PL214097B1 - Sposób wytwarzania mgly oraz urzadzenie do prowadzenia tego sposobu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania mgły w eksploatacji podziemnej oraz urządzenia do prowadzenia tego sposobu.

W stanie techniki znany jest sposób zmniejszania ryzyka wybuchu pod ziemią, szczególnie zapobiegania wybuchom metanu, przez wytwarzanie mgły wodnej, w ten sposób, że poprzez zmieszanie strumienia wody i strumienia powietrza wytwarzana jest mieszanina wodno-powietrzna. Jednakże konieczne jest do tego użycie względnie skomplikowanych dysz oraz przygotowanie oprócz wody znajdującej się pod ciśnieniem także sprężonego powietrza.

Celem wynalazku jest dostarczenie sposobu i urządzenia, za pomocą których możliwe będzie skuteczne wytwarzanie wysoce efektywnej mgły wodnej w sposób ekonomicznie prosty.

Cel ten został osiągnięty przez sposób oraz urządzenie według wynalazku, a korzystnie przez to, że w sposobie wytwarzania mgły w eksploatacji podziemnej woda bez dodawania powietrza jest doprowadzana pod ciśnieniem co najmniej 200 bar i przez co najmniej jedną dyszę kierowana na powierzchnię odbijającą, tak aby wodę rozpylić do postaci kropelek mgły. Dzięki temu w bardzo prosty sposób jedynie za pomocą wody - dostępnej pod ziemią jako medium hydrauliczne - można w efektywny sposób wytworzyć mgłę wodną. Sposób według wynalazku eliminuje konieczność stosowania skomplikowanych zestawów dysz. Wystarczy, że woda pod wysokim ciśnieniem kierowana jest przez zwężenie a następnie na powierzchnię odbijającą.

Stąd wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania mgły w eksploatacji podziemnej, w którym woda bez dodatku powietrza pod ciśnieniem co najmniej 200 bar kierowana jest przez co najmniej jedną dyszę a następnie na powierzchnię odbijającą, aby tam uległa rozproszeniu do postaci kropelek mgły, w którym do wytworzenia mgły w suchym powietrzu woda jest doprowadzana, przez co najmniej jedną dyszę o większej wydajności, i w którym do utrzymania mgły woda jest doprowadzana przez co najmniej jedną dyszę o mniejszej wydajności.

W korzystnym sposobie powierzchnia odbijająca jest położona pod kątem korzystnie rozwartym wobec osi dyszy. W równie korzystnym sposobie woda jest doprowadzana przez kanał o średnicy mniejszej niż 1 mm. W innym korzystnym sposobie woda jest doprowadzana przez dyszę pod ciśnieniem co najmniej 300 bar.

Wynalazek dotyczy również urządzenia do prowadzenia ww. sposobu, które to urządzenie obejmuje jednoczęściowy kadłub, w którym przewidziany jest co najmniej jeden kanał dyszy oraz co najmniej jedna odpowiadająca mu powierzchnia odbijająca, która rozciąga się pod kątem względem osi kanału dyszy, w którym powierzchnia odbijająca przynajmniej odcinkami ograniczona jest przez ostrą krawędź.

W urządzeniu korzystnie powierzchnia odbijająca jest powierzchnią płaską, korzystniej powierzchnia odbijająca kończy się w odstępie kilku milimetrów od punktu przecięcia z osią kanału dyszy.

W korzystnym urządzeniu kadłub jest bryłą metalową, w której wykonane są korzystnie różne kanały dysz z odpowiadającymi im powierzchniami odbijającymi, przy czym piony są skierowane na powierzchnie odbijające, korzystnie o różnej orientacji w przestrzeni.

Korzystne formy realizacji wynalazku opisane są w opisie, na rysunkach oraz w zastrzeżeniach zależnych.

Według pierwszej korzystnej formy realizacji powierzchnia odbijająca może być umieszczona pod kątem a korzystnie pod kątem rozwartym do osi dyszy. Dzięki temu możliwe jest szczególnie efektywne rozpylanie, przy czym powstająca mgła z powodu ukośnie ustawionej powierzchni odbijającej posiada już kierunek uprzywilejowany, w którym może być oddawana.

Korzystnie woda doprowadzana jest przez otwór o średnicy <1 mm, ponieważ przez to można wytworzyć mgłę o kropelkach o wielkości od ok. 1 μίτι do 100 pm.

Można wytworzyć mgłę o bardzo małej wielkości kropli, szczególnie gdy woda prowadzona jest przez dyszę pod ciśnieniem co najmniej 300 bar, ponieważ energia potrzebna do rozpylania jest proporcjonalna do wytworzonej powierzchni, a ta znowu jest odwrotnie proporcjonalna do średnicy kropel. Z powodu zgodnego z wynalazkiem zastosowania powierzchni odbijającej podczas wytwarzania mgły poprzez tarcie cieczy możliwie najmniejsza część doprowadzonej energii przekształcana jest w ciepło. Za pomocą dyszy, której przekrój wynosi <1 mm, można wytworzyć wyrzut wody o wielkości ok. 7 l/min.

Według następnej korzystnej formy realizacji wynalazku do wytworzenia mgły w suchym powietrzu woda może przy tym być doprowadzana przez jedną lub więcej dysz o większej wydajności, a do utrzymania tak wytworzonej mgły woda może być doprowadzana przez co najmniej jedną dyszę

PL 214 097 Β1 o mniejszej wydajności. Za pomocą dyszy o mniejszej wydajności można dostarczyć tę wodę, która wykropliła się z mgły lub osadziła na ścianach.

Ilość przepływającego powietrza w wyrobisku w eksploatacji podziemnej o grubości ok. 3 m (przekrój przepływu ok. 6 do 8 m² i przeciętna prędkość powietrza 2 m/s) wynosi ok. 16 m³ na sekundę. Rozpylenie mgły wodnej o przepływnie 10 l/min pozwala podnieść granicę zapłonu dla eksplozji metanu o ok. jeden punkt procentowy. Aby przy tym nie utrudniać pracy operatorowi kombajnu w wyrobisku, wytwarzanie mgły może być sterowane zależnie od pozycji bębna urabiającego.

W sposobie według wynalazku zawory sterujące służące do uruchomienia wytwarzania mgły mogą być poruszane za pomocą samej wody zraszającej. Zawory można wówczas uruchamiać przez istniejące sterowanie obudową ścianową. Posiada ono informacje o pozycji bębna urabiającego i w zależności od pozycji i prędkości bębna urabiającego może wywoływać otwieranie się i zamykanie zaworów.

W zgodnym z wynalazkiem urządzeniu do realizowania opisanych powyżej sposobów przewidziany jest jednoczęściowy kadłub, w którym przewidziany jest co najmniej jeden kanał dyszy i co najmniej jedna odpowiadająca mu powierzchnia odbijająca, która rozciąga się pod kątem do osi kanału dyszy. Takie urządzenie można wytworzyć w prosty i tani sposób, ponieważ w jednoczęściowym kadłubie, np. metalowym bloku, przewidziane muszą być jedynie kanał dyszy i powierzchnia odbijająca. To da się zrealizować w najprostszy sposób w centrum obróbki bez konieczności późniejszego montowania różnych części. Tak wytworzony generator mgły jest wyjątkowo solidny, a więc nadaje się dobrze do zastosowania w eksploatacji podziemnej.

Okazało się, że korzystne jest, gdy powierzchnia odbijająca jest ukształtowana jako powierzchnia płaska. Taka powierzchnia jest po pierwsze szczególnie prosta w produkcji. Po drugie zapewnia równomierną generację mgły. Szczególnie dobre rozpylenie można osiągnąć w ten sposób, że powierzchnia odbijająca przynajmniej odcinkami ograniczona jest przez ostrą krawędź. Taka krawędź może rozciągać się w odległości paru milimetrów od punktu przecięcia z osią kanału dyszy.

Może być równie korzystne, jeśli w kadłubie przewidzianych jest więcej kanałów dysz, przy czym piony są zorientowane na powierzchnie odbijające korzystnie pod różnymi kątami w przestrzeni. W ten sposób można za pomocą jednego tylko kadłuba wytworzyć w szerszym zakresie kątowym gęstą mgłę.

Poniższy opis wynalazku jest jedynie przykładem na podstawie jednej korzystnej formy realizacji z uwzględnieniem załączonych figur rysunku, na których:

Fig. 1 pokazuje urządzenie do wytwarzania mgły w eksploatacji podziemnej ze zintegrowanymi trzema dyszami;

Fig. 2 - przedstawia widok z góry na stronę dolną urządzenia z fig. 1;

Fig. 3 - przedstawia przekrój wzdłuż linii A-A z fig. 2; oraz

Fig. 4 - przedstawia widok wzdłuż linii B-B z fig. 2.

Na Fig. 1 pokazano urządzenie do wytwarzania mgły w eksploatacji podziemnej, posiadające jednoczęściowy kadłub w postaci bloku metalowego 10, w którym w przedstawionym przykładzie realizacji przewidziane są sumarycznie trzy układy dysz. Jak przedstawiono na Fig. 4, każdy z trzech układów dysz posiada kanał 12 dyszy, który obejmuje otwór o większej średnicy, rozciągający się od strony zewnętrznej kadłuba 10 do wnętrza kadłuba, jak również łączący się z nim otwór 14 o mniejszej średnicy. Otwór 14 o mniejszej średnicy posiada w przedstawionym przykładzie realizacji przekrój 0,8 mm. W obszarze wylotowym każdego kanału 12 dyszy kadłub posiada powierzchnię odbijającą 16, która rozciąga się pod kątem ok. 130° do osi kanału 12 dyszy i która jest wykonana w jednoczęściowym bloku metalowym 10. Powierzchnia odbijająca 16 jest powierzchnią płaską, która jest odcinkami ograniczona wzdłuż zakrzywionego odcinka przez ostrą krawędź 18. Odstęp między punktem przecięcia z osią kanału 12 dysz i krawędzią 18 wynosi kilka milimetrów.

Jak przedstawiono szczególnie na Fig. 1 i 2, w kadłubie 10 przewidziane są w sumie trzy identycznie zbudowane układy dysz, przy czym powierzchnie odbijające układów dysz są tak ustawione, że piony są zorientowane na powierzchnie odbijające pod różnymi kątami. Z tego wynika, że między osią wylotową pierwszego i drugiego układu dysz kąt a ma wartość ok. 40°. Fig. 3 pokazuje, że kanały 12 dysz połączone są ze sobą za pomocą wspólnego kanału zaopatrującego 20, a każdy kanał 12 dyszy jest po zewnętrznej stronie kadłuba zamknięty za pomocą zatyczki 22, tak że woda, która doprowadzana jest przez kanał zaopatrujący 20, może wydostać się z kanału dyszy wyłącznie przez otwór 14 o mniejszej średnicy.

PL 214 097 Β1

Numer referencyjny 24 na Fig. 1 i 3 określa złącze wtykowe, które jest umocowane w kadłubie 10 za pomocą pałąka zaciskowego 26 w znany sposób. Numer referencyjny 28 oznacza układ filtrów, który filtruje docierający strumień cieczy. Numery referencyjne 29 i 30 oznaczają śruby mocujące.

W sposobie według wynalazku pod pojęciem wody rozumiana jest każda ciecz, która w eksploatacji podziemnej jest zwykle stosowana jako medium hydrauliczne, przy czym oczywiście nie musi to być czysta woda, lecz woda z odpowiednimi dodatkami względnie domieszkami.

Według wynalazku taka ciecz hydrauliczna jest prowadzona bez dodawania powietrza przez złącze wtykowe 14 oraz kanał doprowadzający 20 przez kanały 12 dysz, a następnie na powierzchnie odbijające, aby wytworzyć mgłę w sposób przedstawiony na rysunkach. Ciśnienie cieczy wynosi przy tym, co najmniej 200 bar, korzystnie 300 bar. Przez wprowadzenie tak dużej energii można wytwarzać mgłę z bardzo małą wielkością kropelek o wielkości ok. 1 μΐη do 100 ąm, przy czym może być stosowana dysza hydrauliczna i nie musi być doprowadzane powietrze.

Przy średnicy dyszy o ok. 0,8 mm daje się zrealizować wyrzut wody wielkości od ok. 7 l/min do ok. 10 l/min. Aby przy tym móc regulować potrzebną ilość wody, można użyć grup dysz o zróżnicowanej wydajności.

Aby wytworzyć mgłę w początkowo suchym powietrzu, można użyć grupę dysz o większej wydajności. Grupa dysz lub dysza o małej wydajności może być użyta do podtrzymania wytworzonej mgły.

Za pomocą pompy wysokociśnieniowej o ciśnieniu 300 bar oraz mocy tłoczenia ok. 300 l/min można zgodnie z wynalazkiem sterować układami dysz, przy czym także zawory sterujące, które sterują ciśnieniem przykładanym do dysz, mogą być poruszane za pomocą samej wody zraszającej.

Claims (8)

1. Sposób wytwarzania mgły w eksploatacji podziemnej, w którym woda bez dodatku powietrza pod ciśnieniem co najmniej 200 bar kierowana jest przez co najmniej jedną dyszę a następnie na powierzchnię odbijającą, aby tam uległa rozproszeniu do postaci kropelek mgły, znamienny tym, że do wytworzenia mgły w suchym powietrzu woda jest doprowadzana, przez co najmniej jedną dyszę o większej wydajności, i tym że do utrzymania mgły woda jest doprowadzana przez co najmniej jedną dyszę o mniejszej wydajności.

2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że powierzchnia odbijająca jest położona pod kątem korzystnie rozwartym wobec osi dyszy.

3. Sposób według zastrzeżenia 1 albo 2, znamienny tym, że woda jest doprowadzana przez kanał o średnicy mniejszej niż 1 mm.

4. Sposób według zastrzeżenia 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że woda jest doprowadzana przez dyszę pod ciśnieniem co najmniej 300 bar.

5. Urządzenie do prowadzenia sposobu określonego w zastrzeżeniach od 1 do 4, które obejmuje jednoczęściowy kadłub (10), w którym przewidziany jest co najmniej jeden kanał (12) dyszy oraz co najmniej jedna odpowiadająca mu powierzchnia odbijająca (16), która rozciąga się pod kątem względem osi kanału dyszy, znamienne tym, że powierzchnia odbijająca (16) przynajmniej odcinkami ograniczona jest przez ostrą krawędź (18).

6. Urządzenie według zastrzeżenia 5, znamienne tym, że powierzchnia odbijająca (16) jest powierzchnią płaską.

7. Urządzenie według jednego z zastrzeżeń od 5 do 6, znamienne tym, że powierzchnia odbijająca (16) kończy się w odstępie kilku milimetrów od punktu przecięcia z osią kanału (12) dyszy.

8. Urządzenie według jednego z zastrzeżeń od 5 do 7, znamienne tym, że kadłub jest bryłą metalową (10), w której wykonane są korzystnie różne kanały (12) dysz z odpowiadającymi im powierzchniami odbijającymi (16), przy czym piony są skierowane na powierzchnie odbijające, korzystnie o różnej orientacji w przestrzeni.