RU1810581C - Устройство дл газопылеподавлени в карьерах - Google Patents

Abstract

Использование: в горнодобывающей технике, в частности в устройствах, предназначенных дл  осуществлени  осаждени  и газов во врем  проведени  взрывных работ . Цель изобретени  -повышение дальнобойности генерируемой устройством Га зо-  сидкЪстной струиi за счёт более эффективного использовани  энергий газового потока. Сущность изобретени : устройство содержит турбовентил торный двигатель и систему подачи жидкости, состо щую из нагнетательного насоса, трубопровода подачи и распылительного сбпла. Новым  вл етс  место установки распылительного сопла, которое в зависимости от варианта реализации располагаетс  либо во внешнем контуре турбовентил торного двигател , либо за камерой смещени , в которой происходит перемешивание потока газа внутреннего и внешнего контура турбовентил торного двигател . 2 з.п.ф-лы, 1 ил..

Description

. Изобретение относитс  к горнодобывающему оборудованию и может быть использовано дл  осаждени  пыли и токсичных газов, образующихс  при проведении взрывных работ,

Целью изобретени   вл етс  увеличение дальнобойности генерируемой устройством газожидкостной струи.,:

Указанна  цель достигаетс  тем, что известное устройство газопылеподавлени , включающее турбовентил торный двига- : тель. во внешнем контуре которого установлен вентил тор, и систему подачи жидкости с распылительным „соплом, снабжено жидкостным соплом, а распылительное ср- пло установлено между вентил тором и газожидкостным соплом.

Кроме этого данна  цель достигаетс  за счет того, что устройство снабжено диффузором и переходником, установленными во внешнем контуре двигател , а распылительное сопло расположено между диффузором и газожидкостным соплом.

Поставленна  цель может также реализовыватьс  с помощью камеры смешени  и установленного за турбовентил торным двигателем диффузора, при этом распылительное сопло расположено между камерой Смешени  и газожидкостным соплом.

Установка распылительного сопла во .внешнем контуре турбовентил торного двигател  сразу за вентил тором позвол ет Снизить потери кинетической энергии газового потока вследствие уменьшени  скорости потока, обтекающего распылительное сопло. Снижение гидросопротивлени  распылительного сопла по сравнению с прототипом достигает 1,6 раза.

В турбовентил торных двигател х со степенью двухконтурности m тц/mi 1 импульс газового потока на срезе сопла внешнего контура превышает аналогичную величину дл 

со

с

00

о ел

00

внутреннего контура. Выигрыш растет по мере увеличени  т. Поскольку дальнобойность свободной струи зависит от импульса потока на срезе сопла, целесообразно осуществить подачу жидкости во внешний кон- тур двигател .

Кроме этого, при установке распылительного сопла за вентил тором существенно уменьшаютс  ударные потери при вводе жидкости в газовый поток. Их уровень опре- делаетс  величиной относительной скорости между газом и жидкостью, Т.к. при вводе жидкости в газовый поток за турбиной скорость ее впрыска мен етс  незначительно по сравнению с прототипом, а скорость движе- ки  газа существенно ниже, то уменьшение относительной скорое™ составило более 2,5 раза, , - .-. ..-; . . .

Давление газа после контакта с жидкостью еще достаточно высокое, и их совмест- кое расширение до давлени  окружающей среды происходит в газожидкостном сопле. При этом качестве последнего не может использоватьс  газовое сопло внешнего контура исходного турбовентил торного двигател , т.к. из-за увеличени  расхода через него и изменени  теплофизических свойств образовавшейс  газожидкостной смеси по сравнению с воздухом геометри  сопла существенно мен етс . Отрицательный градиент давлени  обус- лавливает ускорение как газа, так и распределенных в ней капель жидкости. Вследствие более высокой плотности капли ускор ютс  медленнее, чем газ. Следовательно , совместный разгон жидкости и газа в со- пле характеризуетс  всегда наличием относительной скорости движени , котора  обуславливает силовое аэродинамическое воздействие газового потока на жидкие частицы . Это воздействие  вл етс  источником дополнительного ускорени  капель жидкости . Путем специального профилировани  газожидкостного сопла можно осуществить совместный разгон газа и капель с невысокими значени ми относительной скорости, снижени  тем самым трени  на границе раздела сред.

Более перспективным по сравнению с ранее рассмотренным будет устройство, в котором газожидкостна  стру  имеет не кольцевую, а цилиндрическую форму. При прочих равных услови х скорость затухани  кольцевой струи будет выше из-за большей поверхности взаимодействи  с окружающей средой. Силы трени , обусловленные в зкостью среды и градиентом скорости на границе двухфазной струи, ведут к ее торможению . Соответственно, при одинаковых значени х импульса газожидкостной струи на срезе сопла дальнобойность струи цилиндрической формы будет выше. Дополнительна  установка диффузора перед распы- лительным соплом снижает скорость газового потока. Как было отмечено ранее, это дает возможность еще больше уменьшить потери энергии газового потока, св занные с гидропотер ми при обтекании распылительного сопла и ударными потер ми при вводе жидкости.

Рассмотренные выше варианты устройства газопылеподавлени  практически не используют энергию газового потока внут; реннего контура. При низких значени х m ее величина значительна. Таким образом, перспективным  вл етс  устройство газоподавлени  на базе турбовентил торного двигател  со смещением потрков газа внутреннего и внешнего контуров. Дл  более эффективного смешени  давление газа за турбиной восстанавливают в диффузоре до величины давлени  воздуха во внешнем контуре. При этом скорость продуктов сгорани  снижаетс , приближа сь к скорости воздуха.за вентил тором. Это даёт возможность произвести смешение потоков с низкими потер ми в камере смешени . В образовавшуюс  смесь воздуха с продуктами сгорани  с помощью распылительного сопла впрыскиваетс  жидкость, предназначенна  дл  орошени  газопылевого облака. Разгон газожидкостного потока по-прежнему происходит в специально спрофилирЬванном двухфазном сопле.,.- . Изобретение по сн етс  схемами устройств газопылеподавлени , представленными на чертеже..

Устройство, изображенное на фиг., содержит турбовентил торный двигатель 1, внутренний контур которого не претерпевает изменений. Во внешнем контуре устанавливаетс  распылительное сопло 2 и газожидкостное сопло 3 за вентил тором 4. Распылительное сопло соединено с насосом подачи воды (на рисунке не показа) посредством трубопровода 5.

Работа устройства происходит следующим образом. Воздух, поступающий в двигатель , сжимаетс  вентил тором.4 в результате чего его давление растет. Орошающа  жидкость подаетс  насосом через трубопровод 5 в распылительное сопло 2, откуда в виде капель попадает в поток воздуха . Совместное расширение таза и жидких частиц , сопровождающеес  их разгоном, имеет место в двухфазном сопле 3. Высокоскоростна  кольцева  газожидкостна  стру  6 направл етс  на газопылевое облако.

Друга  модификаци  устройства представлена на рис. 1,6. По сравнению с ранее рассмотренным вариантом она дополнительно содержитустановленные последовательно за вентил тором переходник 8 и диффузор 7.

Устройство работает по следующему принципу. Засасыва сь в двигатель, воздух сжимаетс  вентил тором 4, расположенным во внешнем контуре турбовентил торного двигател . При этом давление его растет. ИЗ кольцевого тракта внешнего контура поток воздуха с помощью переходника 8 направл етс  в канал круглого сечени , где установлен диффузор 7. В диффузоре давление воздуха еще больше увеличиваетс , а скорость падает . Жидкость, предназначенна  дл  Осаждени  пыли в газопылевом облаке, подаетс  через трубопровод 5 в распылительное сопло 2. Последнее установлено в цилиндрическом канале за диффузором 7. Истекающие из распылительного сопла 2 жидкие струи контактируют с воздушным потоком и образовав ща с  газожидкостна  смесь разгон етс  в у двухфазном сопле 3, Генерируема  устройством газожидкостна  цилиндрическа  стру  6, направл етс  на газрпылевое облако, v

Последний вариантустройства, схема которого приведена на рйс.1,в, отличаетс  от предыдущего тем, что вместо переходника содержит камеру смешени  9..

Работа устройства осуществл етс  в c/ier дующем пор дке. Поступающий в двигатель воздух направл етс  в два контура/ Вошеш нем контуре после сжати  в вентил торе4 он имеет повышенное давление и напра б  еТс  в камеру смещени  9 с относительно невысокой скоростью. Образовавшиес  во внутрён нем контуре продукты сгорани  расширени  на турбине имеют васОкую tKQ- рость и пониженное давление. Восстановление его до величины, соответствующей давлению воздуха за вентил тором, осуществл етс  в диффузоре 7. При этом скорость продуктов сгорани  уменьшаетс , поэтому при подаче их в камеру смешени  9 потери при смешении потоков внешнего и внутреннего контуров двигател  невелики. В образо- вав шуюс  газовую смесь из распылительного .сопла 2 направл етс  жидкость. Далее гаЗО-

жидкостный поток капельной структуры в процессе расширени  до давлени  окружающей среды ускор етс  в двухфазном сопле 3. Подача воды в распылительное сопло2 производитс  насосом с помощью трубопровода 5. Истекающа  из двухфазного сопла 3 газожидкостна  Цилиндрическа  стру  6 направл етс  на газопыйевоё облйко.,

Проведенные оценки показали, что по ЬравнёйМю с прототипом суммарный импульс ) :И газа, определ ющий дальнобойность двухфазной струи, дл  рассматриваемых вариантов устройства пылегазоподавлени 

оказалс  выше соответственнов 1,2; 1,37 и 1,45 раза. Таким образом, использование за вл емого изобретени  даёт возможность по- высить дальность действи  устройства газопылеподавлёни  и использовать его дл 

осаждени  газопылёобразовэний, возникающих при проведении взрывных работ в

карьерах: -V . ;-:уУ--у :;. ;. ./ .. у.,- .

Формул а и зобретени   у 1. Устройство дл  газопылеподавлёни  в карьерах, включающее турбовентил тор ный двигатель, во внешнем контуре которо- гоустайОвлей вентил тор, и систему подачи жид костие4 распылительным соплом, о т л и- чаю iu ее с   тем, что, с целью увеличени  :дальноб6йности генерируемой устройством газозкйдкостной струи, устройство снабже- но газржйдкОстным соплом, а распылитель ноё cbriflO установлено между вентил тором .и газожидкостным соплом. 2. Устройство по п.1, отличающее- с   тей, что оно снабжено диффузором и перё(одймкдм, установленными во внешнем контуре двигател , а распылительное сопло расположено между диффузором и газожидкостным соплом.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что оно снабжено камерой смешений и установленным за турбовенти- л торным двигателем диффузором, а распылительное сопло расположено между камерой смешени  и газожидкостным соГ1ЛОМ . ; .: ., --.. - -. -: ./