RU2440496C1

RU2440496C1 - Localisation device of explosions of methane-air mixture and (or) pulvirised coal

Info

Publication number: RU2440496C1
Application number: RU2010140875/03A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Иванович Адамидзе (RU); Дмитрий Иванович Адамидзе
Original assignee: Дмитрий Иванович Адамидзе
Priority date: 2010-10-05
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2012-01-20

Abstract

FIELD: mining. ^ SUBSTANCE: device consists of working chamber coaxially arranged in the bunker filled with flame-retardant powder and covered with easily breakable diaphragm, remote metal rod with receiving shield. At that, tail part of working chamber is equipped with auxiliary chamber the volume of which is less than that of the working chamber in which there arranged is differential slide valve with check valve, which separates those chambers. In the housing of auxiliary chamber there made are central and radial channels shutoff in standby mode with a sliding coupling kinematically connected to remote rod and receiving shield. On the outline of sliding coupling there made are holes (openings) interconnected to external environment (atmosphere) with possibility of their being aligned with radial channels at movement of sliding coupling to the corresponding value under action on the receiving shield of air blast wave (external force). ^ EFFECT: improving reliability and increasing localisation efficiency of explosions of methane-air mixture and pulverised coal of the developed mine workings. ^ 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам и устройствам локализации взрывов метанавоздушной смеси и (или) угольной пыли.The invention relates to the mining industry, in particular to methods and devices for localizing explosions of a methane-air mixture and (or) coal dust.

Известен способ локализации метановоздушной смеси и (или) угольной пыли в подземных горных выработках и устройство для его осуществления (патент №2342535). Сущность этого способа заключается в формировании на пути распространения фронта пламени по горным выработкам взрыволокализирующих заслонов. Способ осуществляется специальным взрыволокализирующим устройством, использующим энергию сжатого воздуха или другого инертного газа высокого давления, с пламегасящим порошком, формирующим заслон на пути распространения фронта пламени по горным выработкам, в виде облака пламегасящего порошка во взвешенном состоянии и обладающего свойствами флегматизации пылевоздушных смесей и ингибирования метановоздушных смесей. Этот эффект достигается за счет опережающего формирования заслона в горной выработке - до прихода фронта пламени к охраняемому участку. Очевидно, что ускорение процесса формирования воздушно-порошкового облака (взрыволокализирующего заслона) на пути распространения фронта пламени является существенным для повышения надежности и эффективности указанного способа.A known method of localization of methane-air mixture and (or) coal dust in underground mines and a device for its implementation (patent No. 2342535). The essence of this method is the formation on the path of propagation of the flame front through the mine workings of explosion-proofing barriers. The method is carried out by a special explosion-proofing device that uses the energy of compressed air or other inert high-pressure gas, with a flame-retardant powder, forming a barrier on the path of propagation of the flame front through the mine workings, in the form of a cloud of flame-retardant powder in suspension and having the properties of phlegmatization of dusty air mixtures and inhibition of methane-air mixtures . This effect is achieved due to the advanced formation of the screen in the mine working area - before the flame front comes to the protected area. It is obvious that the acceleration of the process of formation of an air-powder cloud (explosion-proofing barrier) along the path of flame front propagation is essential for increasing the reliability and efficiency of this method.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату изобретения, аналогом, принятым за прототип, является устройство локализации взрывов, описанное в патенте РФ №2342535, фиг.6 и фиг.7, с аксиальным расположением сферического скользящего механизма до и после срабатывания, соответственно.The closest in technical essence and the achieved result of the invention, the analogue adopted for the prototype is the device for localization of explosions described in the patent of the Russian Federation No. 2342535, Fig.6 and Fig.7, with an axial arrangement of a spherical sliding mechanism before and after operation, respectively.

Прототип характеризуется следующими особенностями и недостатками. Процесс срабатывания взрыволокализующего устройства от момента воздействия воздушной ударной волны на приемный щит с выносной штангой до момента истечения сжатого воздуха или другого инертного газа высокого давления в бункер слагается из времен: Т1 - время смещения приемного щита с выносной штангой со скользящей муфтой; Т2 - время перемещения шариков по радиальным расточкам; Т3 - время перемещения золотника и открывание выхлопных отверстии, т.е. начало истечения сжатого воздуха или другого инертного газа высокого давления в бункер и смешивание с пламегасящим порошком и выбрасывание этой смеси в горную выработку. Очевидно, что сокращение времени на процесс истечения газа в бункер для его смешивания с пламегасящим порошком (т.е. подготовка смеси, выбрасываемой в горную выработку) повысит надежность и эффективность опережающего формирования на пути распространения фронта пламени воздушно-порошкового облака (взрывозащитного заслона) на охраняемом участке.The prototype is characterized by the following features and disadvantages. The process of triggering an explosion-proofing device from the moment of exposure of an air shock wave to a receiving shield with a remote rod to the moment of the expiration of compressed air or other inert high-pressure gas into the hopper is composed of the times: T1 is the time of displacement of the receiving shield with a remote rod with a sliding sleeve; T2 - the time the balls move along the radial bores; T3 - the time of movement of the valve and the opening of the exhaust holes, i.e. the beginning of the flow of compressed air or other inert high-pressure gas into the hopper and mixing with the flame-retardant powder and throwing this mixture into the mine. It is obvious that reducing the time for the gas to flow into the hopper for mixing it with the flame-retardant powder (i.e., preparing the mixture discharged into the mine) will increase the reliability and efficiency of the advanced formation of an air-powder cloud (explosion-proof barrier) along the flame front propagation path guarded plot.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности формирования воздушно-порошкового облака (взрывозащитного заслона) за счет ускорения процесса образования воздушно-порошкового облака и его выбрасывания в горную выработку на пути распространения фронта пламени.The aim of the invention is to increase the reliability and efficiency of the formation of an air-powder cloud (explosion-proof barrier) by accelerating the formation of an air-powder cloud and throwing it into the mine working along the path of flame front propagation.

Эта цель достигается тем, что устройство включает рабочую камеру, коаксиально размещенную в бункере, заполненном пламегасящим порошком и перекрытом легкоразрушаемой диафрагмой, металлическую выносную штангу с приемным щитом, при этом хвостовая часть рабочей камеры снабжена вспомогательной камерой емкостью, меньшей по сравнению с рабочей камерой, в которой размещен дифференциальный золотник с обратным клапаном, разделяющим эти камеры, при этом в корпусе вспомогательной камеры выполнены центральный и радиальный воздухосбрасывающие каналы, перекрытые, в ждущем режиме, скользящей муфтой, кинематически связанной с выносной штангой и приемным щитом, при этом на контуре скользящей муфты выполнены отверстия (окна), сообщающиеся с внешней средой (атмосферой), с возможностью их совмещения с радиальными каналами при перемещении скользящей муфты на соответствующую величину под воздействием на приемный щит воздушной ударной волны - внешней силы.This goal is achieved by the fact that the device includes a working chamber coaxially placed in a hopper filled with flame-retardant powder and covered by an easily destructible diaphragm, a metal remote rod with a receiving shield, while the tail of the working chamber is equipped with an auxiliary chamber with a capacity smaller than the working chamber, in which has a differential spool with a check valve separating these chambers, while the central and radial air-venting shafts blocked in standby mode by a sliding sleeve kinematically connected to a remote rod and a receiving shield, with holes (windows) communicating with the external environment (atmosphere) made on the sliding sleeve contour, with the possibility of combining them with radial channels when moving the sliding couplings to the appropriate size under the influence on the receiving shield of an air shock wave - external force.

Эта цель достигается также тем, что в корпусе вспомогательной камеры выполнен центральный ступенчатый канал, перекрытый в ждущем режиме калиброванной диафрагмой, к которому приставлен пуансон, выполненный в виде полого тонкостенного калиброванного цилиндра, полость которого сообщена с внешней средой (атмосферой) через радиальные каналы, выполненные в корпусе скользящей муфты, с возможностью срезания (разрушения) калиброванной диафрагмы пуансоном и сообщения емкости вспомогательной камеры, через систему каналов, с внешней средой (атмосферой), при перемещении скользящей муфты во внутрь под воздействием внешней силы.This goal is also achieved by the fact that the central stepped channel is made in the housing of the auxiliary chamber, blocked in standby mode by a calibrated diaphragm, to which a punch is made, made in the form of a hollow thin-walled calibrated cylinder, the cavity of which is communicated with the external environment (atmosphere) through radial channels made in the housing of the sliding sleeve, with the possibility of cutting (destruction) of the calibrated diaphragm by the punch and communicating the capacity of the auxiliary camera, through a channel system, with the external environment (atmosphere sphere) when moving the sliding sleeve inward under the influence of external force.

На фиг.1 и на фиг.2 изображено устройство до срабатывания (в ждущем режиме) и после срабатывания соответственно, на фиг.3 и фиг.4 - вариант устройства до срабатывания (в ждущем режиме и после срабатывания соответственно).Figure 1 and figure 2 shows the device before operation (in standby mode) and after operation, respectively, in figure 3 and figure 4 is a variant of the device before operation (in standby mode and after operation, respectively).

Изображенное на фиг.1 и фиг.2 устройство включает конусообразный заправочный бункер 1, заправленный пламегасящим порошком 2, и закрепленный у выхода бункера рассекатель (распылитель) 3. Для гидроизоляции и предотвращения высыпанная порошка бункер 1 перекрыт легкоразрушаемой диафрагмой 4. В бункере размещена коаксиально рабочая камера 5 со вспомогательной камерой 6, разделенные дифференциальным золотником 7, перекрывающим выхлопные отверстия 8. В дифференциальном золотнике 7 выполнено калиброванное отверстие с обратным клапаном 9, сообщающее рабочую и вспомогательную камеры. В хвостовой части вспомогательном камеры 6 выполнены центральный воздухосбрасывающий канал 10, пересекающийся с радиальным каналом 11. Радиальные каналы 11 перекрыты скользящей муфтой 12, в начальном - ждущем положении с выполненными на ее контуре сквозными отверстиями (окнами) 13, сообщающимися с внешней средой (атмосферой). Скользящая муфта 12 связана кинематически через гнездо 14 с выносном штангой 15 и приемным щитом 16. Рабочая камера 5 снабжена штуцером с игольчатым клапаном 17 для заполнения рабочей 5 и вспомогательной 6 камер сжатым воздухом или другим инертным газом высокого давления и штуцером для установки датчика контроля давления 18 в камерах 5 и 6. На дне камеры 6 размещена матрица 19, амортизирующая удар золотника 7 по ее дну. Кроме того, для предотвращения смещения скользящей муфты 12 направо или влево (в процессе заполнения рабочих полостей 5 и 6 сжатым воздухом или другим инертным газом высокого давления) в устройстве предусмотрен ограничитель хода - стопорный болт 20, а для предотвращения смешения золотника вглубь рабочей камеры 5 предусмотрен ограничитель хода - упор 21.The device shown in FIGS. 1 and 2 includes a cone-shaped filling hopper 1, filled with a flame-retardant powder 2, and a divider (atomizer) 3 fixed at the outlet of the hopper. For waterproofing and preventing spilled powder, the hopper 1 is covered by an easily destructible diaphragm 4. A coaxially working one is placed in the hopper a chamber 5 with an auxiliary chamber 6, separated by a differential spool 7 overlapping the exhaust openings 8. In the differential spool 7 there is a calibrated hole with a check valve 9, communicating f working and auxiliary cameras. In the rear part of the auxiliary chamber 6, a central air-discharge channel 10 is made, intersecting with the radial channel 11. The radial channels 11 are closed by a sliding sleeve 12, in the initial - standby position with through holes (windows) 13 made on its contour communicating with the external environment (atmosphere) . The sliding sleeve 12 is kinematically connected through a socket 14 with a remote rod 15 and a receiving shield 16. The working chamber 5 is equipped with a fitting with a needle valve 17 for filling the working 5 and auxiliary 6 chambers with compressed air or other high-pressure inert gas and a fitting for installing a pressure monitoring sensor 18 in chambers 5 and 6. At the bottom of chamber 6, a matrix 19 is placed, absorbing the impact of the spool 7 on its bottom. In addition, to prevent the sliding sleeve 12 from moving to the right or left (during filling of the working cavities 5 and 6 with compressed air or other inert high-pressure gas), the device has a travel stop - a locking bolt 20, and to prevent the spool from mixing into the working chamber 5 deep travel limiter - stop 21.

Устройство работает следующим образом. Поворотом по часовой стрелке предохранительного болта 20 до упора муфту 12 фиксируют в неподвижное положение. В бункере 1 размещают пламегасящий порошок 2, а выход бункера 1 перекрывают легкоразрушаемой диафрагмой 4, прижимая ее к корпусу бункера распылителем 3. Скользящую муфту 12 через гнездо 14 соединяют с выносной штангой 15 и приемным щитом 16. Устройство подвешивают в горной выработке на запланированном защищаемом участке. Штангу 15 поддерживают специальными крепежными деталями в горной выработке. Через штуцер 17 с игольчатым клапаном заполняют рабочую 5 и вспомогательную 6 камеры сжатым воздухом или другим инертным газом высокого давления, при этом контролируют значение давления в рабочей и вспомогательной камерах. После этого полностью вывинчивают стопорный предохранительный болт 20. В таком положении (ждущее положение) устройство подготовлено для выполнения своей функции.The device operates as follows. By turning clockwise the safety bolt 20 until it stops, the sleeve 12 is fixed in a fixed position. A flame-retardant powder 2 is placed in the hopper 1, and the outlet of the hopper 1 is blocked by an easily destructible diaphragm 4, pressing it to the hopper body with a spray gun 3. The sliding sleeve 12 is connected through the socket 14 to the remote rod 15 and the receiving shield 16. The device is suspended in a mine in the planned protected area . The rod 15 is supported by special fasteners in the mining. Through the fitting 17 with a needle valve, the working 5 and auxiliary 6 chambers are filled with compressed air or other inert high-pressure gas, while the pressure in the working and auxiliary chambers is controlled. After that, the locking safety bolt 20 is completely unscrewed. In this position (standby position), the device is prepared to perform its function.

При воздействии воздушной ударной волны на приемный щит 16 выносная штанга 15 толкает скользящую муфту 12 до упора вспомогательной камеры 6 (до ее корпуса), при этом совмещаются каналы 13 и радиальные каналы 11. В результате сжатый воздух или другой инертный газ высокого давления, заполняющий вспомогательную камеру 6, мгновенно истекает через каналы 10, 11 и 13 во внешнюю среду (атмосферу). В связи с мгновенным падением давления во вспомогательной камере 6 дифференциальный золотник 9 под воздействием избыточной силы справа перемещается влево, открывает выхлопные отверстия 8, через которые сжатый воздух или другой инертный газ высокого давления истекает в импульсном режиме, и бункер 1 прорывает легкоразрушаемую диафрагму 4 и, перемешиваясь с пламегасящим порошком, выбрасывается в горную выработку в виде сформированного воздушно-порошкового облака (взрыволокализирующего заслона) на пути распространения фронта пламени по горной выработке.When an air shock wave acts on the receiving shield 16, the extension rod 15 pushes the sliding sleeve 12 all the way to the auxiliary chamber 6 (to its body), while channels 13 and radial channels 11 are combined. As a result, compressed air or other high-pressure inert gas filling the auxiliary chamber 6, instantly expires through channels 10, 11 and 13 into the external environment (atmosphere). Due to the instantaneous pressure drop in the auxiliary chamber 6, the differential spool 9 moves to the left under the influence of excess force from the right, opens the exhaust openings 8 through which compressed air or other high-pressure inert gas flows out in a pulsed mode, and the hopper 1 breaks through the easily destructible diaphragm 4 and, mixing with the flame-extinguishing powder, it is thrown into the mine in the form of a formed air-powder cloud (explosion-proofing barrier) along the path of the flame front along the production.

На фиг.3 и фиг.4 приведен вариант устройства до срабатывания и после срабатывания соответственно. Это устройство отличается тем, что в корпусе вспомогательной камеры 22 выполнен центральный ступенчатый канал 23, а скользящая муфта 24 содержит пуансон 25, в виде полого тонкостенного цилиндра, коаксиально закрепленного в ее корпусе. Вспомогательная камера 22 сообщена с внешней средой (атмосферой) через полость пуансона 25 и радиальные каналы 26, выполненные в корпусе скользящей муфты 24. Пуансон 25, в ждущем режиме, упирается режущей кромкой в калиброванную диафрагму 27, размещенную на ступеньке центрального канала 23 вспомогательной камеры 22 и поджатую втулкой 28. Таким образом, в ждущем режиме, вспомогательная камера 22 изолирована от внешней среды (атмосферы).Figure 3 and figure 4 shows a variant of the device before operation and after operation, respectively. This device is characterized in that a central stepped channel 23 is made in the housing of the auxiliary chamber 22, and the sliding sleeve 24 comprises a punch 25 in the form of a hollow thin-walled cylinder coaxially fixed in its housing. The auxiliary chamber 22 is in communication with the external environment (atmosphere) through the cavity of the punch 25 and the radial channels 26 made in the housing of the sliding sleeve 24. The punch 25, in standby mode, abuts with a cutting edge against a calibrated diaphragm 27 located on the step of the central channel 23 of the auxiliary chamber 22 and tightened by the sleeve 28. Thus, in the standby mode, the auxiliary chamber 22 is isolated from the external environment (atmosphere).

Устройство действует следующим образом. При взрыве метановоздушной смеси и (или) угольной пыли возникшая воздушная ударная волна - внешняя сила воздействует на приемный щит 16 и через выносную штангу 15 - на скользящую муфту 24. При условии превышения силы воздушной ударной волны, действующей на левую сторону калиброванной диафрагмы 27 (через пуансон 25) над усилием сжатого воздуха или другого инертного газа высокого давления, в рабочей камере 6, действующим на ту же диафрагму с правой стороны, скользящая муфта вместе с пуансоном смещается вправо. При этом пуансон 25 срезает калиброванную диафрагму 27. В результате сжатый воздух или другой инертный газ высокого давления истекает через полость пуансона 25 и радиальные каналы 26 из вспомогательной камеры 22 во внешнею среду (атмосферу), выталкивая при этом срезанную диафрагму наружу. В связи с падением давления на золотник с левой стороны он мгновенно перемещается справа налево и открывает выхлопные отверстия 8 (см. фиг.4). Далее процесс протекает по аналогии с работой устройства, изображенного на фиг.1 и фиг.2. Технический результат заключается в следующем. Как указывалось выше, процесс срабатывания у прототипа складывается из времен Т1, Т2 и Т3. В предлагаемом изобретении отпадает время Т2, и весь процесс срабатывания выполняется за время значением Т1 и Т3. Таким образом, ускоряется процесс смешивания в бункере сжатого воздуха или другого инертного газа высокого давления с пламегасящим порошком с последующим выбрасыванием этой смеси в горную выработку в виде воздушно-порошкового облака (взрывозащитного заслона), т.е. повышается надежность и эффективность действия устройства локализации взрывов метановоздушной смеси и (или) угольной пыли на пути распространения фронта пламени по горной выработке.The device operates as follows. In the explosion of a methane-air mixture and (or) coal dust, an air shock wave arises - an external force acts on the receiving shield 16 and through the sliding rod 15 - on the sliding sleeve 24. If the force of the air shock wave acting on the left side of the calibrated diaphragm 27 is exceeded (through punch 25) above the pressure of compressed air or other inert high-pressure gas in the working chamber 6 acting on the same diaphragm on the right side, the sliding sleeve together with the punch is shifted to the right. In this case, the punch 25 cuts off the calibrated diaphragm 27. As a result, compressed air or other inert high-pressure gas flows through the cavity of the punch 25 and the radial channels 26 from the auxiliary chamber 22 into the external medium (atmosphere), pushing the cut diaphragm outward. Due to the pressure drop on the spool on the left side, it instantly moves from right to left and opens the exhaust openings 8 (see figure 4). Further, the process proceeds by analogy with the operation of the device depicted in figure 1 and figure 2. The technical result is as follows. As mentioned above, the prototype response process is composed of the times T1, T2 and T3. In the present invention, the time T2 disappears, and the entire operation process is performed in time by the value of T1 and T3. Thus, the process of mixing compressed air or other inert high-pressure gas with a flame-retardant powder is accelerated, followed by the discharge of this mixture into the mine working in the form of an air-powder cloud (explosion-proof barrier), i.e. increases the reliability and efficiency of the device for localization of explosions of methane-air mixture and (or) coal dust in the path of propagation of the flame front through the mine.

Claims

1. A device for localizing explosions of methane-air mixture and / or coal dust, including a working chamber, coaxially placed in a hopper filled with flame-retardant powder and covered by an easily destructible diaphragm, a metal remote rod with a receiving shield, characterized in that the tail of the working chamber is equipped with an auxiliary chamber, a capacity smaller than the working chamber, in which a differential spool with a check valve is placed separating these chambers, while in the housing of the auxiliary chamber the central and radial channels, blocked in standby mode, are filled with a sliding sleeve kinematically connected with a remote rod and a receiving shield, and holes (windows) are made on the contour of the sliding sleeve communicating with the external environment (atmosphere) with the possibility of combining them with radial channels when moving sliding clutch to the appropriate amount under the influence on the receiving shield of an air shock wave (external force).

2. Device for localizing explosions of methane-air mixture and / or coal dust, including a working chamber, coaxially placed in a hopper filled with flame-retardant powder and covered with an easily destructible diaphragm, a metal remote rod with a receiving shield, characterized in that in the auxiliary chamber, the tail of the working chamber , a central stepped channel is made, overlapped by a calibrated diaphragm, a pressed sleeve, to which a punch is attached in standby mode, mounted coaxially in a sliding sleeve, cepts a hollow cylinder, which cavity communicates with the exterior (atmosphere) via intersecting it (the cavity) radial channels formed in the housing of the sliding sleeve, kinematically connected with shield sensing the air shock wave (external force).