Способ распределения воздуха между горными выработками шахтной вентиляционной сети

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (щ 875090

Со)оз Соввтсник

Социалнстнчесиив

Республик (61) Доволнительное к ает. с вид-ву (22} Заявлено 05,03. 79 (21)2772875/22-03 с ярисоеяниеннем заявки J% (23) Приоритет (51}N. Кл.

Е 21 F 1/00 евсуаарстешшыВ «авятет ьССР

))в дв))аш ямбретшей и втюрит)й

Ояубликояано 23,10.81. Бюллетень М39 (53} УД (622. 455. . 2 (088 . 8) Дата ояубликовання о«исаи«я 23.10.81

П. П. Ушаков, В. М. Куроченко ) В.,Л Сахйовскнй,.

I !

1

Всесоюзный научно-исследовательс)сий институт безопасндсти труда в горнорудной промышленностей Иицистерства черной металлургии СССР -", / (723 Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА МЕНЩУ ГОРНЫМИ

ВЫРАБОТКАМИ ШАХТНОЙ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СЕТИ сопротивление трения; местное сопротивление начала (концаj выработки; сопротивление регулятора. где Я„,— й" м йрТогда

Изобретение относится к горной

1 про)ишленности и может быть использовано при регулировании распределе» ния воздуха в шахтной вентиляцион ной сети.

Известен способ распределения воздуха в шахтной сети, заключающий- . ся во введении в горные выработки переменных местных сопротивлений, изменении их величины и регулировании соотношений сопротивлений горных выработок 1)

Недостатком этого способа является то, что распределение воздуха сопровождается общим повышением сопротивления вентиляционной сети, уменьше)S нием в ней расхода воздуха. Это происходит потому, что сопротивление горных выработок Й при регулирова-. нии изменяют в пределах от их номинальных значений м до максимальны)х) ™ иВСВ "т+ " + "Р

"н "

Вследствие этого затраты энергии на проветривание также увеличиваются.

Известен также способ распределения воздуха между горными выработками шахтной вентиляционной сети, включающий изменение направления встречных потоков воздуха в сопряжении горных выработок посредством экранов с криволинейной формой поверхности, установленных в этом сопряжении, раз" дельный отвод потоков за пределы соп ряжения и их слияние в общий поток123

Недостатком известного способа является то, что при его осуществлении наблкщаются большие потери давления при слиянии потоков.сопрягаемых каналов.

875090

Цель изобретения — снижение потерь давления при слиянии потоков сопрягаемых каналов.

Эта цель достигается тем, что слияние потоков осуществляют на расстоянии .от сопряжения, равном 1/3 ширины выработки, предназначенной для слияния потока.

На фиг. 1 показано положение экранов с криволинейной формой поверхности устанавливаемых в сопряжении горных выработок при расходе воздуха в выработках В и С, близких к ну— лю; на фиг. 2 — то же, при равном расходе воздуха в выработках А и С и близком к нулю в .выработке В; на фиг. 3 — то же, при равном расходе воздуха в выработках В и С и близком к нулю в выработке А; на фиг.4то же, при равном расходе воздуха в выработках А, В и С; на фиг. 5— схема вентиляции; на фиг. б — суммарный эффект действия величины плоского удлинения криволинейного экрана на потери давления при слиянии потоков; на фиг. 7 — анализ зависимости.

Местные сопротивления, суммарные потери давления в которых достигают 60 Ж от давлений, развиваемых вентилятором главного проветривания, возникают,как правило, при резком изменении векторов скоростей воздушных потоков. При этом образуются зоны с вихревым движением, сужающие живое сечение потоков, непродуктивно потребляющие энергию. Изменяя усло; вия протекания потоков воздуха через сопряжение горных выработок, т.е. изменяя масштабы вихревых областей, управляют величиной местных сопротивлений, а следовательно, и воздухораспределением, поэтому для получения максимального снижения величины местного сопротивления (полного устранения вихревых областей) потоки в сопряжениях разделяют экранами с криволинейной формой поверхности, производят плавное изменение направления их движения .иа необходимый угол и на удалении от сопряжения, где вектора скоростей потоков становятся параллельными, цроизводят их слияние. Затем выравнивают вектора скоростей сливающихся потоков воздуха по величине путем перемещения экранов в направле нии поперечного сечения выработки с суммарным потоком до положения, при котором выполняется условие минимума потерь энергии слиянии

94

Я4 потоков при

Ог

10 мен количествами движения потоков и, вследствие этого, диссипация энергии.

Для предотвращения рассеивания энергии потоки в сопряжении разделяют экранами и отводят в выработку D

5 где Q u S - соответственно расход воздуха в составляющей суммарноro потока и..площадь ее поперечного сечения в момент слияния.

В случае управления величиной местных сопротивлений деления потоков воздуха суммарный поток вначале разделяют на составляюшие. Деление производят на удалении I/3 ширины выработки от входа в сопряжение. Затем плавно изменяют криволинейными экранами направления движений составляющих на необходимый угол. После этого, перемещая экраны вдоль направления поперечного сечения суммарного потока в такое положение, при котором отношение их расходов равно отношению их сечений в момент их деления.

При этом сопротивление каждой сопрягаемой ветви становится меньше номинального его значения на величину снижения местного сопротивления, вследствие чего расход через сопряжение увеличивается.

Регулирование соотношения величин сопротивлений сопрягаемых горных выработок производят уменьшением живого сечения потока для одной ветви с одновременным его увеличением для

35 других, перемещая экраны соответствующим образом вдоль направления поперечного сечения суммарного пото- . ка. Это позволяет одновременно управлять несколькими потоками воздуха в

40 зависимости от числа сопрягаемых выработок. В наиболее простом тройниковом типе сопряжения одним регулятором управляют распределением воздуха во всех сопрягаемых выработках, что значительно повышает опера" тивность воздухораспределения с сокращением необходимого числа регуляторов.

Hp и м е р . У крестообразного

5О сопряжения горных выработок. При слиянии потоков А, В и С они смешиваются в сопряжении и образуют поток 0

В результате смешивания происходит об.

5 I5

20

25 рд рц ъс

5 87 без образования зон с вихревым движением. Для осуществления плавного по." ворота экраны выполнены по поверхности прямого эллиптического цилиндра с отношением осей, равным 0,73. Выравнивание векторов скоростей потоков производят в выработке О. Для придания потокам пара;.лельности экраны удлинены плоскостями, которые углублены в выработку О, в ее осевом направлении на 1/3 ее ширины. Перемещением экранов в направлении поперечного сечения выработки О выравнивают вектора скоростей по величине. Это происходит в том положении экранов, когда. Ьни делят сечение выработки О на части, пропорциональные естественному распределению расходов сливающихся потоков. При этом происходит максимальное снижение местного сопротивления этого сопряжения, а следовательно, и увеличение расходов потоков.

Естественному распределению воздуха в выработках должно соответст-, вовать такое положение экранов, при котором они разделяют сечение выработки О, пропорциональное расхо.дам сливающихся потоков, т.е.

С д» Ов с

5090 6 мера расхода воздуха в блоках,тонку б замера общего расхода воздуха.

Экраны установлены в сопряжениях блоковых сборочных вентиляционных ортов со штреком-коллектором гор.—

525 м. Равные расходы воздуха в блохах устанавлинапн ь перемещенными экранов в направлении поперечного сечения штрека-коллектора. Расход воздуха в блоках измерялся анемометром в блоковых сборочных вентиляционных ортах, общий расход — в штреке-коллекторе.

Для -сравнения эффективности способа в этих же блоках проводились изменения расхода воздуха при естественном распределении, а затем при его раномерном распределении - отрицательным способом регулирования.

При отрицательном способе регулирования распределения воздуха регуляторы в виде подвижного шибера были .установлены на прямолинейном участке блоковых сборочных вентиляционных ор— тов, изменением живого сечения потоков, в которых устанавливались равные расходы в блоках.

Результаты изменения расхода воздуха в блоках при естественном равномерном .его распределении отрицательным и предлагаемым способами ре,гулирования приведены в таблице.

Если увеличение расхода при естественном распределении недостаточно в какой-либо выработке, а в других превосходит потребное, экраны смещаются так, чтобы сечение для этого потока в сопряжении еще больше увеличивалось..Увеличение,сечения производят перемещением экранов вдоль направления поперечного сечения выработки О. При этом солротивление для других потоков увеличивается, а для усиливаемого уменьшается.

Распределение воздуха предлагаемым способом осуществлялось между тремя блокам 1-Ш гор. 560-480 м.

Схема вентиляции (фиг.5) содержит откаточный штрек 1, сборочный вентиляционный штрек-коллектор 2, место 3 установки регуляторов в блоковых сборочных вентильпионных ортах при распределении воздуха отрицательным способом, место 4 установки экранов в сопряжении и сборочных вентиляционных ортов с штрекомколлектором при распределении воздуха предлагаемьп4 способом, точку 5 за-

На фиг. 6 обозначены : 1 " дЬина плоского удлинения; В - ширина выработки; h " потери давления иа участке местного сопротивления, Как видно из представленной на фиг. 6 зависимости, минимальные потери давления на участке местного сопротивления соответствуют велйчине удлинения, равной 1/3 В.

Представленный на фиг. 7 анализ зависимости показывает, что потери давления на трение (график 2 на фиг.7) растут линейно с увеличением длины уд.линения,а снижение потерь давления в местном сопротивлении слияния в начале резкое (кривая 1 на фиг. 7) постепенно уменьшается, поскольку вектора скоростей сливающихся потоков все более выравниваются и в конце концов становятся равными как по направлению, так и по величине. Этим и объясняется оптимальная величина удлинения, равная 1/3 ширины выра-. ботки при минимально возможном в вахтных условиях коэффициенте аэродинамического сопротивлениями » 0,0002.

875090

Использование предлагаемого способа для распределения воздуха между очистными блоками позволяет по— дать в них большое количество воздуха . Это достигается за счет снижения величины местных соп— ротивлений слияния потоков в сопряжениях боковых вентиляционносборочных ортов со штреком-коллектором, ниже их номинального значения.

Общий расход воздуха увеличивается на 14 Ж по отношению к естественному распределению. При использовании отрицательного. способа регулирования общий расход снизился по отношению к естественному распределению на 5,6 %.

Расход воздуха в блоках, м3/с бщий расход воздуха, м /с

1 П Ш

Естественное распределение

12,4

31 6

18.58,5

19 5

19,5

19,5

Отрицательный

23,6

Предлагаемый

7О 8

23,6

23,6

Формула изобретения

Способ распределения воздуха между горными выработками шахтной вентиляционной сети, включающий изменение направления встречных потоков возду-" ха в сопряжении горных выработок 40 посредством экранов с криволинейнои формой поверхности, устанавливаемых в этом сопряжении, раздельный отвод потоков за пределы сопряжения и их слияние в общий.:поток, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сниже- 45 ния потерь давления при слиянии потоСпособ регулирования распределением возду- ха 8;

Использование предлагаемого способа распределения воздуха в вентиляционных сетях обеспечивает повыше- ние оперативности воздухораспределе-. ния, так,как одним регулятором можно управлять несколькими потока и, что особенно важно при создании автоматических систем управления распределением воздуха; осуществление распределения воздуха между горными выработками без дополнительных затрат энергии, снижение общего сопротивления вентиляционных сетей и увеличение их пропускной способности, что значительно повысит. качество вентиляции ков сопрягаемых каналов, слияние.потоков осуществляют на расстоянии от сопряжвнйя, равном 1 /3 ширины выработки, предназначенной для слияния потоков, Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

l. Комаров В. В. и др. Рудничная вентиляция. М., "Недра", 1969, с.259.

2. Авторское свидетельство СССР

В 446666, кл. Е 21 F 1/10, 1973 (прототип)..

875090 д загс

, г

åe

РОВ

О2

Заказ 9289/60 Биран 466 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рау@ская иаб., д. 4/5

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

Составитель В. Барабанов

Редактор В. Лазаренко Техред Т.Маточка Корректор, А. Дзятко