RU2428568C1 - Installation for blowing ventilation of dead working faces - Google Patents

Installation for blowing ventilation of dead working faces Download PDF

Info

Publication number
RU2428568C1
RU2428568C1 RU2010116235/03A RU2010116235A RU2428568C1 RU 2428568 C1 RU2428568 C1 RU 2428568C1 RU 2010116235/03 A RU2010116235/03 A RU 2010116235/03A RU 2010116235 A RU2010116235 A RU 2010116235A RU 2428568 C1 RU2428568 C1 RU 2428568C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diffuser
jet
water
inducing
convex surface
Prior art date
Application number
RU2010116235/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Анатольевич Зеленецкий (RU)
Василий Анатольевич Зеленецкий
Виктор Иванович Терехов (RU)
Виктор Иванович Терехов
Original Assignee
Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН) filed Critical Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН)
Priority to RU2010116235/03A priority Critical patent/RU2428568C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2428568C1 publication Critical patent/RU2428568C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Nozzles (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: installation includes fan, delivery line, inducing and water-spraying device installed on its end. Inducing and water-spraying device includes outlet head with annular outlet slot, receiver and compressed air supply nozzle. In order to increase energy use efficiency of compressed air owing to active mixing of inducing and induced jets, separation effect of inducing jet from convex surface is used in inducing and water-spraying device. Common air jet is passed through two-layer fine-meshed screen before it is emitted to atmosphere of mine working. In order to protect outlet slot against deformations, at HWL (high-water level) impact, inducing and water-spraying device is equipped with deformation-proof flange. Water supply nozzles to inner cavity of the main diffuser are installed on convex surface of the main diffuser at angles of 120 degrees to each other.
EFFECT: higher use efficiency of compressed air energy.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано для проветривания тупиковых забоев горных выработок.The invention relates to the field of mining and can be used to ventilate deadlocks of mine workings.

Известна установка для нагнетательного проветривания тупиковых забоев горных выработок [Авт. св. №661113, 1979, E21F 1/08], включающая вентилятор местного проветривания (ВМП), нагнетательный трубопровод (НТ) и эжектирующее-водораспылительное устройство, состоящее из конфузора, снабженного выпускной головкой (кольцевым насадком, выполненным в виде профилированной втулки) с ресивером (с внутренней кольцевой полостью), выпускной щелью, образованной за счет прокладки между фланцем и кольцевой втулкой, выпуклой поверхностью и штуцерами для подвода сжатого воздуха и воды.A known installation for pressure ventilation of the blind faces of mine workings [Auth. St. No. 661113, 1979, E21F 1/08], including a local ventilation fan (VMP), a discharge pipe (NT) and an ejection-water spray device consisting of a confuser equipped with an outlet head (ring nozzle made in the form of a profiled sleeve) with a receiver ( with an internal annular cavity), an outlet gap formed by laying between the flange and the annular sleeve, a convex surface and fittings for supplying compressed air and water.

Известна серия зависимых от [Авт. св. №661113, 1979, E21F 1/08] модификаций, например [Авт. св. №846757, 1981, E21F 1/08, Авт. св. №941617, 1982, E21F 1/08, Авт. св. №1167350, 1985, E21F 1/08], эжектирующие-водораспылительные устройства которых, содержат те же самые детали.A series of dependents on [Avt. St. No. 661113, 1979, E21F 1/08] modifications, for example [Aut. St. No. 846757, 1981, E21F 1/08, Aut. St. No. 941617, 1982, E21F 1/08, Aut. St. No. 1167350, 1985, E21F 1/08], the ejection-water spray devices of which contain the same parts.

Всем известным установкам, а именно их эжектирующим устройствам присущи два недостатка: один - явный; второй - скрытый. All known installations, namely their ejection devices, have two drawbacks: one is obvious; the second is hidden.

1. Выпускная щель, находится в непосредственной близости от среза выпускной головки (среза профилированной втулки) со стороны тупикового забоя. В результате воздушная струя, движущаяся внутри НТ под действием ВМП, имеющая сформированную (турбулентную) эпюру скорости, попадает в область ускорения, вызванного частично сужением сечения вследствие наличия конфузора, но в основном из-за разрежения в выпускной головке за счет периферийного истечения сжатого воздуха из выпускной щели и теряет прежнюю эпюру, поскольку скорость у внутренних стенок выпускной головки (скорость эжектирующей струи) многократно превышает скорость на оси потока (скорость эжектируемой струи). Для выравнивания эпюры скорости общей струи необходим участок трубы (камера смешения) длиной не менее 3-х метров (лучше диффузор) или гидродинамическая решетка на пути потока. Ничего этого в известных устройствах нет. Аэродинамически несформированная струя сразу же выпускается в открытое пространство выработки, что не позволяет коэффициенту полезного действия (КПД) устройства, достичь более высокой величины за счет совершения энергией сжатого воздуха дополнительной работы по перемешиванию струй при формировании аэродинамически нормальной эпюры скорости перед выпуском общей струи в атмосферу.1. The outlet slot is located in the immediate vicinity of the outlet head cut (profiled sleeve cut) from the dead end face. As a result, an air stream moving inside an NT under the action of a high-frequency magnetic field, having a formed (turbulent) velocity diagram, falls into the region of acceleration, caused in part by narrowing of the cross section due to the presence of a confuser, but mainly due to rarefaction in the exhaust head due to the peripheral outflow of compressed air from the outlet slit and loses the previous plot, since the speed at the inner walls of the outlet head (velocity of the ejection jet) is many times higher than the velocity on the axis of the flow (velocity of the ejected jet). To smooth the plot of the velocity of the general jet, a pipe section (mixing chamber) of at least 3 meters in length (preferably a diffuser) or a hydrodynamic lattice in the flow path is necessary. None of these are known devices. An aerodynamically unformed jet is immediately released into the open working space, which prevents the device’s efficiency (efficiency) from achieving a higher value due to the additional work performed by the compressed air energy on mixing the jets during the formation of an aerodynamically normal velocity diagram before releasing the general jet into the atmosphere.

2. Все известные эжектирующие-водораспылительные устройства (конфузор с эжектирующим насадком и патрубком для подвода воды) весьма массивны - 25-30 кг. Авторы справедливо полагали, что массивное устройство меньше подвержено воздействию ударных воздушных волн (УВВ). В настоящее время количество взрываемого взрывчатого вещества (ВВ), при проходке тупиковой выработки, достигает 24 кг (не 10 кг, как ранее) и УВВ образуются такой величины, при которой от ударов выпускной головки о стенку горной выработки происходит деформация тонкой (0,15 мм) выпускной щели, что ведет к неравномерному выпуску сжатого воздуха по периметру щели, к нарушению концентрической однородности течения и, в итоге, также к снижению КПД устройства.2. All known ejection-water spray devices (confuser with ejection nozzle and nozzle for water supply) are very massive - 25-30 kg. The authors rightly believed that a massive device is less susceptible to shock air waves. At present, the amount of explosive explosive (EX), when driving a dead-end mine, reaches 24 kg (not 10 kg, as before) and an air-blast is formed of such a value that a fine deformation occurs from impacts of the exhaust head on the wall of the mine working (0.15 mm) of the outlet gap, which leads to an uneven release of compressed air around the perimeter of the gap, to a violation of the concentric uniformity of the flow and, as a result, also to a decrease in the efficiency of the device.

Задачей заявляемого изобретения является повышение КПД использования энергии сжатого воздуха путем обеспечения гидродинамической нормализации эпюры скорости общей струи, выпускаемой в открытое пространство выработки в сторону тупикового забоя и защита выпускной щели от деформаций при воздействии УВВ за счет отказа от конфузора и использования профилированного диффузора, снабженного противодеформационной ребордой.The objective of the invention is to increase the efficiency of use of energy of compressed air by providing hydrodynamic normalization of the plot of the velocity of the common jet discharged into the open working space towards the dead end and protecting the outlet slit from deformation when exposed to air blast due to the rejection of the confuser and the use of a profiled diffuser equipped with an anti-deformation flange .

Поставленная задача решается тем, что от массивного, но принципиально ненужного конфузора отказываются вовсе, а струю НТ, ускоряемую разрежением в выпускной головке, не выпускают сразу в атмосферу горной выработки, а пропускают через приемный диффузор, переходящий через выпуклую поверхность в основной диффузор, снабженный на выходе двухслойной аэродинамической сеткой. Длину приемного диффузора выбирают такой, чтобы эжектирующая струя в нем успела увеличиться в поперечном размере за счет подсоса воздуха из струи НТ до размера радиуса кривизны выпуклой поверхности [Зеленецкий В.А., Чирков Ю.С. О безотрывном течении газа по выпуклой поверхности. / ФТПРПИ, №1, 1989, С.73-79], тогда при движении по этой поверхности струя отрывается центробежной силой внутрь струи НТ, перемешивается с ней в основном диффузоре, а после прохождения всего потока через двухслойную аэродинамическую сетку истекает в атмосферу с гидродинамически нормализованным (турбулентным) профилем скорости. Струя с монохроматической турбулентной структурой имеет больший КПД использования энергии сжатого воздуха, чем в прототипе и зависимых от него аналогах, поскольку совершает бóльшую работу по передаче энергии и импульса от эжектирующей струи к эжектируемой в основном диффузоре, выполняющем роль камеры смешения.The problem is solved in that the massive but fundamentally unnecessary confuser is completely abandoned, and the NT stream, accelerated by the vacuum in the exhaust head, is not immediately released into the atmosphere of the mine, but is passed through a receiving diffuser passing through the convex surface to the main diffuser equipped with exit two-layer aerodynamic mesh. The length of the receiving diffuser is chosen so that the ejection jet in it has time to increase in the transverse size due to the suction of air from the NT jet to the size of the radius of curvature of the convex surface [Zelenetskiy VA, Chirkov Yu.S. On the continuous flow of gas along a convex surface. / FTPRPI, No. 1, 1989, pp. 73-79], then when moving along this surface the jet breaks off by centrifugal force into the NT jet, mixes with it in the main diffuser, and after the entire stream passes through the two-layer aerodynamic grid, it flows into the atmosphere with hydrodynamic normalized (turbulent) velocity profile. A jet with a monochromatic turbulent structure has a higher efficiency of using the energy of compressed air than in the prototype and its analogues, since it does more work on transferring energy and momentum from the ejecting jet to the ejected main diffuser, which acts as a mixing chamber.

Оба диффузора снабжены фланцами, которые соединяют с помощью болтов через резиновую прокладку. Внешний диаметр фланцев превосходит внешний диаметр выпускной головки. Таким образом, данное соединение представляет собой противодеформационную реборду. Первый удар о стенку выработки от воздействия УВВ на устройство принимает данная реборда, защищая тем самым выпускную головку с тонкой выпускной щелью от наиболее сильного воздействия УВВ.Both diffusers are equipped with flanges that connect using bolts through a rubber gasket. The outer diameter of the flanges exceeds the outer diameter of the exhaust head. Thus, this compound is an anti-deformation flange. This flange takes the first impact on the wall of the mine from the impact of air-blast on the device, thereby protecting the outlet head with a thin outlet slit from the strongest air-blast effect.

Эксплуатационным достоинством предлагаемого устройства является то, что его масса на 15 кг меньше, чем масса устройства по а.с. №661113, прежде всего, за счет отказа от использования конфузора (применять конфузор целесообразно лишь в качестве пассивного ускорителя). В качестве основного диффузора можно использовать стандартизованный противопожарный генератор пены средней кратности ГПС-600, снабженный фланцем.The operational advantage of the proposed device is that its mass is 15 kg less than the mass of the device as. No. 661113, primarily due to the refusal to use the confuser (it is advisable to use the confuser only as a passive accelerator). As the main diffuser, you can use the standardized fire-fighting foam generator GPS-600, equipped with a flange.

Вода во внутреннюю полость основного диффузора, при необходимости пылеподавления в забое, подводится через штуцеры, установленные на выпуклой поверхности под углами 120 градусов друг к другу.Water in the internal cavity of the main diffuser, if necessary, dust suppression in the face, is supplied through fittings mounted on a convex surface at angles of 120 degrees to each other.

Крепление НТ к предлагаемому устройству осуществляется в выемке, образованной стыком выпускной головки с приемным диффузором.The NT is attached to the proposed device in a recess formed by the junction of the exhaust head with a receiving diffuser.

На фиг.1 схематически изображена предлагаемая установка; на фиг.2 - узел I.Figure 1 schematically shows the proposed installation; figure 2 - node I.

Установка включает вентилятор 1, трубопровод 2, эжектирующее устройство 3, состоящее из выпускной головки и профилированного диффузора. Выпускная головка образована болтовым соединением 4 фланца 5 с втулкой 6, содержащей внутреннюю торообразную полость 7 и выпуклую поверхность 8, через прокладку 9 для образования выпускной щели 10, причем выпускная головка содержит штуцер 11 с патрубком 12 для подвода сжатого воздуха в полость 7 и крепежное кольцо 13. Профилированный диффузор образован последовательным соединением приемного 14 и основного 15 диффузоров путем болтового соединения 16 фланцев 17 и 18 через резиновую прокладку 19. Диффузор 15 имеет выпуклую поверхность 20 и содержит штуцеры 21 для подвода воды в его внутреннюю полость, а также сетки 22. Крепление диффузоров к фланцам и к выпускной головке осуществляется с помощью сварки.The installation includes a fan 1, a pipe 2, an ejection device 3, consisting of an exhaust head and a profiled diffuser. The outlet head is formed by a bolted connection 4 of the flange 5 with a sleeve 6 containing an internal toroidal cavity 7 and a convex surface 8, through a gasket 9 to form an outlet gap 10, the outlet head comprising a fitting 11 with a pipe 12 for supplying compressed air to the cavity 7 and a mounting ring 13. The profiled diffuser is formed by the serial connection of the receiving 14 and the main 15 diffusers by bolting 16 flanges 17 and 18 through a rubber gasket 19. The diffuser 15 has a convex surface 20 and contains a piece s water inlet 21 in its inner cavity, and the mesh 22. Attachment of diffusers to the flanges and to the discharge head by means of welding.

Установка для нагнетательного проветривания тупиковых забоев работает следующим образом.Installation for blowing ventilation blind faces works as follows.

Свежий воздух, засасываемый из воздухоподающей выработки вентилятором, подается по трубопроводу к забою тупиковой выработки. Проходя через эжектирующее устройство, струя вентилятора подвергается ускорению, вызванному разряжением, создаваемым в выпускной головке, истекающим с большой скоростью (до 200 и более м/с) из выпускной щели сжатым воздухом. Тонкая струя сжатого воздуха, огибая выпуклую поверхность выпускной головки, устремляется в приемный диффузор вдоль его стенок, подсасывая воздух из струи вентилятора и, увеличиваясь в поперечном размере, достигает выпуклой поверхности основного диффузора, начинает ее огибать, но радиус кривизны выпуклой поверхности выбирают таким, при котором центробежные силы отрывают пристеночную струю, отбрасывая ее внутрь струи вентилятора. Далее в основном диффузоре обе струи (эжектирующая - пристеночная и эжектируемая - струя вентилятора) активно перемешиваются и, проходя через многослойную, мелкоячеистую сетку, выполняющую роль гидродинамической решетки, общая струя с монохроматической турбулентной структурой истекает в пространство выработки в сторону тупикового забоя. Такая струя наиболее устойчива и дальнобойна.Fresh air sucked in from the air supply by the fan is piped to the bottom of the dead end. Passing through the ejection device, the fan jet is subjected to acceleration caused by the discharge created in the exhaust head, flowing out at high speed (up to 200 or more m / s) from the exhaust gap with compressed air. A thin stream of compressed air, enveloping the convex surface of the exhaust head, rushes into the receiving diffuser along its walls, drawing in air from the fan stream and, increasing in the transverse size, reaches the convex surface of the main diffuser, begins to envelop it, but the radius of curvature of the convex surface is chosen so that where centrifugal forces tear off the wall jet, dropping it inside the fan jet. Further, in the main diffuser, both jets (ejecting - wall and ejected - fan jet) are actively mixed and, passing through a multilayer, fine-meshed network acting as a hydrodynamic lattice, a common jet with a monochromatic turbulent structure flows into the working space towards the dead end. Such a jet is the most stable and long-range.

Наличие трех патрубков 21 позволяет организовать такой расход воды, при котором достигается наиболее эффективное пылеподавление мелкодисперсной водо-воздушной смесью.The presence of three nozzles 21 allows you to organize such a flow of water at which the most effective dust suppression of a finely dispersed air-water mixture is achieved.

Использование эжектирующего устройства на конце нагнетательного вентиляционного трубопровода равносильно снижению его аэродинамического сопротивления, что позволяет увеличить расход воздуха, подаваемого в забой, в 1,5 и более раза и, как следствие, увеличить расстояние между концом трубопровода и забоем.The use of an ejection device at the end of the discharge ventilation pipe is equivalent to a decrease in its aerodynamic drag, which allows one to increase the flow rate of air supplied to the bottom by 1.5 times or more and, as a result, increase the distance between the end of the pipe and the bottom.

Claims (4)

1. Установка для нагнетательного проветривания тупиковых забоев горных выработок, включающая вентилятор, нагнетательный трубопровод, эжектирующее водораспылительное устройство, содержащее выпускную головку с кольцевой выпускной щелью, ресивером и штуцером для подвода сжатого воздуха, которое установлено на конце нагнетательного трубопровода и служит для выпуска общей струи в атмосферу горной выработки в сторону тупикового забоя, отличающаяся тем, что для нормализации эпюры скорости общей струи эжектирующее водораспылительное устройство включает профилированный двухступенчатый диффузор, образованный последовательным соединением приемного и основного диффузоров, при этом приемный диффузор переходит через торообразную выпуклую поверхность в основной диффузор, снабженный на выходе двухслойной мелкоячеистой сеткой, причем длина приемного диффузора такая, что эжектирующая струя в нем успевает увеличиться в поперечном размере за счет подсоса воздуха из струи нагнетательного трубопровода до размера радиуса кривизны выпуклой поверхности, что обеспечивает отрыв эжектирующей струи от выпуклой поверхности, ее отброс к центру потока и дальнейшее перемешивание с эжектируемой струей во внутреннем пространстве основного диффузора.1. Installation for blowing ventilation of blind faces of mine workings, including a fan, a blowing pipe, an ejecting water spray device containing a discharge head with an annular discharge slot, a receiver and a fitting for supplying compressed air, which is installed at the end of the discharge pipe and serves to release a common jet into the atmosphere of the mine working towards a dead end, characterized in that for the normalization of the plot of the speed of the general stream, an ejecting water-spraying device The property includes a profiled two-stage diffuser formed by the serial connection of the receiving and main diffusers, while the receiving diffuser passes through a toroidal convex surface into the main diffuser, equipped with a two-layer fine-mesh mesh at the outlet, and the length of the receiving diffuser is such that the ejection jet in it has time to increase in the transverse size due to the suction of air from the jet of the discharge pipe to the size of the radius of curvature of the convex surface, which ensures the separation of projected onto the jet from the convex surface, it garbage flow to the center and further mixing with the ejected stream in the interior space of the diffuser core. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что эжектирующее водораспылительное устройство снабжено противодеформационной ребордой, образованной фланцами приемного и основного диффузоров, соединенных через резиновую прокладку, причем внешний диаметр реборды превосходит внешний диаметр выпускной головки.2. Installation according to claim 1, characterized in that the ejection water spray device is equipped with an anti-deformation flange formed by flanges of the receiving and main diffusers connected through a rubber gasket, and the outer diameter of the flange exceeds the outer diameter of the outlet head. 3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что на выпуклой поверхности основного диффузора установлены под углами 120° друг к другу штуцера для подвода воды во внутреннюю полость основного диффузора.3. Installation according to claim 2, characterized in that on the convex surface of the main diffuser there are mounted fittings at angles of 120 ° to each other for supplying water to the internal cavity of the main diffuser. 4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что в выемке, образованной стыком выпускной головки с приемным диффузором, крепят нагнетательный трубопровод. 4. Installation according to claim 3, characterized in that in the recess formed by the junction of the exhaust head with a receiving diffuser, a discharge pipe is attached.
RU2010116235/03A 2010-04-23 2010-04-23 Installation for blowing ventilation of dead working faces RU2428568C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010116235/03A RU2428568C1 (en) 2010-04-23 2010-04-23 Installation for blowing ventilation of dead working faces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010116235/03A RU2428568C1 (en) 2010-04-23 2010-04-23 Installation for blowing ventilation of dead working faces

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2428568C1 true RU2428568C1 (en) 2011-09-10

Family

ID=44757644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010116235/03A RU2428568C1 (en) 2010-04-23 2010-04-23 Installation for blowing ventilation of dead working faces

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2428568C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5180106A (en) Snow making machine
CS203048B2 (en) Device for damping the noise brought about by releasing the gases in the atmosphere
CN104114242A (en) Venturi sprinkler for controlling smoke and apparatus for removing smoke and poisonous gas
CN111878153B (en) Coal mine dust removal system and dust removal method
US20190344107A1 (en) Gas-powder separation three-phase jet flow fire monitor system
US20100122823A1 (en) Foam-generating device of a fire nozzle
RU2428568C1 (en) Installation for blowing ventilation of dead working faces
CN209967489U (en) Double-channel low-pressure fluid atomization spray head
US4084855A (en) Water-driven air pumping and dust-suppressing apparatus
CN107982836A (en) A kind of double end high efficiency fire-fighting lance easy to combination
CN205188322U (en) Rectification amortization type regulator
EP0504337A1 (en) Method and apparatus for making snow
WO2024045249A1 (en) Fire-fighting foam foaming apparatus, system and method
CN108187273A (en) A kind of cavitation mixer for micro stable addition
CN112547336B (en) Fine water mist generation device based on high-speed air jet atomization
CN103939127B (en) Be equipped with the injection type deduster of multiple tubaeform diffuser
CN212631523U (en) Fire control sandblast barrel
CN102029035B (en) Method for spraying cold aerosol fire-extinguishing agent and device thereof
RU2713249C1 (en) Medium- and low-expansion air-mechanical foam generator for the deluge gun and the deluge gun with the air-mechanical foam generator of medium and low expansion
US20090266564A1 (en) High expansion foam fire-extinguishing system
CN206066249U (en) It is a kind of that outer mixing jet nozzle is accelerated based on water cavity
RU2318119C2 (en) Ejector for mine venting
RU2401677C1 (en) Chamber of low-factor foam
CN215633096U (en) Compressed air-assisted spraying dust-settling device of development machine
JP2011189110A (en) Fire extinguishing equipment

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160424