CN109751071A - 一种巷道或竖井掘进用自隔热柔性夹层风筒 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种巷道或竖井掘进用自隔热柔性夹层风筒，该发明包括风筒主体结构以及配套的连接组件。该风筒的主体结构包括内外两层风筒布与环形间布，该连接组件包括抱箍、螺纹杆、外罗圈。内层风筒两端采用抱箍紧固连接，外层风筒套在外罗圈两侧利用卡箍固定，首尾两端间布与内外层风筒布组成环形封闭空间，采用数值计算方法得出风筒最优夹层厚度为30mm，使得该夹层厚度时热阻值最大，风筒保温效果最好。夹层风筒减小了风筒内冷空气与外部环境之间的热交换，使得送入工作面冷风的温度接近设计标准；规范了夹层风筒设计尺寸，使得相应设计条件下的夹层风筒保温效果最佳。连接组件结构简单、拆卸灵活，在实际操作中可以节省安装时间，提高效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种巷道或竖井掘进用自隔热柔性夹层风筒改进技术，尤其是能起到保温节能作用的夹层风筒结构。
背景技术
随着矿井采掘深度的不断突破，矿井热害问题也越来越引起重视，深热矿井内温湿环境恶劣不仅会危害井下工作人员的身心健康，降低劳动生产效率，甚至会给矿井内安全生产带来巨大威胁。近年来国内外均采用各种措施用于矿井降温，最为普遍的方式就是利用制冷设备(空调)通过局扇将冷空气送入单层风筒进而运输到工作面，起到矿井降温的作用。但这种方式并不经济，风筒里面输送的是低温空气，而风筒外表面处于高温环境，这样使得内外气流具有较大的温差，热量从高温端传递到低温段加热冷空气，导致实际到达工作面的冷空气温度与设计温度之间偏差，无法保证深部环境舒适度。为了减少这种热损耗就必须对运输管道进行保温处理，考虑到运输方便，价格低廉，于是采用空气作为夹层的夹层风筒结构，通过空气夹层增加冷热流体之间热阻，进而减少热损失。夹层中空气的热传导方式根据风筒结构尺寸的不同呈现不同的传导方式，当夹层厚度较小时，空气近似静止状态，内部的传热以导热和热辐射的方式进行。厚度较大时，对流充分发展，传热方式转变为自然对流，所以找到合适的夹层厚度是关键。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种巷道或竖井掘进用自隔热柔性夹层风筒。
为实现上述目的，本发明针对不同夹层厚度的风筒进行Fluent模拟计算，计算结果如表1所示，最终确定当内风筒直径为1m，夹层厚度为30mm时，单位长度内外层风筒之间传热量最小，即保温效果最佳。
表1不同夹层厚度下风筒传热量
为此，本发明提供如下技术方案：
一种巷道或竖井掘进用自隔热柔性夹层风筒，包括若干个主体结构；所述主体结构包括内风筒、外风筒和两个环形间布，外风筒套在内风筒外侧，两个环形间布分别设置于主体结构的首尾两端，其内环与内风筒的外壁连接，其外环与外风筒的内壁连接；所述内风筒的侧壁上开有通风孔。
进一步的，所述内风筒、外风筒的两端均包缝有固定铁环。
进一步的，所述环形间布设置在内风筒、外风筒固定铁环的内侧，与其所在侧固定铁环的距离为100～150mm。
进一步的，所述通风孔环向均匀布置于内风筒中部，边缘采用金属片夹边。
进一步的，所述内风筒、外风筒两端从固定铁环的位置向外延长200-300mm。
进一步的，还包括连接两个主体结构的连接组件，包括抱箍、螺纹杆、外罗圈、卡箍，以及带内螺纹的吊环；所述抱箍套在两节内风筒的固定铁环的外侧，包括两个弧形片，两个弧形片一端铰接，另一端采用搭扣连接；所述螺纹杆垂直连接于抱箍外侧面中心线上；所述外罗圈的两端分别套有两节外风筒，其上设有供螺纹杆穿过的通孔，通孔处安装有与螺纹杆匹配的限位螺母；所述卡箍套在外罗圈与两节外风筒的连接处；所述吊环与螺纹杆远离抱箍的一端螺纹连接。
进一步的，所述抱箍内侧嵌有U型密封圈。
进一步的，所述外罗圈为铁质，厚2mm，宽80mm，其边缘为卷边，断面为U字型。
进一步的，所述抱箍为弧形扁铁，厚1mm，宽60mm。
进一步的，所述内风筒与外风筒之间的夹层的厚度为30mm。
有益效果：
与现有普通单层风筒相比，本发明的有益之处在于夹层风筒减小了风筒内冷空气与外部环境之间的热交换，使得送入工作面冷风的温度接近设计标准；规范了夹层风筒设计尺寸，使得相应设计条件下的夹层风筒保温效果最佳。此外，本发明还提供了夹层风筒的配套连接件，该连接件结构简单，可灵活拆卸使用，使得在实际操作中可以节省安装时间，提高工作效率。
附图说明：
图1为本发明风筒装配主视图；
图2为本发明风筒装配轴侧图；
图3为本发明风筒连接组件侧视图；
图4为本发明风筒连接组件主视图；
图5为本发明风筒间布示意图。
图中：1、抱箍；2、塔扣；3、铰链；4、外罗圈；5、螺纹杆；6、垫片；7、限位螺母；8、吊环；9、内风筒；10、外风筒；11、环形间布；12、通风孔；13、卡箍；14、固定铁环。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参考图1-5，本发明提供如下技术方案：一种巷道或竖井掘进用自隔热柔性夹层风筒，包括其主体结构和连接件，所述主体结构由内风筒9、外风筒10和环形间布11组成，风筒两端均包缝有固定铁环14，所述内风筒中间位置开设有环向均匀布置的八个通风孔12，便于夹层空间充气，通风孔12边缘采用金属片夹边，防止风筒布撕裂。所述环形间布11包括首端间布和尾端间布，间布内环与内风筒连接，外环与外风筒连接，使得内外风筒布与首尾间布组成环形封闭空间。此外，为了方便两段风筒连接，预先将内外层风筒布两端从固定铁环14的位置向外延长约200-300mm。
所述连接组件由抱箍1、螺纹杆5、外罗圈4、以及带内螺纹的吊环8组成。所述抱箍1由两个厚1mm，宽60mm的弧形扁铁组成，所述弧形扁铁两端分别对应放置，一端采用铰链3连接，另一端采用塔扣2连接，通过调节塔扣2拉杆的长短可以在一定范围内调节抱箍1的直径大小。此外，抱箍1内侧嵌有U型密封圈。所述螺纹杆5垂直焊接在抱箍1外侧面中心线上，焊接位置与铰链3之间的夹角为90°。所述外罗圈4用厚2mm，宽80mm的铁板制作，为防止外风筒脱落，外罗圈4边缘采用卷边工艺，断面为U字型，且直径比外风筒10直径略大，在其外侧中心线开设有略大于螺纹杆5直径的圆孔，螺纹杆5穿过外罗圈4孔洞与所述带有内螺纹的吊环8进行连接，所述吊环8在巷道竖直段，可以用来支撑风筒，避免与井壁的直接接触，在水平段起到悬挂风筒的作用。通过在外罗圈4内外侧螺纹杆上设置限位螺母7实现罗圈4与抱箍1位置的固定。所述外罗圈4与限位螺母7之间设置有塑性垫片6，起到防止限位螺母7松脱的作用。
本发明的工作原理与实际操作流程：
本发明在原有普通单层风筒基础上发展为双筒结构，内外层风筒布(10、11)与间布形成环形封闭空间，并且通过数值模拟计算不同隔热层厚度时传热量变化，如表1所示，发现夹层厚度为30mm时传热量最小、保温效果最佳。
实际操作流程：
(1)内层风筒连接：为了保障其漏风率低，采用工程现场沿用的双翻边接头法将两节内风筒连接，然后通过抱箍1对两端固定铁环进行紧固完成内层风筒的连接；
(2)外层风筒连接：将两节外风筒分别套在外罗圈4的两侧，整平掖好，用卡箍13将外风筒固定，即完成外层风筒连接。
(3)通风
通过局扇向内层风筒鼓入空气，通风初期，内层风筒压力逐渐升高，此时一部分空气通过设置在内风筒中部的环形孔洞流入环形夹层，对其进行充气直至内外层风筒压差平衡。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种巷道或竖井掘进用自隔热柔性夹层风筒，其特征在于，包括若干个主体结构；所述主体结构包括内风筒、外风筒和两个环形间布，外风筒套在内风筒外侧，两个环形间布分别设置于主体结构的首尾两端，其内环与内风筒的外壁连接，其外环与外风筒的内壁连接；所述内风筒的侧壁上开有通风孔。
2.根据权利要求1所述的一种巷道或竖井掘进用自隔热柔性夹层风筒，其特征在于，所述内风筒、外风筒的两端均包缝有固定铁环。
3.根据权利要求2所述的一种巷道或竖井掘进用自隔热柔性夹层风筒，其特征在于，所述环形间布设置在内风筒、外风筒固定铁环的内侧，与其所在侧固定铁环的距离为100～150mm。
4.根据权利要求1所述的一种巷道或竖井掘进用自隔热柔性夹层风筒，其特征在于，所述通风孔环向均匀布置于内风筒中部，边缘采用金属片夹边。
5.根据权利要求2所述的一种巷道或竖井掘进用自隔热柔性夹层风筒，其特征在于，所述内风筒、外风筒两端从固定铁环的位置向外延长200-300mm。
6.根据权利要求2所述的一种巷道或竖井掘进用自隔热柔性夹层风筒，其特征在于，还包括连接两个主体结构的连接组件，包括抱箍、螺纹杆、外罗圈、卡箍，以及带内螺纹的吊环；所述抱箍套在两节内风筒的固定铁环的外侧，包括两个弧形片，两个弧形片一端铰接，另一端采用搭扣连接；所述螺纹杆垂直连接于抱箍外侧面中心线上；所述外罗圈的两端分别套有两节外风筒，其上设有供螺纹杆穿过的通孔，通孔处安装有与螺纹杆匹配的限位螺母；所述卡箍套在外罗圈与两节外风筒的连接处；所述吊环与螺纹杆远离抱箍的一端螺纹连接。
7.根据权利要求6所述的一种巷道或竖井掘进用自隔热柔性夹层风筒，其特征在于，所述抱箍内侧嵌有U型密封圈。
8.根据权利要求6所述的一种巷道或竖井掘进用自隔热柔性夹层风筒，其特征在于，所述外罗圈为铁质，厚2mm，宽80mm，其边缘为卷边，断面为U字型。
9.根据权利要求6所述的一种巷道或竖井掘进用自隔热柔性夹层风筒，其特征在于，所述抱箍为弧形扁铁，厚1mm，宽60mm。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种巷道或竖井掘进用自隔热柔性夹层风筒，其特征在于，所述内风筒与外风筒之间的夹层的厚度为30mm。
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