитель А. Буланов

Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Редактор А. Огар

Заказ 1053 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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

Формула изобретения

Устройство для автоматического отвода воды из дегазационного газопровода, состоящее из двух блоков, содержащих внутри каждого емкость с водовпускной, воздухоотводящей, сливной и воздухоподающей трубками и углублениями на боковой поверхности, верхнюю опорную площадку со средством для пережатия трубок, между которыми расположены водовпускная и воздухоотводящая трубки, и нижнюю опорную площадку со средством для пережатия трубок, между которыми расположены сливная и воздухоподающая трубки, верхнюю и нижнюю направляющие втулки, вертикальную ось, установленную в направляющих втулках, пружину сжатия, насаженную на вертикальную ось между нижним основанием емкости и нижней направляющей втулкой, два толкателя, закрепленные на верхнем и нижнем основаниях емкости с воэможностью взаимодействия со средствами для пережатия трубок на верхней и нижней опорных площадках, фиксатор, выполненный в виде пластинчатой пружины с роликом на конце, отл ич а ю щееся тем,что, с целью обеспечения возможности отвода воды из дегазационного газопровода. проложенного по почве горной выработки, при давлении в нем, отличающемся от атмосферного, на воздухоподающей трубке первого блока и воздухоотводящей трубке второго блока выполнено по два отверстия, 5 при этом устройство снабжено дополнительной верхней опорной площадкой со средством для пережатия трубок, между которыми расположены первые ответвления воздухоподающей трубки первого бло10 ка и воэдухоотводящей трубки второго блока, и дополнительной нижней опорной площадкой со средством для пережатия тру-. бок, между которыми расположены вторые ответвления этих трубок, сильфонным при15 водам, состоящим из сильфона, импульсной трубки, присоединенной к его внутренней йолости, тяги, прикрепленной к дну сильфона и взаимодействующей со средством для пережатия трубок на дополнительных опор20 ных площадках, причем первое ответвление воздухоподающей трубки первого блока, второе ответвление воздухоотводящей трубки второго блока и импульсная трубка соединены с газопроводом, второе ответв25 ление воэдухоподающей трубки первого блока и первое ответвление воэдухоотводящей трубки второго блока — с атмосферой, а сливная трубка первого блока — с водовпускной трубкой второго блока, при этом пер30 вый блок расположен над газопроводом в углублении почвы выработки, а второй блок — на почве.