PL68119B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 29.IX.1973 68119 KI. 5d,l/08 MKP E21f 1/08 C2YTELNIA u Patentowego Izempo*- ?| Lio^ej Wspóltwórcy wynalazku: Eugeniusz Stodulski, Marian Miszko, Roman Trybow^ki Wlasciciel patentu: Glówny Instytut Górnictwa, Katowice (Polska) Urzadzenie do klimatyzowania powietrza kopalnianego Przedmiotem wynalazku jest wodno-pianowe urzadzenie do klimatyzowania powietrza kopalnia¬ nego szczególnie w slepych wyrobiskach górniczych polozonych na duzych glebokosciach.Dotychczas najczesciej stosowana klimatyzacja wyrobisk górniczych polega na intensywnym do¬ starczaniu swiezego powietrza z zewnatrz siecia wentylacyjna. W niektórych przypadkach w kopal¬ niach glebokich oraz przy robotach kamiennych w specjalnych warunkach sa stosowane sprezar¬ kowe chlodziarki powietrza, które ochladzaja w wymiennikach przeponowych powietrze dla ca¬ lej sieci przewietrzajacej. W polskim górnictwie chlodziarek na ogól nie uzywa sie, poza sporadycz¬ nymi przypadkami robót specjalnych, natomiast w wyrobiskach górniczych o wyzszej temperatu¬ rze otaczajacych skal, która dochodzi do ponad 30°C, stosuje sie intensywniejsza wymiane powie¬ trza wentylacyjnego. Zintensyfikowany obieg po¬ wietrza uzyskuje sie przez stosowanie pomocni¬ czych wentylatorów oraz odpowiednio dostosowa¬ na siec wentylacyjna, oplywowa. Natomiast wy¬ muszanie wymiany powietrza w przodkach robo¬ czych, zwlaszcza w wyrobiskach slepych, jak \ w chodnikach i przekopach pedzonych podczas ro¬ bót przygotowawczych, nastrecza duze trudnosci, pomimo stosowania lutniociagów zaopatrzonych w wentylatory ssace lub tloczace.Dzialanie klimatyzujace powietrza w przodkach roboczych zwlaszcza w wyrobiskach slepych jest 2 niedostateczne, co szczególnie wystepuje dotkliwie w gleboko polozonych warstwach, w których tem¬ peratury górotworu przekraczaja wartosc 30°C.W tych warunkach geotermicznych dostarczane do 5 przodka roboczego powietrze nagrzewa sie nad¬ miernie, przy czym stopien nagrzania zwieksza sie wraz z dlugoscia wyrobiska. Dodatkowo nieko¬ rzystnie oddzialuja na stan doprowadzanego po¬ wietrza napedy osiowych wentylatorów lutnio- io wych, które zamieniaja czesc pobieranej przez sil¬ niki energii na cieplo, podgrzewajac przeplywaja¬ ce powietrze. Dostarczane lutniociagiem powietrze podgrzewa sie takze od powietrza powracajacego z przodka calym przekrojem wyrobiska. 15 Poza tym wymiana powietrza w przodku robo¬ czym wyrobiska slepego odbywa sie stosunkowo powoli, przez co dostarczane powietrze w stanie nieochlodzonym podgrzewa sie dosc intensywnie od skal otaczajacych wyrobisko i osiaga temperature 20 bliska samemu srodowisku. Natomiast warunki sro¬ dowiska górniczego, a szczególnie brak wolnej przestrzeni w wyrobisku przewietrzanym nie po¬ zwalaja na stosowanie urzadzen klimatyzacyjnych stosowanych w innych galeziach przemyslu, jak ?s na przyklad w halach produkcyjnych. Podobnie jest z urzadzeniami chlodniczymi dla powietrza do wentylacji kopaln, które sa agregatami zlozo¬ nymi, wymagajacymi duzych przestrzeni i oplacal¬ nymi tylko do chlodzenia powietrza dla calej sieci 30 wentylacyjnej, przy czym chlodziarki te sa kosz- 681193 towne zarówno w budowie jak i eksploatacji, szcze¬ gólnie ze wzgledu na mala sprawnosc cieplna.Celem wynalazku jest usuniecie dotychczaso¬ wych trudnosci przez zastosowanie urzadzenia do klimatyzacji powietrza, które moze byc stosowane 5 wprost w slepych wyrobiskach górniczych przez wlaczenie go bezposrednio do lutniociagu w przod¬ ku roboczym o podwyzszonej temperaturze.Cel ten osiagnieto dzieki zastosowaniu wodno- -pianowego urzadzenia do klimatyzowania powiet- 10 rza wedlug wynalazku. Istota wynalazku polega na zastosowaniu zamknietego wymiennika ciepla, w którym cieplo jest odbierane powietrzu przez ciecz chlodzaca w bezposrednim zetknieciu tych dwóch faz czynników i wymieszaniu ich miedzy 15 soba, a nastepnie samoczynnym ich rozdzieleniu.Proces odbywa sie w zamknietym zbiorniku prze¬ dzielonym perforowana przegroda, na której jest utrzymywana stala warstwa przeplywajacej cieczy chlodzacej, przy czym powietrze chlodzone prze- 20 plywa ruchem wymuszonym przez przegrode i war¬ stwe cieczy w kierunku od dolu ku górze. Burz¬ liwy przeplyw chlodzonego powietrza wentylacyj¬ nego przez przegrode i warstwe chlodzacej cieczy odpowiedniej grubosci wywoluje stan burzliwy 25 cieczy oraz wymieszanie obydwu czynników o róz¬ nych fazach skupienia, które ma charakter spie¬ nienia. Stan burzliwych przemieszczen wody i po¬ wietrza na przegrodzie zbiornika powoduje wza¬ jemne przenikanie sie obydwu czynników oraz 30 stykanie sie miedzy soba zmiennymi powierzch¬ niami roizdzialu, wytwarzajacymi sie wbrew silom napiecia powierzchniowego, a to powo¬ duje intensywna wymiane ciepla miedzy po¬ wietrzem i woda, która aktywizuje parowanie 35 czastek cieczy chlodzacej w tej mieszaninie oraz porywanie ich wraz z powietrzem. Nad po¬ wierzchnia warstwy cieczy chlodzacej nastepuje rozdzielenie obydwu czynników i powietrze ochlo¬ dzone jest podawane do 'klimatyzowanego przodka, 40 przechodzac przed tym przez chwytak mgly w po¬ staci przegrody, na którym pozbawia sie powietrze nadmiernej wilgotnosci. Obieg wody chlodzacej do¬ starczanej stale na przegroda i splywajacej do przestrzeni pod przegroda, a takie przeciekajacej 45 tam czesciowo przez perforacje przegrody powo¬ duje zetkniecie sie z nia powietrza chlodzonego i powieksza efekt chlodzenia przez wstepna wy¬ miane ciepla. Splywajaca ciecz jest odprowadzana z wymiennika sukcesywnie urzadzeniem syfono- 50 wym. Proces chlodzenia w wymienniku wodno- -pianowym przebiega najintensywniej przy pred¬ kosci przeplywu powietrza w granicach 1 do 2,5 m/sek oraz przy zostosowaniu cieczy chlodzacej o temperaturze nie przekraczajacej 22°C, co po- 55 zwala chlodzic powietrze o temperaturze 30°C do temperatury 24°C, przy czym uzyskiwane wydatki ochlodzonego powietrza wynosza 70 do 90 Nm3/min z 1 m2 przegrody.Poza procesem chlodzenia w wymienniku wod- 60 no-pianowym nastepuje samoczynne pochlanianie pylów z powietrza chlodzonego, których stezenie w powietrzu kopalnianym jest dosc znaczne. Jed¬ noczesnie zastosowanie w wymienniku, jako cie¬ czy chlodzacej, roztworu wodnego wodorotlenku 65 119 4 wapnia, lub innych alkalii moze powodowac do¬ datkowo regeneracje ^ powietrza wentylacyjnego przez pochlanianie dwutlenku wegla* co moze miec istotne znaczenie szczególnie w wyrobiskach sle¬ pych.Zgodnie z wynalazkiem, urzadzenie wodno-pia- nowe do klimatyzowania powietrza kopalnianego, szczególnie w slepych wyrobiskach górniczych, jest wykonane w nastepujacy sposób. Zamkniety zbiornik wymiennika jest zbudowany jako dzielo¬ ny w plaszczyznie poziomej z kadlubów dolnego i górnego, przy czym doplyw powietrza goracego znajduje sie w kadlubie dolnym, który ma ksztalt graniastoslupa o przekroju zbieznego trapezu, a od¬ plyw powietrza regenerowanego jest w kadlubie górnym spelniajacym role kolektora, zakonczonego przewodem lutniowym i kolnierzem. Jednoczesnie dolny kadlub jest zaopatrzony wewnatrz w perfo¬ rowana przegrode, która dzieli go na dolna komo¬ re powietrza goracego i górna komore wymienno- -reakcyjna, stanowiaca wlasciwy pianowy wymien¬ nik ciepla, który jest zaopatrzony w boczna szcze¬ line wlotowa, polaczona z zasilajacym naczyniem zaopatrywanym ciagle ciecza chlodzaca oraz w przelewowa szczeline wylotowa z drugiej stro¬ ny, utrzymujaca staly poziom cieczy chlodzaco-re- agujacej nad przegroda kadluba i polaczona z na¬ czyniem splywowym odprowadzajacym ciecz na dno doplywowej komory goracego powietrza. Ko¬ mora doplywowa powietrza jest zaopatrzona u do¬ lu w zbiornik wodny oraz w syfonowe urzadzenie odprowadzajace ciecz chlodzaca do rury odplywo¬ wej, które utrzymuje staly poziom splywajacej cie¬ czy w zbiorniku. Natomiast górny kadlub w gór¬ nej swej czesci jest zaopatrzony w przegrode prze¬ lotowa tworzaca chwytak mgly wyposazony do¬ datkowo w pochlaniacze wilgoci umieszczone w specjalnych kieszeniach bocznych. Tak zbudo¬ wany wymiennik jest wlaczony w lutniociag w po¬ blizu przodka i jest zasilany woda z kopalnianego rurociagu pozarowego o temperaturze nie wyz¬ szej od 22°C.Urzadzenie wodno-pianowe do klimatyzowania powietrza moze byc równiez stosowane z innymi cieczami chlodzacymi niz woda, jak na przyklad roztwory wodne alkalii.Inna odmiana wymiennika wodno-pianowego jest rozwiazanie, w którym kadlub dolny jest za¬ opatrzony w wiecej niz jedna przegrode perforo¬ wana i utworzona na niej wymienno-reakcyjna komore, przy czym komory takie sa zasilane ciecza chlodzaca lub chlodzaco-regenerujaca równolegle, a poziom cieczy na poszczególnych przegrodach jest utrzymywany w opisany uprzednio sposób.Wszystkie omówione urzadzenia maja gabaryty pozwalajace na stosowanie w pedzonych slepych wyrobiskach górniczych, poza tym konstrukcje ich sa zaopatrzone w plozy, pozwalajace na przesuwa¬ nie z miejsca na miejsce. Dlatego tez zarówno ce¬ chy konstrukcyjne, jak i cechy eksploatacyjne, a takze pros'ta i niekosztowna budowa zapewniaja mozliwosc powszechnego stosowania. Przy tym urzadzenia te pracuja samoczynnie i nie wymagaja wykwalifikowanej obslugi, a skutecznosc ich, przy stosowaniu wody kopalnianej dajaca ochlodzenie5 powietrza o 6°C, moze byc podniesiona przez sto¬ sowanie wody o nizszej temperaturze.Urzadzenie wedlug wynalazku jest uwidocznio¬ ne w przykladowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wymiennik wodno-pia- nowy ciepla dla powietrza kopalnianego w rzucie aksonometrycznym w widoku z boku, a fig. 2 — wymiennik w przekroju poprzecznym wzdluz plaszczyzny pionowej oznaczonej literami A-A na fig. 1.Urzadzenie do klimatyzowania powietrza kopal¬ nianego jest zbiornikiem, który sklada sie z dol¬ nego kadluba 1 i górnego kadluba 2, przy czym obydwa kadluby sa wyposazone w zlaczne kolnie¬ rze 3 i polaczone ze soba za pomoca srub 4. Kad¬ lub 1 ma wewnatrz perforowana przegrode 5, któ¬ ra w przykladowym wykonaniu jest naczynie umo¬ cowane na obwodowym wsporniku 6. Górny ka¬ dlub 2 bedacy kolektorem regenerowanego powiet¬ rza jest zaopatrzony w odbiorcza koncówke 7 za¬ konczona lutniowym kolnierzem 8. Dolny kadlub 1 jest wyposazony we wlotowy kolnierz 9 oraz ma poszerzona komore 10 utworzona przez wnetrze kadluba 1 i zbiezne kieszenie 11, ulatwiajace roz¬ prowadzenie równomierne goracego powietrza pod przegroda 5. Ponizej komory 10 miesci sie na dnie kadluba 1 zbiornik 12 dla splywajacej cieczy chlo¬ dzacej, który ma przymocowane u dolu jezdne plo¬ zy 13. Jednoczesnie dolny kadlub 1 jest wyposazo¬ ny z jednej strony w zasilajace naczynie 14 zao¬ patrzone we wlewy 15, polaczone z doprowadzaja¬ cym przewodem 16, którym jest podawana ciecz chlodzaca lub chlodzaco-regenerujaca. Z drugiej strony kadlub 1 ma splywowe naczynie 17 pola¬ czone odplywem 18 ze zbiornikiem 12, natomiast zbiornik 12 przez syfonowe polaczenie 19 laczy sie z odplywowa rura 20, odprowadzajaca zuzyta ciecz chlodzaca, przy czym syfonowe urzadzenie 19 utrzymuje staly poziom splywajacej cieczy w zbiorniku 12. W górnym kadlubie 2 jest umiesz¬ czony chwytak mgly, w postaci przelotowej prze¬ grody 21 oraz boczne pojemniki 22, jako pochla¬ niacze wilgoci wypelnione ziemia okrzemkowa lub inna substancja chlonna. W scianie dolnego kadlu¬ ba 1, pomiedzy zasilajacym naczyniem 14 a reak¬ cyjna przestrzenia 23 mieszczaca sie nad przegroda 5, jest wykonana podawcza szczelina 24, przez któ¬ ra doplywa ciecz chlodzaca, natomiast z drugiej strony w scianie kadluba 1 jest wykonana przele¬ wowa szczelina 25, laczaca reakcyjna przestrzen 23 ze splywowymi naczyniem 17, przy czym dolna kra¬ wedz szczeliny 25 lezy na wysokosci górnej po¬ wierzchni przestrzeni 23 wypelnionej ciecza chlo¬ dzaca. Perforowana przegroda 5 jest zaopatrzona w przelotowe otwory 26, przez które gorace po¬ wietrze z przestrzeni 27 przedostaje sie do reak¬ cyjnej przestrzeni 23, która stanowi wlasciwy wo- dno-pianowy wymiennik ciepla, a ochlodzone w ka¬ pieli i zregenerowane powietrze przedostaje sie do przestrzeni 28 w kolektorze.Odmiany urzadzenia wedlug wynalazku, w któ¬ rej stosuje sie inne ciecze chlodzaco-absorbcyjne niz woda, maja te sama budowe.Inna odmiana urzadzenia wodno-pianowego do klimatyzowania powietrza kopalnianego ma bu- 18119 6 dowe wielostrefowa. Wówczas w dolnym kadlubie 1 sa umieszczone jedna nad druga perforowane przegrody 5 w odstepach wiekszych niz 'wysokosci reakcyjnych przestrzeni 23, przy czym kazda prze- 5 groda 5 ma osobne zasilajace naczynie 14 i osobne naczynie splywowe 17.Wodno-pianowy wymiennik ciepla dziala po wlaczeniu do lutniociagu zaopatrzonego w wenty¬ lator, tak aby doplyw powietrza goracego byl po- 10 laczony do kolnierza 9, a odplyw ochlodzonego po¬ wietrza laczyl sie kolnierzem 8. Wentylator moze byc umieszczony przed urzadzeniem wedlug wy¬ nalazku lub za nim, przy czym korzystniejsze jest dzialanie tloczace wentylatora. Przed uruchomie- 15 niem urzadzenia nalezy polaczyc obieg cieczy chlo¬ dzacej przez polaczenie doplywu do przewodu 16 a odplywu do rury 20. Tak przygotowany ochla- dzacz dziala samoczynnie przez uruchomienie wen¬ tylatora. Ciecz chlodzaco-regenerujaca przewodem 20 16 i wlewami 15 napelnia naczynie 14, z którego szczelina 24 przedostaje sie na przegrode 5 i wy¬ pelnia reakcyjna przestrzen 23, poniewaz przeply¬ wajace otworami 26 w perforowanej przegrodzie 5 powietrze nie pozwala na swobodne wyplywanie 25 cieczy tymi otworami. Wobec tego nadmiar cieczy z przestrzeni 23, powodowany stalym doplywem przez szczeline 24, wyplywa szczelina 25 do sply¬ wowego naczynia 17, skad odplywem 18 wypelnia zbiornik 12 na dole kadluba 1, a jej nadmiary 30 przez syfonowe polaczenie 19 odprowadzane sa od¬ plywowa rura 20. Natomiast gorace powietrze do¬ prowadzane do komory 10 w kadlubie 1 wypelnia przestrzen 27, stykajac sie z powierzchnia cieczy w zbiorniku 12 oraz z przeciekajacymi jej bryz- 35 gami przez otwory 26, nastepnie przez otwory 26 w przegrodzie 5 przedostaje sie do wypelnionej ciecza przestrzeni 23. Tutaj wystepuje turbulente wymieszanie cieczy z powietrzem, czemu towarzy¬ szy intensywne oddawanie ciepla przez cieple po- 4)0 wietrze zimniejszej cieczy, przy czym intensywnosc wymiany podnosi parowanie drobin cieczy. Na¬ stepnie ochlodzone powietrze oddziela sie od cie¬ czy przeplywajac do przestrzeni 27, skad przez przegrode 21 chwytaka mgly dostaje sie do odbior- 45 czej koncówki 7 i lutniociagu podajacego je do przodka wyrobiska. Dzialanie urzadzenia jest sa¬ moczynne, poniewaz stalemu przeplywowi powiet¬ rza przez otwory 26 przegrody 5 i przestrzen 23 towarzyszy staly przeplyw cieczy na przegrodzie 5 50 w przestrzeni 23 miedzy szczelinami 24 i 25. Dla¬ tego tez urzadzenie moze dzialac bez obslugi po ustaleniu parametrów przeplywu cieczy i po¬ wietrza. 55 PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do klimatyzowania powietrza ko¬ palnianego, znamienne tym, ze sklada sie z pola- so czonych ze soba dwóch kadlubów (1) i (2), z któ¬ rych kadlub (1) w plaszczyznie poziomej ma w cze¬ sci dolnej ksztalt zblizony do trapezu ze zbiezny¬ mi bocznymi kieszeniami (11), a u góry kadlub (2) w postaci kolektora zbierajacego zregenerowane 65 powietrze, przy czym kadlub (1) z jednej strony68119 wewnatrz jest zaopatrzony w perforowana prze¬ grode (5) tworzaca w czesci dolnej nadawcza prze¬ strzen (27) goracego powietrza i w czesci górnej w reakcyjna przestrzen (23) stanowiaca pianowy wymiennik ciepla z wodma wlotowa szczelina (24) i przelewowa szczelina (25), utrzymujacymi stale nad przegroda (5) warstwe wody, a z drugiej stro¬ ny zewnatrz jest zaopatrzony w zasilajace wodne naczynie (14) polaczone szczelina (24) z reakcyjna przestrzenia (23) oraz w splywowe naczynie (17) polaczone przelewowa szczelina (25) z przestrzenia (23).

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze kadlub (1) w dolnej czesci ma zbiorczy wodny zbiornik (12) polaczony rura (18) z naczyniem (17), który jest zaopatrzony w syfonowe polaczenie (19) 10 15 8 z odplywowa rura (20), utrzymujace staly poziom wody w tym zbiorniku.

3. Odmiana urzadzenia wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienna tym, ze kadlub (1) ma wiecej niz jedna perforowana przegrode (5) i reakcyjna przestrzen (23).

4. Odmiana urzadzenia wedlug zastrz. 1 i 2, znamienna tym, ze kadlub (2) w górnej czesci jest zaopatrzony w przelotowa przegrode (21) zatrzy¬ mujaca rozpylona wode w postaci mgly i dodat¬ kowo osuszajaca powietrze.

5. Odmiana urzadzenia wedlug zastrz. 1—4, zna¬ mienna tym, ze w reakcyjnej przestrzeni (23) sto¬ suje sie chemiczne ciecze schladzajace, przeply¬ wajace z naczynia (14) do naczynia (17) szczeli¬ nami (24, 25).KI. 5d,l/08 68119 MKP E21f 1/08 A-A PL PL