RU2244833C2 - Method of localization of explosion of methane-and-air mixture and coal dust and device for realization of this method (versions) - Google Patents
Method of localization of explosion of methane-and-air mixture and coal dust and device for realization of this method (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2244833C2 RU2244833C2 RU2003106942/03A RU2003106942A RU2244833C2 RU 2244833 C2 RU2244833 C2 RU 2244833C2 RU 2003106942/03 A RU2003106942/03 A RU 2003106942/03A RU 2003106942 A RU2003106942 A RU 2003106942A RU 2244833 C2 RU2244833 C2 RU 2244833C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working chambers
- chamber
- hopper
- flame
- pneumatic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Nozzles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам и устройствам локализации взрыва метановоздушной смеси и угольной пыли, которые ликвидируют распространение фронта пламени по подземным горным выработкам при взрывах метана и угольной пыли.The invention relates to the mining industry, in particular to methods and devices for localizing an explosion of a methane-air mixture and coal dust, which eliminate the spread of the flame front through underground mine workings during methane and coal dust explosions.
Как известно, целью локализации взрывов метана и угольной пыли в подземных горных выработках является максимально возможное ограничение области распространения фронта пламени.As you know, the goal of localizing methane and coal dust explosions in underground mines is to limit the spread of the flame front as much as possible.
В настоящее время эта цель достигается использованием способа пылевзрывозащиты горных выработок, подлежащих осланцеванию или побелке - установкой сланцевых заслонов, а в обводненных выработках, в которых имеется капеж и в которых применяется гидропылевзрывозащита - водяных заслонов. Эти заслоны (сланцевые или водяные) срабатывают от ударной волны, образованной в результате взрыва метановоздушной смеси и угольной пыли, и должны предотвращать распространение дальнейших взрывов по сети горных выработок [1]. Механизм действия основных заслонов следующий. Ударная волна от слабых, сильных и очень сильных взрывов, подходящая к заслону, полностью разрушает его. При этом образуется плотное облако инертной пыли (или, в случае водяных заслонов, водных капель), длина которого в 1,5-2 раза больше длины установки заслона. Фронт пламени подходит к облаку инертной пыли (водных капель), под действием которого затухает.Currently, this goal is achieved using the method of dust and explosion protection of mine workings to be shaved or whitewashed - by installing shale barriers, and in irrigated workings in which there is a cap and in which hydro dust and explosion protection is used - water barriers. These barriers (shale or water) are triggered by a shock wave generated as a result of an explosion of a methane-air mixture and coal dust, and should prevent the spread of further explosions through the mine network [1]. The mechanism of action of the main screeners is as follows. The shock wave from weak, strong and very strong explosions, approaching the screen, completely destroys it. In this case, a dense cloud of inert dust is formed (or, in the case of water barriers, water droplets), the length of which is 1.5-2 times longer than the installation length of the barrier. The flame front approaches a cloud of inert dust (water droplets), under the influence of which it damps.
Основными недостатками применяемого в настоящее время способа локализации взрывов с использованием водяных и сланцевых заслонов является сложность достижения наибольшей эффективности этих заслонов, требующих для работы обеспечения следующих условий:The main disadvantages of the currently used method of localizing explosions using water and shale barriers is the difficulty in achieving the highest efficiency of these barriers, which require the following conditions to work:
полный перевод всей массы инертной пыли (воды) во взвешенное состояние;complete transfer of the entire mass of inert dust (water) into suspension;
сохранение инертной пыли (воды) во взвешенном состоянии до момента прихода фронта пламени.preservation of inert dust (water) in suspension until the moment of arrival of the flame front.
Первое условие обеспечивается при применении наиболее легко разрушаемых конструкций полок (или сосудов), а также при расположении заслонов на оптимальном расстоянии от места возникновения взрыва или входа фронта пламени в выработку. При расстояниях от 100 до 220 м для создания надежной локализации взрывов пыли необходима удельная весовая нагрузка 50-150 кг/м2 поперечного сечения выработки. В случае расположения заслонов близко к возможному месту возникновения взрыва или, напротив, далее 250-300 м для гашения взрывов требуется все большие весовые нагрузки и соответственно размещения в подземной горной выработке большого количества инертной пыли, что практически выполнить сложно, в результате чего снижается эффективность применения заслонов.The first condition is ensured by the use of the most easily destructible structures of the shelves (or vessels), as well as when the barriers are located at an optimal distance from the place of the explosion or the entrance of the flame front to the mine. At distances from 100 to 220 m, to create a reliable localization of dust explosions, a specific gravity load of 50-150 kg / m 2 of the working cross section is required. If the barriers are located close to the possible place of the explosion or, on the contrary, further 250-300 m, to extinguish the explosions, more and more heavy loads are required and, accordingly, a large amount of inert dust must be placed in the underground mine working, which is practically difficult to perform, resulting in reduced application efficiency screening.
Второе условие достигается при расположении рядов полок (сосудов) заслона на оптимальном расстоянии друг от друга. Это расстояние составляет 2-3 м и соответствует времени существования облака 0,4-0,6 с. Если условия не позволяют достичь такого расположения, необходимо сократить это расстояние до 1 м, но при этом снижается надежность заслона. При меньших расстояниях концентрация инертной пыли (воды) в облаке становится настолько велика (20-25 кг/м3), что облако за время 0,05-0,1 секунды оседает и к моменту подхода фронта пламени не сохраняется. Увеличение расстояния между рядами полок (сосудов) более 5 м нерационально, так как снижение концентрации инертной пыли (воды) обусловливает неполное использование механизмов действия заслона.The second condition is achieved when the rows of shelves (vessels) of the screen are located at an optimal distance from each other. This distance is 2-3 m and corresponds to a cloud existence time of 0.4-0.6 s. If the conditions do not allow reaching such an arrangement, it is necessary to reduce this distance to 1 m, but at the same time the reliability of the screen is reduced. At shorter distances, the concentration of inert dust (water) in the cloud becomes so high (20–25 kg / m 3 ) that the cloud settles in 0.05–0.1 seconds and is not preserved by the time the flame front approaches. An increase in the distance between the rows of shelves (vessels) of more than 5 m is irrational, since a decrease in the concentration of inert dust (water) causes the incomplete use of the mechanisms of action of the screen.
Эффективность этих заслонов носит вероятностный характер, и даже при полном соблюдении указанных оптимальных параметров вероятность отказа составляет 1/300 (т.е. из 300 взрывов один из них проходит заслон). Допустимые отступления от оптимальных параметров установки заслонов увеличивают вероятность отказа до 1/100=10-2. Однако в реальных шахтных условиях вероятность отказа заслонов всегда выше вследствие определенных неточностей в установке и погрешностей в эксплуатации заслонов.The effectiveness of these barriers is probabilistic in nature, and even with the full observance of the indicated optimal parameters, the probability of failure is 1/300 (i.e., out of 300 explosions, one of them passes the barrier). Permissible deviations from the optimal installation parameters of the screeners increase the probability of failure to 1/100 = 10 -2 . However, in real mine conditions, the probability of failure of the barriers is always higher due to certain inaccuracies in the installation and errors in the operation of the barriers.
Кроме того, принцип действия применяемых заслонов имеет пассивных характер и их скорость срабатывания несравнима с динамикой распространения фронта пламени по горным выработкам.In addition, the principle of operation of the used barriers is passive in nature and their response speed is incomparable with the dynamics of the propagation of the flame front over the mine workings.
Как известно, скорость распространения фронта пламени по горным выработкам при взрывах метана и угольной пыли изменяется в широких пределах от 40-340 м/с для слабых взрывов и до 1000-2500 м/с для весьма сильных и детонационных взрывов, при этом скорость распространения ударной волны не может быть менее скорости звука, составляющей 340 м/с, а для наиболее сильных взрывов (детонационного типа) лишь незначительно превышает скорость распространения фронта пламени или равна ей. Расчет для определения расстояния между заслонами проводится на основании предварительного прогноза, и как было сказано выше, при определении недостатков данного способа локализации, этот прогноз в производственных условиях имеет вероятностный характер и не всегда надежен.As is known, the flame front propagation velocity over mine workings during methane and coal dust explosions varies over a wide range from 40–340 m / s for weak explosions and up to 1000–2500 m / s for very strong and detonation explosions, while the shock propagation velocity waves can not be less than the speed of sound, component 340 m / s, and for the most powerful explosions (detonation type) only slightly exceeds the velocity of propagation of the flame front or equal to it. The calculation for determining the distance between the screeners is carried out on the basis of a preliminary forecast, and as mentioned above, when determining the disadvantages of this method of localization, this forecast in a production environment is probabilistic and not always reliable.
Известен пневматический патрон [2], предназначенный для разрушения горных пород сжатым воздухом высокого давления.Known pneumatic cartridge [2], intended for the destruction of rocks by compressed air of high pressure.
Пневматический патрон содержит механизм со сферическими подвижными опорами, взаимодействующими с опирающимся на них поршнем, который приводится в движение за счет источника внешней силы.The pneumatic cartridge contains a mechanism with spherical movable bearings interacting with a piston resting on them, which is driven by an external force source.
Однако этот пневматический патрон не может быть использован напрямую для реализации технической сущности предлагаемого изобретения, так как он требует наличия точки опоры при воздействии на срабатывающий механизм источника внешней силы и внесения существенных конструктивных изменений для использования его в предлагаемом устройстве локализации взрыва.However, this pneumatic cartridge cannot be used directly to implement the technical essence of the invention, since it requires a fulcrum when the external mechanism acts on the triggering mechanism and significant structural changes are made to be used in the proposed explosion localization device.
Кроме того, в связи с отсутствием в конструкции ограничителя хода поршня, металлические шарики, диаметры которых равны диаметру радиальной проточки, не застрахованы от выпадания их внутрь гильзы при случайном смещении поршня влево или вправо, то есть за пределы допускаемой величины, например, когда патрон устанавливается в вертикальном положении.In addition, due to the absence of a piston stroke limiter in the design, metal balls whose diameters are equal to the diameter of the radial groove are not insured against falling into the sleeve if the piston is accidentally displaced to the left or right, that is, beyond the permissible value, for example, when the cartridge is installed upright.
Известен газодинамический патрон, предназначенный для разрушения угля и горных пород сжатым воздухом высокого давления, включающий трубчатый металлический корпус, головную камеру с управляющим элементом, установленную на торце корпуса, рабочие камеры, размещенные внутри корпуса патрона вдоль его оси и выполненные с выхлопными отверстиями, а также подпружиненные золотники, размещенные в рабочих камерах и выполненные с перепускными каналами, причем перепускные каналы золотников выполнены в форме усеченных конусов, меньшие основания которых обращены к головной камере, при этом по мере удаления от головной камеры золотники выполнены последовательно уменьшающейся длины, рабочие камеры - последовательно увеличивающегося объема, а перепускные каналы и выхлопные отверстия - последовательно увеличивающегося диаметра [3].Known gas-dynamic cartridge designed for the destruction of coal and rocks by high-pressure compressed air, including a tubular metal housing, a head chamber with a control element mounted on the end of the housing, working chambers located inside the cartridge housing along its axis and made with exhaust holes, and spring-loaded spools placed in the working chambers and made with bypass channels, and the bypass channels of the spools are made in the form of truncated cones, smaller bases to toryh converted to the parent cell, wherein the distance from the camera head spools performed successively decreasing lengths, working chambers - successively increasing volume, and the passageways and exhaust holes - sequentially increasing diameter [3].
Этот газодинамический патрон также не может быть использован напрямую для реализации технической сущности предлагаемого изобретения, так как у этого аналога при диафрагменно-золотниковом механизме, когда прорывается (срезается) диафрагма, золотник первой камеры вовлекается в движение избыточной силой, сформированной за счет разности скоростей воздушного потока, проходящего (истекаемого) через конусообразную полость в золотнике в атмосферу (аналогичным путем срабатывают последующие золотники), то есть работает принцип подъемной силы самолета, что неприемлемо для решения поставленной задачи предлагаемого изобретения. А также при этом имеет место вынужденная потеря некоторого объема (количества) сжатого воздуха, истекающего из первой рабочей камеры прямым потоком в атмосферу без целевого назначения.This gas-dynamic cartridge can also not be used directly to implement the technical essence of the invention, since this analog with the diaphragm-spool mechanism, when the diaphragm breaks (cuts off), the spool of the first chamber is involved in the movement by excessive force formed due to the difference in air flow velocities passing (expiring) through a cone-shaped cavity in the spool into the atmosphere (subsequent spools work in a similar way), that is, the principle of lifting force works aircraft, which is unacceptable for solving the problem of the invention. And also, there is a forced loss of a certain volume (amount) of compressed air flowing from the first working chamber with a direct stream to the atmosphere without a specific purpose.
Наиболее близким по достигаемому результату изобретения в части устройств аналогом, принятым за прототип, является взрывоподавляющее устройство, включающее контейнер, имеющий в верхней части заправочно-компенсационную горловину, закрытую крышкой, наполненный порошковым ингибитором. Контейнер имеет с одного торца легко разрушаемую диафрагму и распылитель, а с другого - торцевую стенку, патрубки с дросселируюшими отверстиями, цилиндрическую камеру сгорания с газогенерирующим зарядом и электровоспламенителем.The closest to the achieved result of the invention, in terms of devices, the analogue adopted for the prototype is an explosion suppressing device comprising a container having a filling-compensating neck in its upper part, closed with a lid, filled with a powder inhibitor. The container has an easily destructible diaphragm and atomizer at one end, and an end wall, nozzles with throttling openings, a cylindrical combustion chamber with a gas-generating charge and an electric igniter at the other.
Работа устройства основана на выбросе порошкового ингибитора из контейнера под воздействием газов, образующихся при сгорании газогенерирующего заряда. При возникновении очага загорания по сигналу датчика пламени электровоспламенитель зажигает воспламенительную навеску, а та - пучок цилиндрических пороховых элементов (газогенерирующий заряд) [4].The operation of the device is based on the release of a powder inhibitor from the container under the influence of gases generated during the combustion of a gas-generating charge. In the event of a hotbed by a signal from a flame sensor, an electric igniter ignites an ignition sample, and that ignites a bunch of cylindrical powder elements (gas-generating charge) [4].
Прототипу присущи следующие недостатки:The prototype has the following disadvantages:
1. Потеря определенного времени от момента подачи исполнительного импульса на газообразующий заряд до момента разрушения первой диафрагмы, находящейся в патрубке камеры сгорания, для получения газа с давлением заданного значения и разрушения указанной диафрагмы. Кроме того, после процесса генерации газа, его выхода в контейнер и смешивания с порошком прорывается вторая диафрагма (при заданном избыточном давлении). На это также уходит время (временное сопротивление разрыву). Все эти факторы течения газа во времени после прорыва двух диафрагм отрицательно влияют на процесс быстрого реагирования, так как увеличивают задержку процесса подавления вспышки метана.1. The loss of a certain time from the moment the actuator pulse is applied to the gas-forming charge until the first diaphragm located in the nozzle of the combustion chamber is destroyed to produce gas with a preset pressure and the specified diaphragm is destroyed. In addition, after the gas generation process, its release into the container and mixing with the powder, a second diaphragm breaks (at a given overpressure). It also takes time (temporary tear resistance). All these factors of the gas flow in time after the breakthrough of two diaphragms adversely affect the quick response process, since they increase the delay in the process of suppressing the methane flash.
2. Наличие химического процесса зажигания и горения при преобразовании газогенерирующего заряда в рабочее тело - газ, то есть имеет место экзотермический процесс с выделением тепла в окружающую среду. Такому способу предъявляется ряд дополнительных требований в части безопасности ведения работ.2. The presence of a chemical process of ignition and combustion during the conversion of a gas-generating charge into a working fluid - gas, that is, an exothermic process takes place with the release of heat into the environment. This method has a number of additional requirements in terms of work safety.
3. При приближении к устью контейнера смешанный с порошковым ингибитором газовый поток испытывает все большее ослабление за счет рассеивания в сторону выхода из контейнера. Это обстоятельство приводит к увеличению времени на образование воздушно-ингибиторного облака в горной выработке.3. When approaching the mouth of the container, the gas stream mixed with the powder inhibitor experiences a weakening due to dispersion towards the exit from the container. This circumstance leads to an increase in the time for the formation of an air-inhibitory cloud in a mine.
4. Взрывоподавляющее устройство предназначено для гашения вспышек рудничного газа в начальной стадии возникновения очага горения и срабатывает по сигналу внешнего управляющего устройства (датчика пламени), который имеет только определенный угол обзора. А также, это устройство не реагирует на ударную волну (УВ), образованную в результате взрыва метановоздушной смеси и угольной пыли, и не может быть применено для локализации взрывов метановоздушной смеси и угольной пыли, с большой скоростью распространяющихся по горной выработке.4. The explosive suppression device is designed to extinguish outbreaks of mine gas in the initial stage of the occurrence of the combustion zone and is triggered by a signal from an external control device (flame sensor), which has only a certain viewing angle. And also, this device does not respond to a shock wave (HC) formed as a result of an explosion of a methane-air mixture and coal dust, and cannot be used to localize explosions of a methane-air mixture and coal dust that propagate at high speeds through a mine.
Целью изобретения, в части способа, является повышение эффективности процесса локализации развивающихся по горной выработке взрывов метана и угольной пыли. Это достигается за счет уменьшения времени образования на пути распространения фронта пламени пламегасящего заслона в виде облака пламегасящего порошка во взвешенном состоянии, обладающего свойствами флегматизации пылевоздушных и ингибирования метановоздушных смесей. А также, увеличения надежности локализации за счет одновременного формирования с основным заслоном (пламегасящим облаком) дополнительных пламегасящих заслонов (пламегасящих облаков) в горной выработке еще до прихода фронта пламени.The aim of the invention, in part of the method, is to increase the efficiency of the localization process of explosions of methane and coal dust developing in the mine. This is achieved by reducing the time of formation on the path of propagation of the flame front of the flame retardant barrier in the form of a cloud of flame retardant powder in suspension, which has the properties of phlegmatization of dusty air and inhibition of methane-air mixtures. And also, increasing the reliability of localization due to the simultaneous formation with the main screen (flame-retardant cloud) of additional flame-retardant barriers (flame-retardant clouds) in the mine working even before the arrival of the flame front.
Поставленная цель достигается тем, что известный инерционный способ образования в горной выработке во взвешенном состоянии инертной пыли (воды), обладающей свойством флегматизации пылевоздушных смесей, для локализации взрывов метана и угольной пыли, включающий использование сланцевых (или водяных) заслонов, заменяется на быстродействующий способ формирования в горной выработке, на пути распространения фронта пламени, пламегасящего заслона в виде облака пламегасящего порошка во взвешенном состоянии, обладающего свойствами флегматизации пылевоздушных смесей и ингибирования метановоздушных смесей, за счет использования энергии высокого давления сжатого воздуха (или другого инертного газа), а также одновременного формирования с основным заслоном (пламегасящим облаком) дополнительных пламегасящих заслонов (пламегасящих облаков) до прихода фронта пламени, за счет расширения функциональных возможностей устройства взрывоподавления - локализации взрывов.This goal is achieved by the fact that the well-known inertial method of formation in suspension of inert dust (water), which has the property of phlegmatization of dust-air mixtures, to localize methane and coal dust explosions, including the use of shale (or water) barriers, is replaced by a high-speed method of forming in a mine working, on the path of propagation of the flame front, flame retardant barrier in the form of a cloud of flame retardant powder in suspension, which has the properties of phlegmatization dust-air mixtures and inhibition of methane-air mixtures, due to the use of high pressure energy of compressed air (or other inert gas), as well as the simultaneous formation of additional flame-retardant barriers (flame-retardant clouds) with the main screen (flame-retardant cloud) before the flame front, due to the expansion of functional Explosion suppression capabilities - localization of explosions.
Целью изобретения в части устройства является повышение эффективности процесса локализации развивающихся по горной выработке взрывов метана и угольной пыли за счет автономно содержащегося под высоким давлением сжатого воздуха (или другого инертного газа) в пневмопатроне, коаксиально размещенного в перфорированной промежуточной камере, которая в свою очередь коаксиально расположена в бункере конусообразной или цилиндрической формы по всей его длине, и заполненного пламегасящим порошком, обладающим свойствами флегматизации пылевоздушных смесей и ингибирования метановоздушных смесей, причем один конец перфорированной промежуточной камеры жестко закреплен на выходе из бункера в завихрителе-рассекателе, а другой конец - на внутренней торцевой стенке бункера, за счет уменьшения времени на образование пламегасящего облака в горной выработке, за счет увеличения полноты диспергирования пламегасящего порошка и надежности работы устройства, а также в управлении процессом образования пламегасящего облака в горной выработке, за счет регулирования режимов воздействия истекающего сжатого воздуха (или другого инертного газа) из пневмопатрона на пламегасящий порошок, находящийся в бункере, и конструкции завихрителя-распылителя, установленного на выходе из бункера.The aim of the invention in terms of the device is to increase the efficiency of the localization process of developing explosions of methane and coal dust due to compressed air (or other inert gas) autonomously contained under high pressure in a pneumatic cartridge, coaxially placed in a perforated intermediate chamber, which in turn is coaxially located in a hopper of a cone-shaped or cylindrical shape along its entire length, and filled with a flame-retardant powder having the phlegmatization properties of a dust truck ear mixtures and inhibition of methane-air mixtures, with one end of the perforated intermediate chamber rigidly fixed at the outlet of the hopper in the swirl divider, and the other end on the inner end wall of the hopper, by reducing the time for the formation of a flame-retardant cloud in the mine, due to increased completeness dispersion of the flame-extinguishing powder and the reliability of the device, as well as in controlling the formation of the flame-extinguishing cloud in the mine, by regulating the exposure flowing compressed air (or other inert gas) from the pneumatic cartridge to the flame-retardant powder located in the hopper, and the design of the swirl atomizer installed at the outlet of the hopper.
Поставленная цель достигается тем, что устройство локализации взрыва содержит заполненный пламегасящим порошком бункер, у выхода которого размещены легко разрушаемая диафрагма и завихритель-распылитель, а на корпусе - заправочная горловина, имеющая крышку, пневматический патрон, коаксиально размещенный в перфорированной промежуточной камере и содержащий ряд последовательно соединенных рабочих камер с выхлопными отверстиями и механизм со сферическими подвижными опорами, взаимодействующими с опирающимся на них подпружиненным ступенчатым поршнем, который расположен в головной рабочей камере и перекрывает ее выхлопные отверстия. Ступенчатый поршень приводится в движение за счет источника внешней силы, воздействующей на приемный диск пневмопатрона или на стенки его газогенерирующей камеры, причем последующие выхлопные отверстия рабочих камер герметично перекрывают подпружиненные дифференциальные золотники, с перепускными калиброванными каналами равных сечений, связывающими все рабочие камеры при заполнении их сжатым воздухом (или другим инертным газом). В предлагаемом изобретении, включающем поршнезолотниковый механизм в пневмопатроне, при срабатывании поршня смещение дифференциального золотника справа налево осуществляется за счет резкого перепада давления сжатого воздуха (или другого инертного газа) между камерами и воздействующего с избыточной силой торец золотника с правой стороны. При этом весь сжатый воздух из рабочих камер истекает через выхлопные отверстия рабочих камер и перфорированной промежуточной камеры в бункер с целевым назначением. Следовательно, с точки зрения кпд сжатого воздуха, преимущество поршнезолотникового механизма перед прототипом очевидно.This goal is achieved in that the explosion localization device contains a hopper filled with flame-retardant powder, at the exit of which there is an easily destructible diaphragm and swirl-atomizer, and on the body there is a filling neck having a cover, a pneumatic cartridge coaxially placed in a perforated intermediate chamber and containing a series of series connected working chambers with exhaust openings and a mechanism with spherical movable supports interacting with a spring-loaded stupa resting on them chatym piston which is located in the head of the working chamber and closes its exhaust ports. The stepped piston is driven by an external force acting on the receiving disk of the pneumatic chuck or on the walls of its gas generating chamber, and the subsequent exhaust openings of the working chambers hermetically overlap the spring-loaded differential spools with calibrated bypass channels of equal sections connecting all the working chambers when filling them with compressed air (or other inert gas). In the present invention, including the piston-rod mechanism in the pneumatic chuck, when the piston is triggered, the differential spool is shifted from right to left due to a sharp pressure drop of compressed air (or other inert gas) between the chambers and the end face of the spool on the right side with excessive force. In this case, all compressed air from the working chambers flows out through the exhaust openings of the working chambers and the perforated intermediate chamber into the hopper with the intended purpose. Therefore, from the point of view of the efficiency of compressed air, the advantage of the piston-rod mechanism over the prototype is obvious.
Согласно предлагаемому изобретению пневмопатрон, включающий несколько последовательно сообщающихся между собой через перепускные калиброванные каналы равных сечений рабочих камер с уменьшающимися объемами, начиная от головной рабочей камеры. То есть объемы рабочих камер соответствуют условиям V1>V2>... Vn, где V1 - объем головной рабочей камеры, V2... Vn, - объемы последующих рабочих камер. Пневмопатрон коаксиально размещен в перфорированной промежуточной камере, которая в свою очередь коаксиально расположена в бункере конусообразной или цилиндрической формы по всей его длине, один конец которой жестко закреплен на внутренней торцевой стенке бункера, а другой конец жестко закреплен на выходе из бункера в завихрителе-распылителе. Завихритель-распылитель представляет собой кольцеобразное основание, закрепляемое на корпусе бункера у его выхода, с прикрепляемыми к нему (основанию) и выдвинутыми вперед в направлении центральной продольной оси корпуса пневмопатрона несколькими ребрами жесткости, на которых размещена также выдвинутая вперед ленточная винтообразная спираль с шагом витка, равным или больше ширины ленты, с направлением навивки, соответствующим направлению винтообразной навивки, образованной выхлопными отверстиями на корпусе промежуточной камеры, причем плоскость ленты ориентирована по отношению к продольной оси корпуса под расчетным углом в пределах от 0 до 45°. Подпружиненный ступенчатый поршень цилиндрической формы, перекрывающий выхлопные отверстия головной рабочей камеры, своей ступенью упирается в сферические подвижные опоры (металлические шарики). Шарики размещены в ступенчатых радиальных проточках, у которых диаметр большей ступени равен или больше диаметра шарика, а меньшей ступени, соответственно, меньше диаметра этого шарика. Перепускные каналы расположены в подпружиненных дифференциальных золотниках, разделяющих рабочие камеры пневмопатрона и перекрывающих выхлопные отверстия. Выхлопные отверстия рабочих камер ориентированы под расчетным углом в пределах от 45° до 90° относительно центральной продольной оси корпуса пневмопатрона и выполнены равных диаметров в один ряд или винтообразно с шагом витка, равным или больше диаметра выхлопного отверстия, на длине, которая равна длине ступенчатого поршня от ступени или длине золотника, перекрывающего эти отверстия. Устье хвостовой рабочей камеры перекрыто штокообразной подвижной втулкой, в которой размещены два штуцера, один из которых с обратным клапаном предназначен для подключения источника сжатого воздуха (или другого инертного газа) для заправки рабочих камер, а второй - для установки датчика контроля давления сжатого воздуха (газа) в рабочих камерах. На перфорированной промежуточной камере выхлопные отверстия ориентированы под углом 90° относительно центральной продольной оси корпуса промежуточной камеры и выполнены винтообразно с равным или увеличивающимся шагом (навивкой) по всей длине корпуса промежуточной камеры, причем по мере приближения к выходу из бункера конусообразной формы они выполнены с последовательно увеличивающимися диаметрами, а при применении бункера цилиндрической формы отверстия выполняются равных диаметров. В обоих случаях должно соблюдаться условие:According to the invention, a pneumatic cartridge including several successively communicating with each other through calibrated bypass channels of equal sections of working chambers with decreasing volumes, starting from the main working chamber. That is, the volumes of the working chambers correspond to the conditions V 1 > V 2 > ... V n , where V 1 is the volume of the head working chamber, V 2 ... V n , are the volumes of subsequent working chambers. The pneumatic cartridge is coaxially placed in a perforated intermediate chamber, which in turn is coaxially located in the cone-shaped or cylindrical hopper along its entire length, one end of which is rigidly fixed to the inner end wall of the hopper, and the other end is rigidly fixed at the outlet of the hopper in a swirl atomizer. The swirl-sprayer is a ring-shaped base mounted on the housing of the hopper at its exit, with several stiffeners fastened to it (the base) and pushed forward in the direction of the central longitudinal axis of the housing of the pneumatic cartridge, on which there is also a forward spiral-shaped spiral spiral with a step of turn, equal to or greater than the width of the tape, with the direction of the winding corresponding to the direction of the helical winding formed by the exhaust openings on the body of the intermediate chamber, etc. whereby the plane of the tape is oriented with respect to the longitudinal axis of the housing at a design angle in the range from 0 to 45 °. A spring-loaded stepped piston of cylindrical shape that overlaps the exhaust openings of the head working chamber abuts against the spherical movable bearings (metal balls) with its step. The balls are placed in stepped radial grooves, in which the diameter of the larger step is equal to or greater than the diameter of the ball, and the smaller step, respectively, is smaller than the diameter of this ball. The bypass channels are located in spring-loaded differential spools separating the working chambers of the pneumatic chuck and blocking the exhaust openings. The exhaust openings of the working chambers are oriented at a design angle in the range from 45 ° to 90 ° relative to the central longitudinal axis of the pneumatic chuck body and are made of equal diameters in one row or screw-shaped with a pitch of a turn equal to or greater than the diameter of the exhaust hole, on a length that is equal to the length of the stepped piston from the step or the length of the spool overlapping these holes. The mouth of the tail of the working chamber is blocked by a rod-shaped movable sleeve, in which two fittings are placed, one of which with a check valve is used to connect a source of compressed air (or another inert gas) for refueling the working chambers, and the second for installing a sensor for monitoring the pressure of compressed air (gas) ) in the working chambers. On the perforated intermediate chamber, the exhaust openings are oriented at an angle of 90 ° relative to the central longitudinal axis of the intermediate chamber housing and are made screw-like with equal or increasing pitch (winding) along the entire length of the intermediate chamber housing, and as they approach the exit from the hopper, they are conically shaped increasing diameters, and when using a cylindrical-shaped hopper, holes are made of equal diameters. In both cases, the condition must be met:
где ∑ Sp - суммарная площадь сечения выхлопных отверстий рабочих камер;where ∑ S p is the total cross-sectional area of the exhaust openings of the working chambers;
∑ Sкп - суммарная площадь сечения выхлопных отверстий в промежуточной камере.∑ S kp - the total cross-sectional area of the exhaust holes in the intermediate chamber.
Изобретательский акт в части способа состоит в преодолении технического противоречия прототипа, как было сказано выше, за счет быстрого формирования на пути распространения фронта пламени пламегасящего заслона в виде облака пламегасящего порошка во взвешенном состоянии, обладающего свойствами флегматизации пылевоздушных и ингибирования метановоздушных смесей, в горной выработке энергией сжатого воздуха (или другого инертного газа) высокого давления, а также формирования до прихода фронта пламени дополнительных пламегасящих заслонов (пламегасящих облаков) одновременно с формированием первичного пламегасящего заслона (пламегасящего облака) в горной выработке. Для преодоления технического противоречия необходимы и достаточны все отличительные признаки способа: 1) образовывают в горной выработке пламегасящий заслон в виде облака пламегасящего порошка во взвешенном состоянии на пути распространения фронта пламени; 2) сформированное пламегасящее облако обладает свойствами флегматизации пылевоздушных и ингибирования метановоздушных смесей; 3) пламегасящее облако формируют энергией сжатого воздуха (или другого инертного газа) высокого давления; 4) одновременно с формированием первичного пламегасящего заслона в горной выработке до прихода фронта пламени формируют дополнительные пламегасящие заслоны (пламегасящие облака). Необходимость и достаточность признаков для достижения поставленной цели однозначно следует из приведенного ниже описания способа и устройств для его осуществления.The inventive act in terms of the method consists in overcoming the technical contradiction of the prototype, as mentioned above, due to the rapid formation on the path of the flame front of the flame retardant barrier in the form of a cloud of flame retardant powder in suspension, which has the properties of phlegmatization of dusty air and inhibition of methane-air mixtures in mining energy compressed air (or other inert gas) high pressure, as well as the formation of additional flame retardant shutters before the arrival of the flame front s (flame retardant clouds) simultaneously with the formation of the primary flame retardant barrier (flame retardant cloud) in the mine. To overcome the technical contradiction, all the distinguishing features of the method are necessary and sufficient: 1) form a fire-extinguishing barrier in the mine working in the form of a cloud of fire-extinguishing powder in suspension on the path of propagation of the flame front; 2) the formed flame retardant cloud has the properties of phlegmatization of dusty air and inhibition of methane-air mixtures; 3) a flame-extinguishing cloud is formed by the energy of compressed air (or other inert gas) of high pressure; 4) simultaneously with the formation of the primary flame-retardant barrier in the mine, before the arrival of the flame front, additional flame-retardant barriers (flame-retardant clouds) are formed. The need and sufficiency of signs to achieve the goal clearly follows from the following description of the method and devices for its implementation.
Изобретательский акт в части устройств состоит в следующем. Известные аналоги и прототип устройств не могут быть использованы напрямую для реализации технической сущности предлагаемого изобретения, так как каждый аналог при дальнейшем обычном инженерном проектировании приводит к дальнейшему усложнению устройства, а прототип имеет ряд существенных непреодолимых при дальнейшем его усовершенствовании недостатков. В предложенных устройствах с учетом ограничительных признаков известных устройств расширяются функциональные возможности каждого из них, устраняются недостатки и достигается поставленная цель не только без дополнительных усложнений устройств, но и при упрощении устройств по сравнению с прототипом. Для этого необходимы и достаточны все отличительные признаки устройств.The inventive act in terms of devices is as follows. Known analogues and prototype devices cannot be used directly to implement the technical essence of the invention, since each analogue in further normal engineering design leads to further complication of the device, and the prototype has a number of significant insuperable disadvantages with its further improvement. In the proposed devices, taking into account the limiting features of the known devices, the functionality of each of them is expanded, the disadvantages are eliminated and the goal is achieved not only without additional complications of the devices, but also by simplifying the devices compared to the prototype. For this, all the hallmarks of the devices are necessary and sufficient.
Сущность изобретения в части способа поясняется схемой, представленной на фиг.1, где 1, 8 - фронт пламени (взрыв метана и угольной пыли); 2, 7 - фронт ударной волны; 3, 6 - устройство локализации взрыва; 4 - модифицированное устройство локализации взрыва; 5, 9 - линия связи; 10, 11, 12, 13 - пламегасящее облако; 14 - сетевая горная выработка. При подходе слева фронта ударной волны 2, образованного в результате взрыва метановоздушной смеси и угольной пыли, относящегося к категории слабого или сильного со скоростью распространения фронта пламени от 340 до 660 м/с, срабатывает устройство локализации взрыва 3, в результате чего формируется пламегасящее облако 10, обладающее свойствами флегматизации пылевоздушных и ингибирования метановоздушных смесей, в горной выработке по ходу распространения фронта пламени 1. Время срабатывания устройства и образования пламегасящего облака находится в пределах от 70 до 100 мс. Подошедший фронт пламени входит в сформированное пламегасящее облако и затухает. Аналогичный процесс происходит при подходе фронта ударной волны 7 справа, при этом срабатывает устройство локализации взрыва 6 и образует пламегасящее облако 13, в котором подошедший фронт пламени 8 затухает. При взрыве метановоздушной смеси и угольной пыли, относящемся к категории весьма сильного, или детонации со скоростью распространения фронта пламени от 660 до 1500-2000 м/с и до подхода фронта пламени 1 слева, от ударной волны взрыва 2 срабатывает устройство локализации взрыва 3, в результате чего формируется первое пламегасящее облако 10, которое частично подавляет фронт пламени 1. Продолжая двигаться, фронт ударной волны 2 подходит к модифицированному устройству локализации взрыва 4, запускает его на срабатывание, в результате чего формируются два пламегасящих облака, причем пламегасящее облако 11 направлено навстречу фронту пламени, а пламегасящее облако 12 - по ходу его движения. Для полной надежности предлагаемого способа локализации взрыва на расстоянии до 150 м от модифицированного устройства локализации взрыва 4 одновременно формируют пламегасящее облако 13. Пламегасящее облако 13 формируется при срабатывании устройства локализации взрыва 6 после получения электрического сигнала по линии связи 9 в газогенерирующую камеру устройства 6 в момент срабатывания модифицированного устройства локализации взрыва 4. При подходе фронта пламени справа последовательность формирования пламегасящих облаков в горной выработке следующая. От ударной волны взрыва 7 срабатывает устройство локализации взрыва 6, в результате чего формируется первое пламегасящее облако 13, которое частично подавляет фронт пламени 8. Продолжая двигаться, фронт ударной волны 7 подходит к модифицированному устройству локализации взрыва 4, запускает его на срабатывание, в результате чего формируются два пламегасящих облака, причем пламегасящее облако 12 направлено навстречу фронту пламени 8, а пламегасящее облако 11 - по ходу его движения и так же, как и в первом случае, для полной надежности предлагаемого способа локализации взрыва на расстоянии до 150 м от модифицированного устройства локализации взрыва 4 одновременно формируют пламегасящее облако 10, которое формируется при срабатывании устройства локализации взрыва 3 после получения электрического сигнала по линии связи 5 в газогенерирующую камеру устройства локализации взрыва 3 в момент срабатывания модифицированного устройства локализации взрыва 4.The invention in terms of the method is illustrated by the scheme shown in figure 1, where 1, 8 is the flame front (explosion of methane and coal dust); 2, 7 — front of the shock wave; 3, 6 - explosion localization device; 4 - modified explosion localization device; 5, 9 - communication line; 10, 11, 12, 13 - flame retardant cloud; 14 - network mining. When the front of
На фиг.2 изображено устройство локализации взрыва с конусообразной формой бункера в положении до срабатывания, а на фиг.3 - в момент срабатывания этого устройства, путем воздействия на его приемный диск силой ударного действия от избыточного давления на фронте ударной волны (УВ), образованной в результате взрыва метановоздушной смеси и угольной пыли. На фиг.4, фиг.5 и фиг.6 показан принцип работы сферического подвижного механизма со сферическими подвижными опорами (металлическими шариками), размещенными в ступенчатых радиальных проточках, соответственно, на фиг.4 - до срабатывания устройства, на фиг.5 - после срабатывания устройства от воздействия ударной волны и на фиг.6 - после срабатывания устройства от воздействия на стенки его газогенерирующей камеры давлением образованного газа. На фиг.7 и фиг.8 показан завихритель-распылитель устройства. На фиг.9 изображено устройство локализации взрыва с цилиндрической формой бункера в момент срабатывания этого устройства, путем воздействия на стенки его газогенерирующей камеры давлением образованного газа. На фиг.10 изображен общий вид модифицированного устройства локализации взрыва с конусообразной формой бункеров с подвижной частью корпуса рабочих камер пневмопатронов в положении до срабатывания, а на фиг.10-а и фиг.10-б - в момент срабатывания этого модифицированного устройства, путем воздействия на один из его приемных дисков силой ударного действия от избыточного давления на фронте УВ при подходе фронта пламени справа или слева соответственно. На фиг.11 изображен общий вид модифицированного устройства локализации взрыва с конусообразной формой бункеров с подвижной частью корпусов перфорированных промежуточных камер и скользящей муфты в положении до срабатывания, а на фиг.11-а и фиг.11-б - в момент срабатывания этого модифицированного устройства, путем воздействия на один из его приемных дисков силой ударного действия от избыточного давления на фронте УВ при подходе фронта пламени справа или слева соответственно.Figure 2 shows the device for localization of the explosion with a conical shape of the hopper in the position before actuation, and figure 3 - at the moment of operation of this device, by acting on its receiving disk by the force of shock from excessive pressure at the front of the shock wave (shock wave) formed as a result of an explosion of methane-air mixture and coal dust. In Fig. 4, Fig. 5 and Fig. 6 the principle of operation of a spherical movable mechanism with spherical movable bearings (metal balls) placed in stepped radial grooves, respectively, in Fig. 4, before the device is triggered, in Fig. 5, after the device’s response from the action of the shock wave and in Fig.6 - after the device’s response from exposure to the walls of its gas-generating chamber by the pressure of the generated gas. In Fig.7 and Fig.8 shows a swirl-atomizer device. Figure 9 shows the device for localizing the explosion with a cylindrical shape of the hopper at the moment of operation of this device, by exposing the walls of its gas-generating chamber to the pressure of the generated gas. Figure 10 shows a General view of a modified device for localization of the explosion with a conical shape of the bunkers with the movable part of the housing of the working chambers of the pneumatic chucks in the pre-actuation position, and Figures 10-a and 10-b at the moment of operation of this modified device by to one of its receiving disks by the force of impact from overpressure at the shock front when the flame front approaches on the right or on the left, respectively. Figure 11 shows a General view of a modified device for localization of the explosion with a conical shape of the bunkers with the movable part of the bodies of the perforated intermediate chambers and the sliding sleeve in the pre-actuation position, and Figures 11-a and 11-b at the moment of operation of this modified device , by acting on one of its receiving disks by the force of the shock from excessive pressure at the shock front when the flame front approaches from the right or from the left, respectively.
Приведенное на фиг.2 и фиг.3 устройство включает конусообразный заправленный пламегасящим порошком 2 бункер 1 с заправочной горловиной 3, имеющей крышку 4, и завихритель-распылитель 5, закрепленный у выхода из бункера. Выход бункера 1, с целью предотвращения высыпания из него и гидроизоляции пламегасящего порошка, перекрыт легко разрушаемой диафрагмой 6, имеющей центральное технологическое отверстие для прохода перфорированной промежуточной камеры 7 и прижатой к корпусу бункера крепежными деталями завихрителя-распылителя 5. Перфорированная промежуточная камера 7 коаксиально расположена в бункере 1 по всей его длине. Один конец перфорированной промежуточной камеры 7 жестко закреплен на внутренней торцевой стенке бункера 1, а другой конец - на выходе из бункера 1 в завихрителе-распылителе 5. Завихритель-распылитель 5 (см. также фиг.7 и фиг.8) представляет собой кольцеобразное основание 30, закрепляемое на корпусе бункера 1 у его выхода, с прикрепляемыми к нему (основанию) и выдвинутыми вперед в направлении центральной продольной оси корпуса пневмопатрона несколькими ребрами жесткости 31, на которых размещена также выдвинутая вперед ленточная винтообразная спираль 32, с шагом витка, равным или больше ширины ленты, с направлением навивки, соответствующим направлению винтообразной навивки, образованной выхлопными отверстиями 8 на корпусе промежуточной камеры 7, причем плоскость ленты 32 ориентирована по отношению к продольной оси корпуса под расчетным углом в пределах от 0 до 45°. На перфорированной промежуточной камере 7 выхлопные отверстия 8 ориентированы под углом 90° относительно центральной продольной оси корпуса промежуточной камеры и выполнены винтообразно с равным или увеличивающимся шагом (навивкой) по всей длине корпуса промежуточной камеры 7, причем по мере приближения к выходу из бункера 1 (в данном случае бункер конусообразной формы) они выполнены с последовательно увеличивающимися диаметрами. Внутри перфорированной промежуточной камеры коаксиально размещен пневмопатрон 9, состоящий из трех рабочих камер, скомпонованных в единый став - головной 10, средней 11 и хвостовой 12. Рабочие камеры, с уменьшающимися объемами начиная от головной рабочей камеры, последовательно сообщены между собой через калиброванные перепускные каналы 13 равных сечений, которые расположены в подпружиненных дифференциальных золотниках 14, разделяющих рабочие камеры 10, 11, 12 пневмопатрона 9 и перекрывающих выхлопные отверстия 15 в рабочих камерах 11 и 12. Выхлопные отверстия 15 рабочих камер 10, 11 и 12 могут быть ориентированы под углом от 45° до 90° относительно центральной продольной оси корпуса пневмопатрона 9 и выполнены равных диаметров винтообразно с шагом витка, равным диаметру выхлопного отверстия, на длине, равной длине ступенчатого поршня 16 от ступени или длине золотника 14, перекрывающих эти отверстия. Правый торец подпружиненных дифференциальных золотников 14 и левая сторона пружины золотников упираются в неподвижные кольца 36. В головной рабочей камере 10 пневмопатрона 9 расположен подпружиненный ступенчатый поршень цилиндрической формы 16, перекрывающий выхлопные отверстия 15 этой рабочей камеры. Подпружиненный ступенчатый поршень цилиндрической формы 16 своей ступенью упирается в сферические подвижные опоры (металлические шарики) 17. Шарики 17 размещены в сквозных радиальных проточках ступенчатой формы 18, у которых диаметр большей ступени D равен или больше диаметра шарика, а меньшей ступени d, соответственно, меньше диаметра этого шарика (см. также фиг.4). С внешней стороны шарики 17 упираются на внутреннюю поверхность скользящей по корпусу пневмопатрона 9 муфты 19 между двумя расточками в ней 20 и 21. Образованная между головным внешним торцом корпуса пневмопатрона 9 и внутренней частью скользящей муфты 19 передняя газогенерирующая камера 22 предназначена для размещения в ней газообразующего химического вещества, а калиброванное отверстие 23 - для вывода проводов инициатора. К левому внешнему торцу в центральной части скользящей муфты 19 прикреплена штанга (труба) 24, на конце которой расположен приемный диск 25, воспринимающий воздействие силы ударного действия от избыточного давления на фронте ударной волны при взрыве метана и угольной пыли. Устье хвостовой рабочей камеры 12 перекрыто штокообразной подвижной втулкой 26, позволяющей устанавливать заданную емкость хвостовой рабочей камеры 12 путем установки ее в рабочей камере (ввинчиванием или отвинчиванием) на соответствующую глубину. Втулка 26 снабжена штуцером 27 с обратным клапаном для заполнения рабочих камер при подключении источника сжатого воздуха (или другого инертного газа) и штуцером 28 для установки датчика контроля давления сжатого газа в рабочих камерах. Для предотвращения случайного смещения скользящей муфты 19 по корпусу пневмопатрона 9 (при экипировке устройства) на ней предусмотрен стопорный болт - предохранитель 29.The device shown in FIG. 2 and FIG. 3 includes a cone-shaped
Устройство подготавливается к работе следующим образом. Поворотом по часовой стрелке стопорного болта - предохранителя 29 до упора скользящую муфту 19 закрепляют (фиксируют) в неподвижное положение. Для получения расчетной емкости хвостовой рабочей камеры 12, т.е. заданного параметра - объема вмещающего в нее воздуха (инертного газа), подвижную втулку 26 устанавливают (ввинчиванием или отвинчиванием) на соответствующую глубину хвостовой рабочей камеры 12. Выход бункера 1, с целью предотвращения высыпания из него и гидроизоляции от внешней среды пламегасящего порошка 2 (который будет находиться в бункере 1), перекрывают легко разрушаемой диафрагмой 6 и закрепляют на корпусе бункера завихритель-распылитель 5, прижимая диафрагму 6. Через заправочную горловину 3 бункер 1 заполняют пламегасящим порошком 2 заданной массы, после чего заправочную горловину 3 закрывают крышкой 4. Устройство подвешивают в верхней части выработки. В скользящую муфту 19 ввинчивают штангу (трубу) 24 расчетной длины с закрепленным на ней приемным диском 25. Приемный диск 25 на штанге 24 поддерживается при помощи специальных крепежных деталей и ориентируется по продольной оси корпуса пнемпопатрона 9 с возможностью свободного смещения этого узла в направлении основной подвешенной части устройства при воздействии ударной волны на приемный диск 25. Через штуцер 27 рабочие камеры 10, 11 и 12 заполняют сжатым воздухом (или другим инертным газом) до заданного давления, при этом контролируют значение давления по датчику контроля давления сжатого газа в рабочих камерах, который установлен на штуцере 28. Поскольку рабочие камеры сообщены между собой через калиброванные каналы 13, то по всей сообщающейся системе рабочих камер 10, 11 и 12 устанавливается равновесное давление заданного значения. После этого полностью вывинчивают стопорный болт-предохранитель 29.The device is prepared for operation as follows. By turning clockwise the locking bolt -
В таком положении устройство подготовлено для выполнения своей функции. Ниже приводятся два способа срабатывания устройства локализации взрыва в зависимости от источника воздействия на механизм срабатывания.In this position, the device is prepared to perform its function. Below are two methods for triggering an explosion localization device, depending on the source of the impact on the operation mechanism.
1. Срабатывание устройства путем воздействия на его приемный диск 25 силой ударного действия от избыточного давления на фронте ударной волны при взрыве метана и угольной пыли (фиг.3).1. The operation of the device by acting on its
При подходе ударной волны к устройству сила ударного действия от избыточного давления на фронте ударной волны воздействует на приемный диск 25, при этом приемный диск 25, штанга 24 и скользящая муфта 19 смещаются вправо. В этом случае с радиальными проточками 18, в которых размещены шарики 17, совмещается левая расточка 20 в скользящей муфте 19 (см. также фиг.5). Ступенчатый поршень 16, скользя по сферической поверхности шариков 17 и вдавливая их в глубину расточки 20 под воздействием усилия сжатого воздуха, начинает двигаться справа налево. Толкающая сила формируется за счет превышения составляющей силы осевого направления над силой трения качения шариков 17 о стенки радиальной проточки 18. При смещении ступенчатого поршня 16 влево последовательно открываются выхлопные отверстия 15 головной рабочей камеры, через которые истекает сжатый воздух (или другой инертный газ) в импульсном режиме. Далее происходит следующее. Площадь левого и правого торцов золотников 14 соответственно равна S1 и S2, причем S1>S2. При заполнении сжатым воздухом рабочих камер 10, 11 и 12 через перепускные каналы 13 в них устанавливается равнозначное давление Р. Тогда сила, действующая на правый торец подпружиненных дифференциальных золотников 14, будет F1=P· S1, а сила, действующая на правый торец этих золотников, F2=P· S1. Поскольку S1>S2, то F1>F2, что обеспечивает герметичность рабочих камер 10, 11 и 12 в процессе их заполнения сжатым воздухом (или другим инертным газом). В связи с мгновенным падением давления в головной камере 10 создается перепад давления между головной и средней камерами, поэтому в этот момент времени F2>>F1. Незначительным дросселированием сжатого воздуха из впереди идущих рабочих камер 11 через каналы 13 пренебрегаем в связи с их малым сечением. Под действием силы F2 подпружиненный дифференциальный золотник 14 средней рабочей камеры 11, сжимая пружину, начинает двигаться влево, последовательно открывая выхлопные отверстия 15 средней камеры 11. Аналогично, при падении давления в средней рабочей камере 11, срабатывает подпружиненный дифференциальный золотник 14 хвостовой рабочей камеры 12 и последовательно открывает ее выхлопные отверстия 15. После выхода через выхлопные отверстия рабочих камер 15 воздух попадает в промежуточную камеру 7 и через ее выхлопные отверстия 8 в бункер 1, заполненный пламегасящим порошком 2. Благодаря винтообразному расположению выхлопных отверстий 8 и 15 выходящий через них воздух переходит в завихрение и, интенсивно перемешиваясь с пламегасящим порошком 2, устремляется к выходу из бункера 1, прорывает легко разрушаемую диафрагму 6 и выбрасывается в горную выработку, формируя пламегасящее облако высокого качества. Спиральный завихритель-распылитель 5 позволяет расширить радиус действия и создать однородную концентрацию пламегасящего порошка в облаке по сечению горной выработки. Автономное содержание потенциальной энергии сжатого воздуха (или другого инертного газа) в рабочих камерах пневмопатрона, непосредственно граничащих с пламегасящим порошком, позволяет после подачи исполнительного импульса сократить время на образование большого количества сжатого воздуха (инертного газа), на перемешивание пламегасящего порошка в бункере, на выталкивание пламегасящего порошка из бункера и на быстрое формирование пламегасящего облака в горной выработке (в сравнении с прототипом). В целом наличие коаксиально расположенной перфорированной промежуточной камеры 7, занимающей объем бункера 1 в центральной его части, позволяет концентрировать действие кинетической энергии расширяющего воздуха у периферии бункера 1, и снизить относительное рассеивание воздуха в сторону выхода из бункера 1. При адиабатическом расширении воздуха (или другого инертного газа) протекает физический процесс с понижением температуры, следовательно, при истечении охлажденного воздуха (или другого инертного газа) происходит теплообмен между пламегасящим облаком и окружающей атмосферой, что благоприятно сказывается на эффективное гашение пламени. После срабатывания устройства ступенчатый поршень 16 и дифференциальные золотники 14 под действием пружин возвращаются в исходное положение. В исходное положение возвращаются также и металлические шарики 17. После очередной зарядки устройства пламегасящим порошком и заполнением рабочих камер сжатым воздухом (или другим инертным газом) процесс можно повторить.When the shock wave approaches the device, the shock force from excessive pressure at the front of the shock wave acts on the receiving
2. Срабатывание устройства при использовании газообразующих химических веществ (фиг.9).2. The operation of the device when using gas-forming chemicals (Fig.9).
В передней газогенерирующей камере 22 размещают газообразующий химический состав с инициатором 33 (например, - нагревательный элемент от патрона "Кардокс"). Выведенные через калиброванное отверстие 23 провода 34 инициатора соединяют с источником тока. При подаче исполнительного импульса тока газообразующий химический состав с инициатором 33 срабатывает. Под давлением выделенных газов на стенки газогенерирующей камеры 22 скользящая муфта 19 смещается влево. Вследствие этого правая расточка 21 совмещается с радиальными проточками 18, в которых размещены металлические шарики 17 (см. фиг.6). Далее процесс протекает по аналогии с вышеописанным в пункте 1. На фиг.9 показано устройство с цилиндрической формой бункера 1, поэтому, как было уже сказано выше, на перфорированной промежуточной камере 7 выхлопные отверстия 8 выполнены винтообразно с равным или увеличивающимся шагом (навивкой) по всей длине корпуса промежуточной камеры 7 равных диаметров.In the front gas-generating
Для одновременного формирования в горной выработке двух пламегасящих заслонов (облаков), одно из которых формируется по ходу распространения фронта пламени, а другое навстречу ему (фиг.1), предлагаются две модификации устройства локализации взрыва (фиг.10 и 11), которые позволяют воспринимать силу ударного действия от избыточного давления на фронте ударно-воздушной волны при подходе фронта пламени справа или слева. Эти модификации устройства содержат два приставленных друг к другу базовых модуля устройства по зеркальному принципу с некоторыми конструктивными изменениями.For the simultaneous formation of two flame-retardant barriers (clouds) in the mine working, one of which is formed in the direction of the flame front propagation and the other towards it (Fig. 1), two modifications of the explosion localization device are proposed (Figs. 10 and 11), which allow to perceive the force of the shock from excess pressure at the front of the shock-air wave when approaching the flame front on the right or left. These modifications of the device contain two basic modules of the device attached to each other according to the mirror principle with some design changes.
Приведенное на фиг.10, фиг.10-а и фиг.10-б модифицированное устройство локализации взрыва с подвижной частью корпусов рабочих камер и скользящими муфтами пневмопатронов включает конусообразные заправленные пламегасящим порошком 2 два бункера 1 с заправочными горловинами 3, имеющими крышки 4. У каждого из бункеров 1 на выходе закреплен завихритель-распылитель 5. Завихритель-распылитель 5 имеет такую же конструкцию, которая описана выше (см. фиг.7 и 8). Выход каждого бункера 1, с целью предотвращения высыпания из него и гидроизоляции от внешней среды пламегасящего порошка, перекрыт легко разрушаемой диафрагмой 6, имеющей центральное технологическое отверстие для прохода перфорированной промежуточной камеры 7 и прижатой к корпусу бункера крепежными деталями завихрителя-распылителя 5. В бункерах 1 по всей их длине коаксиально расположена перфорированная промежуточная камера 7. Один конец перфорированной промежуточной камеры 7 жестко закреплен на торцевой стенке скользящей муфты 19, а другой конец - на выходе из бункера 1 в завихрителе-распылителе 5. На перфорированных промежуточных камерах 7 выхлопные отверстия 8 ориентированны под углом 90° относительно центральной продольной оси корпуса промежуточной камеры и выполнены винтообразно с равным или увеличивающимся шагом (навивкой) по всей длине корпуса промежуточной камеры 7, причем по мере приближения к выходу из бункера 1 (в данном случае бункера конусообразной формы) они выполнены с последовательно увеличивающимися диаметрами. Внутри каждой перфорированной промежуточной камеры коаксиально размещен пневмопатрон 9. Конструкция пневмопатрона аналогична представленной в описании фиг.2, кроме некоторых деталей - отсутствия в хвостовой рабочей камеры 12 штокообразной подвижной втулки 26 и передней газогенерирующей камеры 22 с калиброванным отверстием 23 для вывода проводов инициатора (см. фиг.2). К внешнему торцу хвостовой камеры 12 каждого пневмопатрона 9 (левого и правого модуля) прикреплена штанга (труба) 24, на конце которой расположен приемный диск 25, воспринимающий воздействие ударной волны. На концах корпусов пневмопатронов 9 установлены контактные включатели 35 для передачи электрического сигнала по линии связи (номер 9 на фиг.1) в газогенерирующую камеру устройства локализации 22 (см. фиг.9 и номер 6 на фиг.1) в момент срабатывания модифицированного устройства локализации взрыва. Для подключения источника сжатого воздуха (или другого инертного газа) и заполнения рабочих камер воздухом (инертным газом), а также для установки датчика контроля давления сжатого воздуха (инертного газа) в рабочих камерах предусмотрен штуцер 27 с обратным клапаном. Для предотвращения случайного смещения поверхности корпусов рабочих камер пневмопатронов 9 по внутренней поверхности скользящих муфт 19 (при экипировке модифицированного устройства) предусмотрены стопорные болты-предохранители 29.Shown in figure 10, figure 10-a and figure 10-b, a modified device for localizing the explosion with the movable part of the working chamber housings and sliding couplings of pneumatic chucks includes two
При воздействии на приемный диск 25 правого модуля силой ударного действия от избыточного давления на фронте УВ при подходе фронта пламени справа (см. фиг.10-а) корпуса рабочих камер пневмопатронов 9 смещаются влево, и срабатывает правый контактный включатель 35, который передает электрический сигнал на срабатывание в газогенерирующую камеру другого устройства локализации по линии связи 9 (см. фиг.1). При этом расточки 20 и 21 скользящих муфт 19 совместятся с радиальными проточками 18, расположенными в головных рабочих камерах 10 левого и правого модуля. Ступенчатые поршни 16 обоих модулей, скользя по сферической поверхности шариков 17 и вдавливая их вглубь расточек 20 и 21, под действием толкающей силы сжатого воздуха (или другого инертного газа) начинают свое движение. Причем ступенчатый поршень 16 правого модуля начнет двигаться справа налево, а ступенчатый поршень 16 левого модуля начнет двигаться слева направо. При этом открываются выхлопные отверстия 15 головных рабочих камер 10, срабатывают дифференциальные подпружиненные золотники 13, открывая выхлопные отверстия 15 соответственно в средних и хвостовых рабочих камерах 11 и 12. Воздух (или инертный газ) из рабочих камер устремляется сначала в промежуточную камеру 7, а затем через перфорацию этой камеры 8 - в бункер 1 и, перемешиваясь с пламегасящим порошком 2, разрывая легко разрушаемую диафрагму 6, через завихритель-распылитель 5 выбрасывается в пространство горной выработки, формируя в ней пламегасящий заслон (пламегасящее облако). При воздействии на приемный диск 25 левого модуля силой ударного действия от избыточного давления на фронте ударно-воздушной волны при подходе фронта пламени слева (см. фиг.10-б) корпуса рабочих камер пневмопатронов 9 смещаются вправо, и срабатывает левый контактный включатель 35, который передает электрический сигнал на срабатывание в газогенерирующую камеру другого устройства локализации по линии связи 9 (см. фиг.1). При этом расточки 20 и 21 скользящих муфт 19 совместится с радиальными проточками 18, расположенными в головных рабочих камерах 10 левого и правого модуля. Ступенчатые поршни 16 обоих модулей, скользя по сферической поверхности шариков 17 и вдавливая их вглубь расточек 20 и 21, и под действием толкающей силы сжатого воздуха (или другого инертного газа) начинают свое движение. В дальнейшем происходит аналогичный описанный выше процесс, рассмотренный выше при описании фиг.10-а.When the right module is exposed to the receiving
На фиг.11, фиг.11-а и фиг.11-б приведена модификация устройства локализации взрыва, также содержащего два приставленных друг к другу базовых модуля устройства по зеркальному принципу с некоторыми конструктивными изменениями, с подвижной частью корпусов перфорированных промежуточных камер и скользящими муфтами, в остальном конструкция устройства не отличается от представленной на фиг.10. В данной модификации функцию, передающую силу ударного действия от избыточного давления на фронте ударно-воздушной волны при подходе фронта пламени справа или слева на скользящие муфты 19 выполняют промежуточные перфорированные камеры 7, а хвостовые части пневмопатронов 9 жестко закреплены в неподвижном положении. Поэтому контактные включатели 35 для передачи электрического сигнала по линии связи 9 (см. фиг.1) в газогенерирующую камеру устройства локализации 22 (см. фиг.9) в момент срабатывания этого модифицированного устройства устанавливаются на концах внешней поверхности перфорированных промежуточных камер 7. При воздействии на приемный диск 25 правого модуля силой ударного действия от избыточного давления на фронте ударно-воздушной волны при подходе фронта пламени справа (см. фиг.11-а) корпуса промежуточных камер 7 и скользящие муфты 19 смещаются влево, и срабатывает правый контактный включатель 35. При этом расточки 21 и 20 скользящих муфт 19 совместятся с радиальными проточками 18, расположенными в головных рабочих камерах 10 левого и правого модуля. При воздействии на приемный диск 25 левого модуля силой ударного действия от избыточного давления на фронте ударно-воздушной волны при подходе фронта пламени слева (см. фиг.11-б) корпуса промежуточных камер 7 и скользящие муфты 19 смещаются вправо, и срабатывает левый контактный включатель 35. При этом расточки 21 и 20 скользящих муфт 19 соответственно совместятся с радиальными проточками 18, расположенными в головных рабочих камерах 10 левого и правого модуля. В дальнейшем в обоих случаях (фиг.11-а и фиг.11-б) происходит аналогичный описанный выше процесс, рассмотренный выше при описании фиг.10-а.11, 11-a and 11-b show a modification of the explosion localization device, which also contains two basic modules of the device attached to each other according to the mirror principle with some design changes, with the movable part of the bodies of the perforated intermediate chambers and sliding couplings , otherwise, the design of the device does not differ from that shown in Fig.10. In this modification, a function transmitting the impact force from excess pressure at the front of the shock-air wave when the flame front approaches the right or left side of the sliding
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет устранить недостатки известных способов и конструкций и существенно увеличить эффективность процесса локализации развивающихся по горной выработке взрывов метана и угольной пыли.Thus, the present invention allows to eliminate the disadvantages of known methods and structures and significantly increase the efficiency of the localization process of explosions of methane and coal dust developing in the mine.
Источники информацииSources of information
1. Правила безопасности в угольных шахтах. Книга 3. Инструкции по борьбе с пылью и пылевзрывозащите. - Липецк: Липецкое издательство, 1999. - С.52-54, 71-88 (прототип способа).1. Safety regulations in coal mines.
2. "Пневматический патрон", патент РФ №2186970, кл. Е 21 С 37/14, 10.08.2002 г., Бюл. №22 (аналог устройства).2. "Pneumatic cartridge", patent of the Russian Federation No. 2186970, class. E 21 C 37/14, 08/10/2002, Bull. No. 22 (analog of the device).
3. "Газодинамическтй патрон", авторское свидетельство СССР №1809049 А1, кл. Е 21 С 37/06, 15.04.1993 г., Бюл. №14 (аналог устройства).3. "Gas-dynamic cartridge", USSR copyright certificate No. 1809049 A1, class. E 21 C 37/06, 04/15/1993, Bull. No. 14 (analog of the device).
4. "Взрывоподавляющее устройство", патент РФ №2070967, кл. Е 21 F 5/00, 27.12.1996 г., Бюл. №36 (прототип устройства).4. "Explosive suppression device", RF patent No. 2070967, class. E 21
Claims (20)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003106942/03A RU2244833C2 (en) | 2003-03-14 | 2003-03-14 | Method of localization of explosion of methane-and-air mixture and coal dust and device for realization of this method (versions) |
| UA2004031760A UA80945C2 (en) | 2003-03-14 | 2004-03-10 | Appliance for localization of explosion of methane-air mix (variants) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003106942/03A RU2244833C2 (en) | 2003-03-14 | 2003-03-14 | Method of localization of explosion of methane-and-air mixture and coal dust and device for realization of this method (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003106942A RU2003106942A (en) | 2004-09-20 |
| RU2244833C2 true RU2244833C2 (en) | 2005-01-20 |
Family
ID=34978369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003106942/03A RU2244833C2 (en) | 2003-03-14 | 2003-03-14 | Method of localization of explosion of methane-and-air mixture and coal dust and device for realization of this method (versions) |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2244833C2 (en) |
| UA (1) | UA80945C2 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2457333C1 (en) * | 2011-01-21 | 2012-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Система промышленной безопасности" | Dust-throwing gas-dynamic mortar |
| RU2651821C1 (en) * | 2017-04-21 | 2018-04-24 | Общество с ограниченной ответственностью "ГЕОТЕХНОЛОГИЯ-ВЗРЫВОЗАЩИТА" | Method of localization of explosion of methane-air mixture and coal dust and device for its implementation |
| RU2658690C1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-06-22 | Юрий Владимирович Горлов | Multifunctional automatic system of localization of explosions of dust and gas-air mixtures in underground mining workings containing devices for localization of explosions |
| CN108868863A (en) * | 2018-05-06 | 2018-11-23 | 山西新思备科技股份有限公司 | A kind of passive explosion isolation device of shock wave triggering touch type wink valve opening |
| RU193042U1 (en) * | 2019-04-01 | 2019-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "МВК по взрывному делу" (ООО "МВК по ВД") | DEVICE FOR LOCALIZING EXPLOSIONS OF DUST AND GAS AIR-MIXTURES IN UNDERGROUND MINING PRODUCTION |
| RU193123U1 (en) * | 2018-12-06 | 2019-10-15 | Общество с ограниченной ответственностью "МВК по взрывному делу" (ООО "МВК по ВД") | DEVICE FOR LOCALIZING EXPLOSIONS OF DUST AND GAS AIR-MIXTURES IN UNDERGROUND MINING PRODUCTION |
| CN110454212A (en) * | 2019-09-20 | 2019-11-15 | 济南福深兴安科技有限公司 | A kind of starting trigger device and the automatic explosion suppression device of gas |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106139459A (en) * | 2015-04-15 | 2016-11-23 | 南京天本安全技术有限公司 | Organic exhaust gas system and dust pelletizing system pipeline explosion arrestment fire retardant device |
| RU190547U1 (en) * | 2019-04-01 | 2019-07-03 | Общество с ограниченной ответственностью "МВК по взрывному делу" (ООО "МВК по ВД") | DEVICE FOR LOCALIZATION OF EXPLOSIONS OF DUST GAS-AIR MIXTURES IN UNDERGROUND MINING OPERATIONS |
-
2003
- 2003-03-14 RU RU2003106942/03A patent/RU2244833C2/en active IP Right Revival
-
2004
- 2004-03-10 UA UA2004031760A patent/UA80945C2/en unknown
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СУББОТИН А.И. И ДР., Правила безопасности в угольных шахтах. Книга 3. Инструкции по борьбе с пылью и пылевзрывозащите, Москва, 1999, с.52-54, 71-88. * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2457333C1 (en) * | 2011-01-21 | 2012-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Система промышленной безопасности" | Dust-throwing gas-dynamic mortar |
| RU2658690C1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-06-22 | Юрий Владимирович Горлов | Multifunctional automatic system of localization of explosions of dust and gas-air mixtures in underground mining workings containing devices for localization of explosions |
| RU2651821C1 (en) * | 2017-04-21 | 2018-04-24 | Общество с ограниченной ответственностью "ГЕОТЕХНОЛОГИЯ-ВЗРЫВОЗАЩИТА" | Method of localization of explosion of methane-air mixture and coal dust and device for its implementation |
| RU2674378C1 (en) * | 2017-04-21 | 2018-12-07 | Общество с ограниченной ответственностью "ГЕОТЕХНОЛОГИЯ-ВЗРЫВОЗАЩИТА" | Method of localization of explosion of methane-air mixture and coal dust and device for its implementation |
| CN108868863A (en) * | 2018-05-06 | 2018-11-23 | 山西新思备科技股份有限公司 | A kind of passive explosion isolation device of shock wave triggering touch type wink valve opening |
| RU193123U1 (en) * | 2018-12-06 | 2019-10-15 | Общество с ограниченной ответственностью "МВК по взрывному делу" (ООО "МВК по ВД") | DEVICE FOR LOCALIZING EXPLOSIONS OF DUST AND GAS AIR-MIXTURES IN UNDERGROUND MINING PRODUCTION |
| RU193042U1 (en) * | 2019-04-01 | 2019-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "МВК по взрывному делу" (ООО "МВК по ВД") | DEVICE FOR LOCALIZING EXPLOSIONS OF DUST AND GAS AIR-MIXTURES IN UNDERGROUND MINING PRODUCTION |
| CN110454212A (en) * | 2019-09-20 | 2019-11-15 | 济南福深兴安科技有限公司 | A kind of starting trigger device and the automatic explosion suppression device of gas |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA80945C2 (en) | 2007-11-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2342535C1 (en) | Method of localisation of explosions of methan-air mixture and/or coal dust in underground mine workings and facility for implementation of this method (versions) | |
| RU2658690C1 (en) | Multifunctional automatic system of localization of explosions of dust and gas-air mixtures in underground mining workings containing devices for localization of explosions | |
| US3774807A (en) | Gas-generating valve | |
| EP1558492B1 (en) | Emergency door actuator system | |
| JP2911154B2 (en) | Method and apparatus for finely dispersing a fluid in a gaseous medium | |
| RU2244833C2 (en) | Method of localization of explosion of methane-and-air mixture and coal dust and device for realization of this method (versions) | |
| RU2674378C1 (en) | Method of localization of explosion of methane-air mixture and coal dust and device for its implementation | |
| EP2147188B1 (en) | Device of a test plug | |
| US20220325590A1 (en) | Ballistically actuated wellbore tool | |
| EP2881148B1 (en) | Unidirectional, sprinkler-type,high-explosive-fragmentation-free fire-extinguishing bomb | |
| EP0343172A1 (en) | Enabling device for a gas generator of a forced dispersion munitions dispenser. | |
| EP3066411B1 (en) | A cartridge | |
| CN109813184B (en) | Rock breaking gas generator and gas generating agent rock breaking method | |
| RU2440496C1 (en) | Localisation device of explosions of methane-air mixture and (or) pulvirised coal | |
| CA1224139A (en) | Pressure responsive explosion initiator with time delay and method of use | |
| CN101940825A (en) | Oil gas explosion suppression method in restricted space | |
| RU2335633C2 (en) | Device for generating dust cloud for localisation of explosions | |
| RU2579321C1 (en) | Detonation commands retarder of ballistic type | |
| US6868915B2 (en) | Method for suppressing developing explosions | |
| KR20230174833A (en) | Fire-extinguishing bomb for fire suppression | |
| US20090217810A1 (en) | Method and Device for Detonating an Explosive Charge | |
| US3602141A (en) | Detonating system | |
| US7546805B2 (en) | Detonator | |
| CN109764764B (en) | Blasting dust fall fire prevention gun device | |
| US2257271A (en) | Perforating gun with serial firing means |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050315 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent | ||
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20060613 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070911 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20090303 |