Устройство для получения инертной пены в шахте

 

Использование: для тушения подземных пожаров инертной пеной в изолированных участках шахт. Сущность изобретения: устройство включает диффузор с жалюзями и пеногенерирующим элементом, пенопровод с форсункой, соединенный с рычагом поворота и с жалюзями. Диффузор выполнен в виде трубчатого конусного змеевика, соединенного на выходе с плоским спиралеобразным теплообменником, сообщающимся с кольцевым распылительным коллетором инертного газа. Патрубок входного канала трубчатого конусного змеевика соединен с трубопроводом подачи жидкого азота. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для тушения подземных пожаров инертной пеной в изолированных участках шахт.

Известно устройство для получения инертного газа в шахте, содержащее дополнительный теплообменник, имеющий входной и выходной патрубки и выполненный в виде кольцевого змеевика, и соединенные с ним газификатор азота и трубопровод подачи жидкого азота [1].

Недостатки устройства - необходимость использования дополнительного газификатора и невозможность использования тепла изолируемого аварийного участка для газификации.

Известно устройство для тушения пожаров газомеханической пеной, включающее диффузор с жалюзями и пеногенерирующей сеткой, пенопровод с форсункой, рычагом поворота и соединений с жалюзями [2].

Недостаток устройства - невозможность инертизации аварийного участка за счет утилизации тепла среды изолируемого аварийного участка, в данном случае требуется специальный газификатор жидкого азота.

Цель изобретения - утилизация тепла окружающей среды изолированного аварийного участка горной выработки шахты и интенсификация процессов газификации жидкого азота и генерирования пены.

Цель достигается тем, что устройство включает диффузор с жалюзями и пеногенерирующим элементом, пенопровод с форсункой, соединенный с рычагом поворота и с жалюзями. Диффузор выполнен в виде трубчатого конусного змеевика, соединенного с пеногенерирующим элементом, выполненным в виде плоского спиралеобразного теплообменника, который сообщен через трубопровод с кольцевым распылительным коллектором инертного газа. Патрубок входного канала трубчатого конусного змеевика соединен с трубопроводом подачи жидкого инертного газа. Плоский спиралеобразный теплообменник может быть выполнен двухрядным с размещением спиралей в шахматном порядке. Трубчатая спираль дополнительно может быть снабжена спиральной проволочной навивкой.

Предложенная совокупность отличительных признаков, а именно: выполнение диффузора устройства в виде трубчатого змеевика, а пеногенерирующего элемента в виде плоского спиралеобразного теплообменника жидкого азота, позволяет в полном объеме утилизировать тепло окружающего воздуха изолированного пожарного участка за счет его эжекции в зону генерирования пены. Эжектируемая атмосфера аварийного участка омывает трубчатый диффузор с наружной и внутренней сторон, а также кольцевой распылительный коллектор и плоский спиралеобразный теплообменник (пеногенерирующий элемент). Водный раствор пенообразователя, направляемый форсункой в зону генерирования пены, также способствует увеличению теплообмена, при этом повышается эффективность газификации жидкого азота.

Двухрядность исполнения плоского спиралеобразного теплообменника (пеногенерирующего элемента) с размещением спиралей в шахматном порядке, а также навивка на трубчатую спираль спиральной проволочной навивки позволяют увеличить площадь теплосъема и повысить качество генерирования пены за счет повышения эффективности диспергирования пенообразующей смеси.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство содержит диффузор 1, выполненный в виде навивки конусного трубчатого змеевика 2, соединенного на трубопровод 3 подачи жидкого азота, плоский спиралеобразный теплообменник 4, расположенный перед кольцевым газовым коллектором 5 и выполняющий функцию пеногенерирующего элемента, трубопровод 6 с форсункой 7 подачи раствора пенообразователя. Трубопровод 6 на выходе в камеру диффузора 1 соединен с опорой 8, на которой жестко закреплены жалюзи 9 перекрытия каналов 10 эжекции, а со стороны действующих выработок снабжен рычагом 11 поворота и штуцером 12 для подсоединения трубопровода подачи раствора пенообразователя (не показан). Имеются изолирующая надувная перемычка 13 и раскрепляющее устройство 14.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении подземного пожара в горной выработке на ближних подступах к очагу пожара посредством переносной надувной перемычки 13 и раскрепляющих устройств 14 монтируют данное устройство с подсоединением его посредством трубопроводов на источники подачи раствора пенообразователя и жидкого азота (не показаны).

При закрытых жалюзях 9 инертная пена образуется за счет подачи пенообразующего раствора и жидкого азота, который газифицируется за счет теплообменников - конусного трубчатого змеевика 2 и плоского спиралеобразного теплообменника 4.

Для увеличения производительности устройства поворотом рычага 11, жестко связанного через трубопровод 3 и опору 8 с жалюзями 9, открывают каналы 10 эжекции. При этом производительность устройства резко увеличивается: - соответственно коэффициенту эжекции атмосферы изолированного пространства горной выработки; - соответственно увеличению коэффициента теплосъема за счет омывания теплообменных поверхностей 2,4,5 жидкой и газовой фаз азота. При этом для сохранения заданной кратности увеличивают подачу раствора пенообразователя, который также является теплоносителем и обеспечивает дополнительную отдачу тепла на газификацию жидкого азота. При приближении установки устройства к очагу пожара эффективность газификации, а следовательно, и производительность устройства возрастают за счет утилизации тепла пожарного участка.

Такое выполнение устройства позволяет в аварийной ситуации отказаться от дополнительной установки для газификации жидкого азота, что обеспечивает снижение материальных и трудовых затрат на ликвидацию подземных пожаров в горных выработках шахт.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИНЕРТНОЙ ПЕНЫ В ШАХТЕ, включающее диффузор с жалюзи и пеногенерирующим элементом, пенопровод с форсункой, соединенный с рычагом поворота и с жалюзи, и распылительный коллектор инертного газа, отличающееся тем, что диффузор устройства выполнен в виде трубчатого змеевика, вход которого соединен с трубопроводом подачи жидкого инертного газа, а выход - с пеногенерирующим элементом, выполненным в виде спиралеобразного теплообменника, расположенного перед коллектором инертного газа и сообщающегося с ним.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что плоский спиралеобразный теплообменник выполнен по крайней мере двухрядным с размещением спиралей в шахматном порядке.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что трубчатая спираль дополнительно снабжена спиральной трубчатой навивкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1