RU2013558C1

RU2013558C1 - Mine heater plant

Info

Publication number: RU2013558C1
Authority: RU
Inventors: И.С. Фрейдлих; Л.Я. Гимельшейн; Ю.И. Быков
Original assignee: Фрейдлих Илья Самуилович
Priority date: 1992-04-16
Filing date: 1992-04-16
Publication date: 1994-05-30

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: mine heater plant has a heater room with heaters placed along its perimeter, an air intake device mounted on the heater room ceiling coaxially to its vertical axis and connected thereto through the outlet aperture of the heater room, an air duct disposed inside the heater room coaxially to its inlet and outlet apertures and having a square cross-section and a side aperture on each face to communicate with the heater room, an air distributing device mounted inside the air duct above the side apertures for simultaneous rotation from the horizontal position to the side apertures. The plant has also radial partitions mounted in such a way as to form chambers in the heater room. Each chamber is connected to the inner cavity of the air duct through the side apertures. Doors are installed in the side apertures. The side apertures have a rectangular shape. Each valve has a triangular flaps mounted on it for closing together with the valve the air duct side apertures. The chambers are switched on and off by means of the doors closing the side apertures. The valve positions are changed by turning the valves with a cable drive which provides for heater plant operational modes of supplying warmed-up air, cold air or their mixture. EFFECT: enlarged operating capabilities. 2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в шахтных вентиляторных установках. The invention relates to the mining industry and can be used in mine fan installations.

Известно устройство (прототип), включающее калориферное помещение с калориферами, размещенными по периметру его боковой поверхности, атмосферный воздухозаборник, закрепленный на перекрытии калориферного помещения соосно его вертикальной оси и сообщенный с ним через входной проем калориферного помещения, выходной проем калориферного помещения, расположенный соосно атмосферному воздухозаборнику и основанию калориферного помещения, воздуховод, размещенный в калориферном помещении соосно его входному и выходному проемам, торцами жестко соединенный с входным и выходным проемами, выполненный квадратного сечения с четырьмя боковыми проемами для сообщения воздуховода с калориферным помещением, воздухораспределитель, расположенный в воздуховоде, выполненный в виде четырех клапанов треугольной формы, образованных диагоналями квадрата поперечного сечения воздуховода, шарнирно закрепленных на стенках воздуховода и установленных над проемами с возможностью одновременного поворота в вертикальное, горизонтальное и промежуточное положения. A device (prototype) is known, including a heater with air heaters located around the perimeter of its side surface, an atmospheric air intake mounted on the ceiling of the air conditioning room coaxially with its vertical axis and communicated with it through the inlet opening of the air conditioning room, the output opening of the air conditioning room, aligned with the atmospheric air intake and the base of the heater room, the duct located in the heater room coaxially with its inlet and outlet openings, end faces connected to the inlet and outlet openings, made of square cross-section with four side openings for connecting the air duct to the air heater, the air distributor located in the air duct, made in the form of four triangular valves formed by diagonals of the square cross-section of the air duct, pivotally mounted on the walls of the air duct and installed above the openings with the possibility of simultaneous rotation in vertical, horizontal and intermediate positions.

Недостатки этого устройства:
1. Невозможность выключения по воздуху части калориферного помещения для проведения ремонта калориферов, в то время как остальная часть калориферного помещения с размещенными в нем калориферами остается в рабочем состоянии;
2. Повышенное аэродинамическое сопротивление калориферной установки из-за треугольной формы боковых проемов воздуховода, проходное сечение которой невозможно увеличить без увеличения ширины воздуховода и, следовательно, поперечного сечения воздуховода и атмосферного воздухозаборника.The disadvantages of this device:
1. The inability to turn off part of the air heater room by air to repair the heaters, while the rest of the heater room with the heaters placed in it remains in working condition;
2. The increased aerodynamic resistance of the air heater due to the triangular shape of the side openings of the duct, the passage section of which cannot be increased without increasing the width of the duct and, consequently, the cross section of the duct and the air intake.

Указанные недостатки приводят к снижению ремонтопригодности и эксплуатационной надежности калориферной установки и увеличению расхода энергии калориферной установкой. These shortcomings lead to a decrease in maintainability and operational reliability of the air-heating unit and to an increase in the energy consumption of the air-heating unit.

Цель изобретения - повышение ремонтопригодности и надежности калориферной установки снижение ее аэродинамического сопротивления. The purpose of the invention is to increase the maintainability and reliability of the air heater installation, reducing its aerodynamic drag.

Это достигается тем, что в известном устройстве, включающем калориферное помещение с калориферами, размещенными по периметру его боковой поверхности, атмосферный воздухозаборник, закрепленный на перекрытии калориферного помещения соосно его вертикальной оси и сообщенный с ним через входной проем калориферного помещения, выходной проем калориферного помещения, расположенный соосно атмосферному воздухозаборнику и основанию калориферного помещения, воздуховод, размещенный в калориферном помещении соосно его входному и выходному проемам, торцами жестко соединенный с входным и выходным проемами, выполненный квадратного сечения с четырьмя боковыми проемами для сообщения воздуховода с калориферным помещением, воздухораспределитель, расположенный в воздуховоде, снабженный четырьмя клапанами треугольной формы, образованными диагоналями квадрата поперечного сечения воздуховода, шарнирно закрепленными на стенках воздуховода и установленными над боковыми проемами с возможностью поворота в вертикальное, горизонтальное и промежуточное положения, воздуховод снабжен радиальными сплошными перегородками, разделяющими калориферное помещение на камеры, каждая из которых сообщена с соответствующим боковым проемом воздуховода, боковые проемы выполнены прямоугольной формы и снабжены дверями, установленными с возможностью включения и выключения камер по воздуху, при этом каждый клапан снабжен двумя шарнирно закрепленными на нем створками, выполненными в форме треугольника с размерами, обеспечивающими перекрытие ими вместе с клапана прямоугольных проемов воздуховода. Кроме того, створки смежных клапанов попарно снабжены гибкой связью, своими концами закрепленной в углах обоих створок, противоположных шарнирному соединению с клапанами, выполненной с обеспечением необходимого числа степеней свободы створок относительно друг друга при повороте клапанов и устойчивого положения в потоке воздуха, клапаны снабжены упорами, закрепленными на каждом клапане с обеспечением фиксации вертикального положения створок при горизонтальном расположении клапанов. This is achieved by the fact that in the known device, including a heater with heaters located around the perimeter of its side surface, an atmospheric air intake mounted on the ceiling of the heater room coaxially with its vertical axis and communicated with it through the entrance opening of the air conditioning room, the output opening of the air conditioning room, located coaxial to the atmospheric air intake and the base of the air heater room, the air duct located in the air heater room is coaxial with its inlet and outlet moms, end faces rigidly connected to the inlet and outlet openings, made of square cross-section with four side openings for communication of the duct with the air heater, an air distributor located in the duct, equipped with four triangular valves formed by diagonals of the square cross-section of the duct, pivotally mounted on the walls of the duct and mounted above the side openings with the possibility of rotation in vertical, horizontal and intermediate positions, the duct is equipped with continuous adial partitions dividing the heater room into chambers, each of which is connected with the corresponding side opening of the duct, the side openings are rectangular and equipped with doors installed with the ability to turn the chambers on and off through the air, with each valve having two shutters hinged on it made in the shape of a triangle with dimensions that ensure that they overlap together with the valve of the rectangular openings of the duct. In addition, the flaps of adjacent valves are equipped in pairs with a flexible connection, their ends fixed in the corners of both flaps, opposite the hinge connection with the valves, made to ensure the necessary number of degrees of freedom of the flaps relative to each other when the valves are turned and a stable position in the air flow, the valves are equipped with stops, fixed on each valve with the provision of fixing the vertical position of the valves with a horizontal arrangement of valves.

На фиг. 1 изображена калориферная установка при выключенной камере; на фиг. 2 - то же, горизонтальный размер; на фиг. 3 - воздухораспределитель, вид сбоку; на фиг. 4 - вид А на фиг. 3; на фиг. 5 - рабочее положение воздухораспределителя при поступлении в воздуховод воздуха из калорифера и положение дверей при выключенной по воздуху соответствующей камеры; на фиг. 6 - то же, пропуск атмосферного воздуха, минуя калориферы; на фиг. 7 - промежуточное рабочее положение воздухораспределителя при смещении холодного и подогретого воздуха; на фиг. 8 - устройство скрепления створок и рабочие положения последних. In FIG. 1 shows a heater installation with the camera turned off; in FIG. 2 - the same horizontal size; in FIG. 3 - air distributor, side view; in FIG. 4 is a view A in FIG. 3; in FIG. 5 - operating position of the air distributor when air enters the duct from the air heater and the position of the doors when the corresponding chamber is turned off by air; in FIG. 6 - the same, the passage of atmospheric air, bypassing the heaters; in FIG. 7 - intermediate working position of the air distributor when the cold and heated air are displaced; in FIG. 8 - device for fastening the valves and the working position of the latter.

Шахтная калориферная установка включает калориферное помещение 1, калориферы 2, установленные по периметру помещения, входной 3 и выходной 4 проемы калориферного помещения, атмосферный воздухозаборник 5, соединенный с входным проемом 3, воздуховод 6 квадратного сечения, торцами жестко соединенный с входным и выходным проемами калориферного помещения, боковые проемы 7 воздуховода прямоугольной формы, радиально расположенные сплошные перегородки 8, разделяющие калориферное помещения на камеры 9 и 10, включенные в воздушный поток и выключенные посредством открытых 11 и закрытых 12 дверей с фиксацией в этих положениях, установленных в боковых проемах воздуховода (количество перегородок и камер может быть 8,4,2), воздухораспределитель 13, размещенный в воздуховоде. The mine air heater installation includes an air heater 1, air heaters 2 installed around the perimeter of the room, input 3 and output 4 openings of the air conditioning room, an atmospheric air intake 5 connected to the inlet 3, an air duct 6 of square cross-section, with ends firmly connected to the input and output openings of the air-conditioning room , lateral openings 7 of a rectangular duct, radially located solid walls 8, dividing the air heater into chambers 9 and 10, included in the air stream and turned off e by means of open 11 and 12 closed doors with fixation in these positions installed in the side openings of the duct (the number of partitions and chambers may be 8.4.2), an air distributor 13 located in the duct.

Воздухораспределитель 13 содержит канатный привод 14, клапаны 15 треугольной формы, образованной пересечением диагоналей 16 квадратного сечения воздуховода (фиг. 4), закрепленные на стенках воздуховода шарнирами 17 и соединенные для одновременного поворота с прицепным устройством 18 канатного привода 14 посредством серьги 19, траверз 20 и шарнирных пальцев 21 (на фиг. 3 прицепное устройство и соответствующие ему элементы показаны в крайних нижнем и верхнем положениях, соответственно которым клапаны опущены в вертикальное и подняты в горизонтальное положения, последнее показано на фиг. 4, указанные положения клапанов см. также на фиг. 5 и 6), створки 22, закрепленные на клапанах шарнирами 23 (на фиг. 4 створки не видны, так как находятся в вертикальном положении), имеющие треугольную форму с размерами, дополняющими форму и размеры треугольных клапанов до формы и размеров прямоугольных боковых проемов воздуховода. При этом створки смежных клапанов, расположенных под углом 90^o друг к другу, скреплены между собой устройством, состоящим из скоб 24, жестко закрепленных на створках, и цепей 25, установленных в углах створок напротив шарниров. На клапанах жестко закреплены упоры 26. Скобы 24 и цепи 25 служат для предотвращения значительного отклонения створок от вертикального положения, когда клапаны находятся в промежуточных положениях (фиг. 7). Упоры 26 предназначены для фиксации створок в вертикальном положении, когда клапаны расположены горизонтально (фиг. 5). Длина цепи обеспечивает свободный поворот створок относительно друг друга в пределах 90^o и их угловое расхождение при повороте клапанов (на фиг. 8 положения, если их рассматривать снизу вверх, последовательно характеризуют процесс поворота и расхождения - схождения створок при переводе клапанов из вертикального положения в горизонтальное и наоборот).The air distributor 13 contains a cable actuator 14, valves 15 of a triangular shape formed by the intersection of diagonals 16 of a square section of the duct (Fig. 4), mounted on the walls of the duct by hinges 17 and connected for simultaneous rotation with the towing device 18 of the cable actuator 14 by means of an earring 19, a beam 20 and pivot pins 21 (in Fig. 3, the hitch and its corresponding elements are shown in the extreme lower and upper positions, respectively, with which the valves are lowered vertically and raised horizontally e positions, the latter is shown in Fig. 4, the indicated valve positions are also shown in Figs. 5 and 6), the shutters 22 fixed to the valves by hinges 23 (in Fig. 4, the shutters are not visible, since they are in a vertical position), having triangular shape with dimensions that complement the shape and dimensions of the triangular valves to the shape and dimensions of the rectangular side openings of the duct. While the flaps of adjacent valves located at an angle of 90 ^{o to} each other, are fastened together by a device consisting of brackets 24, rigidly fixed to the flaps, and chains 25 installed in the corners of the flaps opposite the hinges. The stops 26 are rigidly fixed to the valves. The brackets 24 and chains 25 serve to prevent the leaflets from deviating significantly from the vertical position when the valves are in intermediate positions (Fig. 7). The stops 26 are designed to fix the flaps in a vertical position when the valves are located horizontally (Fig. 5). The chain length provides free rotation of the valves relative to each other within 90 ^o and their angular divergence when turning the valves (in Fig. 8, the positions, if viewed from the bottom up, consistently characterize the process of rotation and divergence - convergence of the valves when moving the valves from vertical to horizontal and vice versa).

Шахтная калориферная установка может быть установлена в комплексе и посредством своего выходного проема непосредственно соединена с всосом как осевой, так и центробежной вентиляторных установок, а также может располагаться отдельно и сообщаться с вентиляционным каналом главного воздухоподающего ствола, если всасывающие вентиляторные установки находятся на вытяжных фланговых стволах. The mine air heater can be installed in a complex and, through its outlet, is directly connected to the suction of both the axial and centrifugal fan units, and can also be located separately and communicate with the ventilation duct of the main air supply barrel if the suction fan units are located on exhaust flank shafts.

Шахтная калориферная установка может подавать в шахту весь подогретый воздух, холодный воздух напрямую без подогрева (летом) и смесь холодного с подогретым воздухом. Кроме того, калориферная установка может функционировать при всех включенных камерах, а также при части выключенных камер (одной и более). Калориферная установка может пропускать через себя воздух в атмосферу при реверсировании вентиляционной струи. Выполнение перечисленных функций в различных сочетаниях обеспечивается работой воздухораспределителя и дверей. A mine air heater can supply all heated air, cold air directly without heating (in summer) and a mixture of cold and heated air to the mine. In addition, the air heater can operate with all the cameras turned on, as well as with some of the cameras turned off (one or more). The air heater can pass air into the atmosphere through itself when reversing the ventilation stream. The performance of these functions in various combinations is ensured by the operation of the air distributor and doors.

Калориферная установка работает следующим образом. Calorifer installation works as follows.

В исходном положении двери 11 открыты, а двери 12 закрыты и калориферная установка имеет три рабочие камеры 9 и одну камеру 10, выключенную по воздуху (фиг. 2 и 3), клапаны 15 воздухораспределителя расположены горизонтально над боковыми проемами 7 (фиг. 4), перекрыв доступ холодного воздуха в воздуховод 6 и открыв поступление в него воздуха из калориферного помещения через боковые проемы 7 (фиг. 5), при этом поворот клапанов в горизонтальное положение осуществляется силой тяги канатного привода 14 посредством подъема прицепного устройства 18 и серьги 19, поворота траверза 20 в крайнее верхнее положение (фиг. 3), причем створки 22 находятся в вертикальном положении (фиг. 5), а их стабилизация в потоке воздуха осуществляется упорами 26 (фиг. 8). Створки 22 благодаря вертикальному расположению способствуют повороту потока воздуха на 90^o при входе в воздуховод через боковые проемы.In the initial position, the doors 11 are open and the doors 12 are closed and the air heater has three working chambers 9 and one chamber 10 turned off by air (Figs. 2 and 3), the air distribution valves 15 are located horizontally above the side openings 7 (Fig. 4), blocking the access of cold air to the duct 6 and opening the flow of air into it from the air heater through the side openings 7 (Fig. 5), while the valves are turned into a horizontal position by the pulling force of the cable drive 14 by lifting the towing device 18 and the earring 19 turning the traverse 20 to its highest position (Fig. 3), the flaps 22 are in a vertical position (Fig. 5), and their stabilization in the air flow is carried out by stops 26 (Fig. 8). Flaps 22 due to the vertical arrangement contribute to the rotation of the air flow by 90 ^o when entering the duct through the side openings.

Воздух под действием всасывающего вентилятора (не показан), сообщенного с выходным проемом 4, движется по траектории: атмосфера - калориферы 2, находящиеся во включенных по воздуху посредством дверей 11 камерах 9, боковые проемы 7 (с открытыми дверями 11) - воздуховод 6 - выходной проем 4. Таким образом осуществляется подогрев всего поступающего в шахту воздуха, в данном случае в трех рабочих камерах 9 и при одной выключенной камере 10. При помощи дверей 11 можно вывести из потока воздуха любую другую камеру для проведения планового и аварийного технического обслуживания. В сильные морозы можно включить в работу все камеры, а в слабые морозы - выключить более одной камеры. Air, under the action of a suction fan (not shown), connected with the outlet 4, moves along the trajectory: atmosphere - heaters 2 located in the chambers 9 turned on by air through the doors 11, side openings 7 (with the doors 11 open) - air duct 6 - output aperture 4. In this way, all the air entering the mine is heated, in this case in three working chambers 9 and with one chamber 10 turned off. Using the doors 11, any other chamber can be taken out of the air stream for scheduled and emergency maintenance Cesky service. In severe frosts, you can turn on all cameras, and in mild frosts, turn off more than one camera.

Для выключения калориферной установки в теплый период (фиг. 6) клапаны 15 посредством привода 14 опускают в вертикальное положение, при этом створки 22 под действием тяжести расположены вертикально. В результате боковые проемы 7 перекрываются, а проход по воздуховоду 6 над проемами открывается. Воздух двигается по пути: атмосфера - воздухозаборник 5 - воздуховод 6 - выходной проем 4. To turn off the air heater in the warm period (Fig. 6), the valves 15 by means of the actuator 14 are lowered to a vertical position, while the sash 22 are vertically under the influence of gravity. As a result, the side openings 7 overlap, and the passage through the duct 6 above the openings opens. Air moves along the path: atmosphere - air intake 5 - air duct 6 - exit opening 4.

Для подачи в шахту воздуха со смещением холодного и подогретого воздуха (фиг. 7) клапаны 15 с помощью привода 14 устанавливают в промежуточное положение, створки 22 при этом также расположены вертикально. Таким образом частично открываются боковые проемы 7 и поперечное сечение воздуховода 6 над проемами. Теплый воздух из калориферного помещения поступает в воздуховод через проходы в боковых проемах, а холодный воздух через проходы над проемами поступает из атмосферного воздухозаборника, затем в воздуховоде под боковыми проемами происходит смешение потоков и воздушная смесь поступает к выходному проему 4. To supply air to the shaft with the displacement of cold and heated air (Fig. 7), the valves 15 with the help of the actuator 14 are installed in an intermediate position, the sashes 22 are also located vertically. Thus, the side openings 7 and the cross section of the duct 6 above the openings are partially opened. Warm air from the air heater enters the duct through the passages in the side openings, and cold air through the passages above the openings comes from the atmospheric air intake, then in the duct under the side openings the flows mix and the air mixture flows to the outlet 4.

При смешении холодного и подогретого воздуха можно также с помощью дверей 11 и 12 включать и выключать камеры 9 и 10, что позволяет увеличить диапазон регулирования температуры нагнетаемого в шахту воздуха и при этом поддерживать в оптимальных размерах расход энергии теплоисточника. When mixing cold and heated air, it is also possible to turn the chambers 9 and 10 on and off with the help of doors 11 and 12, which allows to increase the temperature control range of the air pumped into the shaft and at the same time maintain the energy consumption of the heat source in optimal sizes.

При реверсировании шахтной вентиляционной струи не требуется производить никаких операций с воздухораспределителем и дверями. Воздух двигается в обратном направлении и выходит в атмосферу по тому же пути, по которому он поступал к выходному проему 4 к моменту реверсирования. При этом закрытые двери 12 потоком не открываются, так как двери в рабочих положениях закреплены фиксаторами, а клапаны со створками не могут быть подняты потоком воздуха, поскольку их масса рассчитана на максимальное давление воздуха. When reversing the mine ventilation stream, it is not necessary to carry out any operations with the air distributor and doors. The air moves in the opposite direction and enters the atmosphere along the same path in which it entered the exit opening 4 at the time of reversal. At the same time, the closed doors 12 do not open with a stream, since the doors in the working positions are fixed with clamps, and valves with wings cannot be lifted by the air flow, since their mass is designed for maximum air pressure.

Таким образом, благодаря тому, что калориферное помещение посредством радиальных перегородок разделено на камеры, а воздуховод снабжен дверями, соответствующими каждой камере, установленными в боковых проемах воздуховода, обеспечивается возможность проведения планового и внепланового (аварийного) ремонта калориферов без остановки работы калориферной установки путем выключения камеры, в которой производится ремонт. За счет этого повышается ремонтопригодность и эксплуатационная надежность калориферной установки. Thus, due to the fact that the air heater is divided into chambers by means of radial partitions, and the air duct is equipped with doors corresponding to each chamber installed in the side openings of the air duct, it is possible to carry out scheduled and unscheduled (emergency) repairs of air heaters without stopping the operation of the air heater by turning off the camera in which repairs are made. Due to this, maintainability and operational reliability of the air heater are increased.

В результате выполнения боковых проемов воздуховода прямоугольной формы и установки на клапанах створок, выполненных с возможностью перекрытия вместе с клапанами прямоугольных проемов, создается возможность увеличить проходное сечение воздушного потока через боковые проемы, уменьшить его скорость и снизить аэродинамическое сопротивление калориферной установки без увеличения поперечных размеров воздуховода. Благодаря тому что створки снабжены устройством, скрепляющим их попарно без ограничения необходимых степеней свободы, а клапаны снабжены ограничителями предельного поворота створок, достигается устойчивое положение створок в потоке воздуха и повышается эксплуатационная надежность калориферной установки. As a result of the implementation of the side openings of the rectangular duct and the installation of valves on the valves, made with the possibility of overlapping together with the valves of the rectangular openings, it is possible to increase the flow cross section of the air flow through the side openings, reduce its speed and reduce the aerodynamic resistance of the air heater without increasing the transverse dimensions of the duct. Due to the fact that the flaps are equipped with a device that fastens them in pairs without limiting the necessary degrees of freedom, and the valves are equipped with limiters for the maximum rotation of the flaps, a stable position of the flaps in the air flow is achieved and the operational reliability of the air-conditioning installation is increased.

Claims

1. A MINING HEATER INSTALLATION, including a heater with air heaters placed along the perimeter of its side surface, an atmospheric air intake fixed to the ceiling of the air heater coaxially with its vertical axis and communicated with it through the inlet of the air heater, coaxial with the atmospheric air intake and base the premises, the duct located inside the heater room coaxially with its inlet and outlet openings, the ends are rigidly connected to the inlet and exit openings having a square cross section and a lateral opening on each face for communication with the heater room, an air distributor located inside the duct, having four valves in the form of triangles formed by the intersection of the diagonals of the cross section of the duct articulated to the walls of the duct and mounted above the side openings with the possibility of rotation from a horizontal position to the side openings, characterized in that the installation is equipped with radial partitions, installed with the formation of chambers in the heater room, each of which is connected to the internal cavity of the duct through the side openings with doors installed with the possibility of blocking the side openings, while the side openings are made in a rectangular shape, and each valve is equipped with two triangular-shaped hinges mounted on it, installed with the possibility of overlapping with the valve of the side openings of the duct.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the flaps of adjacent valves are connected in pairs by a flexible connection, one ends fixed in the corners of both flaps opposite the hinged connection, with the valves, while the valves are equipped with stops for fixing the vertical position of the flaps with the horizontal position of the valves, and the flaps are mounted with the possibility of rotation relative to each other within 90 ^o when the valves are rotated from vertical to horizontal position.