Устройство для получения инертного газа в шахте

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в качестве источника пневматической энергии при производстве работ в шахтах. Сущность изобретения: устройство включает цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками для воды, внутри которого расположена теплообменная камера и теплообменник жидкого азота. Устройство имеет также коллекторную трубу с входными патрубками для подвода воды, тангенциально встроенными в цилиндрический корпус по длине теплообменной камеры. Каждый последующий входной патрубок направлен противоположно относительно предыдущего входного патрубка. 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в качестве источника пневматической энергии при производстве работ в шахтах.

Известна шахтная установка для получения инертного газа при тушении пожара в горных выработках, включающая корпус и размещенный в нем испаритель с патрубком подачи инертного газа [1] .

Недостатком установки является низкая эффективность газификации по причине образования снежной шубы на теплопередающих поверхностях, что приводит к остановке на отогрев.

Известно также устройство для получения инертного газа в шахте, включающее газификатор, состоящий из цилиндрического корпуса с входным и выходным патрубками для воды, внутри которого установлен продукционный испаритель, выполненный в виде пакета оребренных трубок [2] .

Недостатком устройства является низкая эффективность теплосъема при газификации. Испытания опытных образцов показали, как теплоноситель, проходя теплообменную камеру, теряет всего 1-2^оС. Это обусловлено тем, что вода проходит теплообменную камеру почти в ламинарном своем истечении, создавая при этом и "мертвые" зоны для теплосъема.

Цель изобретения - повышение эффективности газификации жидкого азота за счет обеспечения более рационального движения потоков теплоносителя в объеме теплообменной камеры.

Это достигается тем, что устройство, включающее цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками для воды, внутри которого расположена теплообменная камера и теплообменник, имеющий входной и выходной патрубки для жидкого и газообразного азота и выполненный в виде кассеты продольных труб со спиральными теплообменными ребрами, и трубопроводы подачи жидкого азота и воды, при этом устройство дополнительно снабжено коллекторной трубой с входными патрубками для подвода воды, тангенциально встроенными в цилиндрический корпус по длине теплообменной камеры, причем каждый последующий входной патрубок направлен противоположно относительно предыдущего входного патрубка.

Предложенная совокупность отличительных признаков за счет турбулентного движения потоков теплоносителя, увеличения длины его прохождения в объеме теплообменной камеры позволяет обеспечить эффективность теплосъема, а следовательно и процесс газификации жидкого азота при той же длине теплообменной камеры.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1, входной патрубок 2, коллекторную трубу 3 с входными патрубками 4, 5, 6, 7, тангенциально встроенными в корпус 1, внутри которого в теплообменной камере 8 установлен теплообменный блок, содержащий продольные теплообменники 9, распределительную камеру 10 жидкого азота, подводящий патрубок 11, ресивер 12 и коллектор 13 выдачи газообразного продукта.

Технологическая схема по использованию устройства для получения инертного газа в шахте содержит пожарно-оросительный трубопровод горной выработки и транспортный резервуар жидкого азота (не показаны).

Устройство работает следующим образом.

В горной выработке шахты вблизи от места производства горноспасательных или технических работ, например, по разборке завала или тушению пожара инертной пеной, устройство подключают к пожарно-оросительному трубопроводу горной выработки и резервуару жидкого азота. При этом выходной патрубок 2 сброса отработанной воды может быть подключен на пеногенератор, пожарную пику, для использования каких-либо других целей по тушению пожара или отведен в водосливную канавку.

Жидкий азот попадает через патрубок 11 и распределительную камеру 10 в теплообменники 9 теплообменной камеры 8, где подвергается активному взаимодействию с теплоносителем - водой, которая поступает под давлением (до 1,0 МПа) через все подводящие, тангенциально встроенные патрубки 4. . . 7 из распределительной коллекторной трубы 3. Перераспределение потоков теплоносителя - воды на всей длине теплообменной камеры 8 с подпиткой ее объемов на каждый участок теплообменников интенсифицирует процесс теплосъема, отдельные противоточные потоки диспергируются между собой, омывают оребрение со всех сторон, исключают застойные "мертвые" зоны и в турбулентном режиме, проходя камеру, выбрасываются через патрубок 2 за ее пределы. Жидкий азот поступает в распределительную камеру 10, перераспределяется на разветвленную сеть оребренных теплообменников 9 и, проходя через теплообменную камеру 8, за счет тепла воды газифицируется, накапливается в ресивере 12 и через раздаточный коллектор 13 направляется на потребитель (привод пневмомеханизмов, пеногенератор и т. п. ).

Предложенное устройство по сравнению с прототипом позволяет создать малогабаритные автономные и высокомобильные источники пневматической энергии для питания средств малой механизации при производстве горноспасательных и технических работ в шахтах. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1142642, кл. E 21 F 5/00, 1983.

2. Авторское свидетельство СССР N 1460332, кл. E 21 F 5/00, 1986.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИНЕРТНОГО ГАЗА В ШАХТЕ, включающее цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками для воды, внутри которого расположены теплообменная камера и теплообменник, имеющий входной и выходной патрубки для жидкого и газообразного азота и выполненный в виде кассеты продольных труб со спиральными теплообменными ребрами, и трубопроводы подачи жидкого азота и воды, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности газификации жидкого азота путем обеспечения более рационального движения потоков теплоносителя в объеме теплообменной камеры, оно снабжено коллекторной трубой с входными патрубками для подвода воды, тангенциально встроенными в цилиндрический корпус по длине теплообменной камеры, причем каждый последующий входной патрубок направлен противоположно относительно предыдущего входного патрубка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3