RU2678737C1

RU2678737C1 - Device for air supply to deep open pits

Info

Publication number: RU2678737C1
Application number: RU2018107237A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кобелев; Алексей Сергеевич Емельянов; Владимир Николаевич Кобелев; Евгений Васильевич Павлов; Игорь Васильевич Павлов; Екатерина Юрьевна Шилякова; Павел Андреевич Афанасьев
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2019-01-31

Abstract

FIELD: mining.SUBSTANCE: invention relates to the mining industry, in particular to a device for air supply to deep open pits. Open pit device includes elastic vent-pipe with toroidal stiffness chambers located along its length and filled with a light inert gas, appliance for moving the device, electric heating elements with fixed frame, electric power plant in the form of a turbine and a motor-generator, a heat exchanger made of a shield film, in addition, equipped with a vertical telescopic hollow shaft placed in elastic vent-pipe, on which a wind wheel with curvilinear cavities and a impeller is fixed. In this case, profile of the lower surface of the impeller wing and profile of the upper surface of curved cavity of the wind wheel form a cavity in the form of a tapering cone of rotation, the axis of which coincides with the axis of the telescopic hollow shaft, and between the impeller wing and the wind wheel return ports are made, and at the turbine level, intake ports are provided, and the device is additionally equipped with a thermal generator, which consists of a body in the form of a ring mounted above the upper toroidal stiffness chamber with constantly ventilated air, and a set of differential thermocouples. Outer surface of the vent-pipe with toroidal stiffness chambers is covered with twisted bundles of fine fibrous basalt material, longitudinally stretched from the shielding film of the heat exchanger to the upper toroidal stiffness chamber inclusive.EFFECT: technical result is to maintain normalized energy intensity of ventilation process, to eliminate additional heat losses.1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к задачам проветривания глубоких карьеров. The invention relates to the mining industry, in particular to the tasks of ventilating deep quarries.

Известно устройство для проветривания глубоких карьеров (см. патент РФ на полезную модель №153647, МПК Е21F 1/00, опубл. 27.07.2015), включающее эластичную вытяжную трубу с тороидальными камерами жесткости, расположенными по ее длине и заполненными легким инертным газом, приспособление для перемещения устройства, электронагревательные элементы с опорным каркасом, электросиловую установку в виде турбины и двигателя-генератора, теплообменник, выполненный из экранирующей пленки, кроме того, снабжено вертикальным телескопическим полым валом, размещенным в эластичной вытяжной трубе, на котором укреплено ветроколесо с криволинейными полостями и крыльчаткой, при этом профиль нижней поверхности крыла крыльчатки и профиль верхней поверхности криволинейной полости ветроколеса образуют при совместном движении полость в виде суживающегося конуса вращения, ось которого совпадает с осью телескопического полого вала, причем между крыльчаткой и ветроколесом в полом валу выполнены выпускные, а на уровне турбины предусмотрены впускные окна, кроме того, устройство дополнительно снабжено термогенератором, который состоит из корпуса в виде кольца, установленного над верхней тороидальной камерой жесткости с постоянно омываемой внутренней поверхностью вентилируемым воздухом и комплекта дифференциальных термопар, причем «горячие» концы дифференциальных термопар укреплены на внутренней поверхности корпуса в виде кольца, а «холодные» концы расположены по его внешней поверхности.A device is known for ventilating deep quarries (see RF patent for utility model No. 153647, IPC E21F 1/00, publ. 07.27.2015), including an elastic exhaust pipe with toroidal stiffeners located along its length and filled with a light inert gas, a device for moving the device, electric heating elements with a supporting frame, an electric power plant in the form of a turbine and an engine generator, a heat exchanger made of a shielding film, in addition, is equipped with a vertical telescopic hollow shaft, in an elastic exhaust pipe, on which a wind wheel with curved cavities and an impeller is mounted, while the profile of the lower surface of the wing of the impeller and the profile of the upper surface of the curved cavity of the wind wheel form a joint in the form of a tapering cone of rotation, the axis of which coincides with the axis of the telescopic hollow shaft, moreover, exhaust pipes are made between the impeller and the wind wheel in the hollow shaft, and inlet windows are provided at the turbine level, in addition, the device is additionally equipped with generator, which consists of a housing in the form of a ring mounted above the upper toroidal stiffness chamber with a constantly washed internal surface with ventilated air and a set of differential thermocouples, with the "hot" ends of the differential thermocouples mounted on the inner surface of the housing in the form of a ring, and the "cold" ends are located on its outer surface.

Недостатком является энергоемкость при длительной эксплуатации, обусловленная необходимостью осуществления внеплановых демонтажных работ по замене ветроколеса и крыльчатки из-за интенсивности коррозийного разрушения, в результате кавитационного воздействия парообразующих пузырьков атмосферной и технологической влаги, налипающих на наружные поверхности соответственно лопастей и крыльев.The disadvantage is the energy intensity during long-term operation, due to the need for unscheduled dismantling to replace the wind wheel and impeller due to the intensity of corrosion damage, as a result of cavitation effects of vaporizing bubbles of atmospheric and technological moisture, which adhere to the outer surfaces of the blades and wings, respectively.

Известно устройство для проветривания глубоких карьеров (см. патент РФ на изобретение №2630465, МПК Е21F 1/00, опубл. 08.09.2017. Бюл. №25), включающим эластичную вытяжную трубу с тороидальными камерами жесткости, расположенными по ее длине и заполненными легким инертным газом, приспособление для перемещения устройства, электронагревательные элементы с опорным каркасом, электросиловую установку в виде турбины и двигателя-генератора, теплообменник, выполненный из экранирующей пленки, кроме того, снабжено вертикальным телескопическим полым валом, размещенным в эластичной вытяжной трубе, на котором укреплено ветроколесо с криволинейными полостями и крыльчаткой, при этом профиль нижней поверхности крыла крыльчатки и профиль верхней поверхности криволинейной полости ветроколеса образуют при совместном движении полость в виде суживающегося конуса вращения, ось которого совпадает с осью телескопического полого вала, причем между крыльчаткой и ветроколесом в полом валу выполнены выпускные, а на уровне турбины предусмотрены впускные окна, причем устройство дополнительно снабжено термогенератором, который состоит из корпуса в виде кольца, установленного над верхней тороидальной камерой жесткости с постоянно омываемой внутренней поверхностью вентилируемым воздухом и комплекта дифференциальных термопар, причем «горячие» концы дифференциальных термопар укреплены на внутренней поверхности корпуса в виде кольца, а «холодные» концы расположены по его внешней поверхности, при этом нижняя поверхность крыла крыльчатки и верхняя поверхность ветроколеса покрыты нанообразной стеклоподобной пленкой из оксида тантала, полученной ионно-плазменным методом.A device is known for ventilating deep quarries (see RF patent for invention No. 2630465, IPC E21F 1/00, publ. 08.09.2017. Bull. No. 25), including an elastic exhaust pipe with toroidal stiffeners located along its length and filled with light inert gas, a device for moving the device, electric heating elements with a support frame, an electric power plant in the form of a turbine and an engine generator, a heat exchanger made of a shielding film, in addition, is equipped with a vertical telescopic hollow shaft, placed in an elastic exhaust pipe on which a wind wheel with curved cavities and an impeller is mounted, the profile of the lower surface of the wing of the impeller and the profile of the upper surface of the curved cavity of the wind wheel form a joint in the form of a tapering cone of rotation, the axis of which coincides with the axis of the telescopic hollow shaft, moreover, between the impeller and the wind wheel in the hollow shaft there are exhaust ports, and inlet windows are provided at the level of the turbine, the device being further provided with a generator, which consists of a housing in the form of a ring mounted above the upper toroidal stiffness chamber with constantly washed internal surface with ventilated air and a set of differential thermocouples, the “hot” ends of differential thermocouples mounted on the inner surface of the housing in the form of a ring, and the “cold” ends are located along its outer surface, while the lower surface of the wing of the impeller and the upper surface of the wind wheel are covered with a nano-shaped glass-like film of tantalum oxide, Scientists ion-plasma method.

Недостатком является энергоемкость процесса проветривания, особенно в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации, приводящих к дополнительным электрозатратам на работу электронагревательных элементов из-за сверхнормативных потерь тепла в окружающую среду нагретым вентиляционным воздухом, перемещающимся по эластичной вытяжной трубе.The disadvantage is the energy intensity of the ventilation process, especially in changing weather and climate conditions, leading to additional electrical costs for the operation of electric heating elements due to excessive heat loss to the environment by heated ventilation air moving through an elastic exhaust pipe.

Технической задачей предлагаемого изобретения является поддержание нормированной энергоемкости процесса проветривания глубоких карьеров в условиях изменяющихся погодно-климатических воздействий путем устранения дополнительных потерь тепла нагретым вентилируемым воздухом в окружающую среду за счет покрытия наружной поверхности вытяжной трубы с тороидальными камерами жесткости витыми пучками тонковолокнистого базальтового материала, продольно вытянутого от экранирующей пленки теплообменника до верхней тороидальной камеры жесткости включительно.The technical task of the invention is to maintain the normalized energy intensity of the process of ventilating deep pits under changing weather and climate conditions by eliminating additional heat loss by heated ventilated air into the environment by covering the outer surface of the exhaust pipe with toroidal stiffeners with twisted bundles of thin-fiber basalt material elongated longitudinally from heat exchanger shielding film up to the upper toroidal chamber of the heat exchanger precision inclusive.

Технический результат достигается тем, что устройство для проветривания глубоких карьеров включает эластичную вытяжную трубу с тороидальными камерами жесткости, расположенными по ее длине и заполненными легким инертным газом, приспособление для перемещения устройства, электронагревательные элементы с опорным каркасом, электросиловую установку в виде турбины и двигателя-генератора, теплообменник, выполненный из экранирующей пленки, кроме того, снабжено вертикальным телескопическим полым валом, размещенным в эластичной вытяжной трубе, на котором укреплено ветроколесо с криволинейными полостями и крыльчаткой, при этом профиль нижней поверхности крыла крыльчатки и профиль верхней поверхности криволинейной полости ветроколеса образуют при совместном движении полость в виде суживающегося конуса вращения, ось которого совпадает с осью телескопического полого вала, причем между крыльчаткой и ветроколесом в полом валу выполнены выпускные, а на уровне турбины предусмотрены впускные окна, причем устройство дополнительно снабжено термогенератором, который состоит из корпуса в виде кольца, установленного над верхней тороидальной камерой жесткости с постоянно омываемой внутренней поверхностью вентилируемым воздухом и комплекта дифференциальных термопар, причем «горячие» концы дифференциальных термопар укреплены на внутренней поверхности корпуса в виде кольца, а «холодные» концы расположены по его внешней поверхности, при этом нижняя поверхность крыла крыльчатки и верхняя поверхность ветроколеса покрыты нанообразной стеклоподобной пленкой из оксида тантала, полученной ионно-плазменным методом, при этом наружная поверхность вытяжной трубы с тороидальными камерами жесткости покрыта витыми пучками тонковолокнистого базальтового материала продольно вытянутого от экранирующей пленки теплообменника до верхней тороидальной камеры жесткости включительно.The technical result is achieved by the fact that the device for ventilating deep pits includes an elastic exhaust pipe with toroidal stiffeners located along its length and filled with a light inert gas, a device for moving the device, electric heating elements with a support frame, an electric power plant in the form of a turbine and an engine generator , the heat exchanger made of a shielding film, in addition, is equipped with a vertical telescopic hollow shaft placed in an elastic exhaust pipe on which a wind wheel with curved cavities and an impeller is mounted, while the profile of the lower surface of the wing of the impeller and the profile of the upper surface of the curved cavity of the wind wheel form a joint in the form of a tapering cone of rotation, the axis of which coincides with the axis of the telescopic hollow shaft, between the impeller and exhaust wheels are made in the hollow shaft, and inlet windows are provided at the turbine level, and the device is additionally equipped with a thermal generator, which consists of a case in the form of a ring mounted above the upper toroidal stiffening chamber with a constantly washed inner surface with ventilated air and a set of differential thermocouples, the "hot" ends of the differential thermocouples mounted on the inner surface of the housing in the form of a ring, and the "cold" ends are located on its outer surface, while the lower surface of the wing of the impeller and the upper surface of the wind wheel are covered with a nano-shaped glass-like film of tantalum oxide obtained by the ion-plasma method, When this outer surface of the exhaust pipe with toroidal chambers stiffness coated basalt twisted bundles of fine fiber material on a longitudinally elongated shielding film heat exchanger to the upper toroidal chamber stiffness inclusive.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для проветривания глубоких карьеров, на фиг. 2 – суживающийся конус вращения как элемент устройства для проветривания среды, на фиг. 3 – термогенератор, на фиг. 4 – нижняя поверхность крыла крыльчатки, покрытая нанообразной стеклоподобной пленкой из оксида тантала, на фиг. 5 – верхняя поверхность криволинейной лопасти ветроколеса, покрытая нанообразной стеклоподобной пленкой из оксида тантала, на фиг. 6 – расположение витых пучков тонковолокнистого базальтового материала, продольно вытянутых по наружной поверхности вытяжной трубы.In FIG. 1 is a schematic diagram of a device for ventilating deep pits; FIG. 2 - a tapering cone of rotation as an element of a device for airing the medium, in FIG. 3 - thermogenerator, in FIG. 4 - the lower surface of the wing of the impeller covered with a nano-shaped glass-like film of tantalum oxide, in FIG. 5 - the upper surface of the curved blade of the wind wheel, covered with a nano-shaped glass-like film of tantalum oxide, in FIG. 6 - the location of the twisted bundles of fine fiber basalt material, elongated longitudinally on the outer surface of the exhaust pipe.

Устройство для проветривания глубоких карьеров содержит вытяжную трубу 1 с тороидальными камерами 2,расположенными по ее длине и заполненными легким инертным газом, энергосиловую установку 3, выполненную в виде двигателя-генератора 4 и турбины 5, распредпункт 6, а также электронагревательные элементы 7, закрепленные на сборном опорном каркасе 8, вертикальный телескопический полый вал 9, на котором укреплено ветроколесо 10 с криволинейными полостями 11 и крыльчаткой 12. В приспособлении для перемещения устройства в виде самоходного шасси 13 посредством стяжек 14 закреплен фигурный сегмент 15, связанный системой тросов с экранирующей пленкой 16 теплообменника, жестко скрепленного с тороидальной камерой 2 вытяжной трубы 1. При этом тороидальная камера 17, расположенная у основания вытяжной трубы 1, установлена соосно турбине 5 и снабжена клапаном 18 давления. А последняя камера жесткости 19 имеет аварийный клапан 20 и натяжные тросы 21 с крепежными кольцами 22. Опорный каркас 8 с нагревательными элементами 7 размещен внутри камеры 12. Вертикальный телескопический полый вал 9 размещен в эластичной вытяжной трубе 1 и своим основанием укреплен (не показано) к самоходному шасси 9 и имеет впускные окна 23 на уровне турбины 5, а выпускные окна 24 расположены между крыльчаткой 12 и ветроколесом 10, при этом профиль нижней поверхности 25 крыла крыльчатки 12 и профиль верхней поверхности 26 криволинейной лопасти 11 ветроколеса 10 выполнены дугообразными, т.е. таким образом, что создают при совместном круговом движении полость 27 в виде суживающегося конуса вращения, ось которого совпадает с осью телескопического полого вала 9.A device for ventilating deep pits contains a chimney 1 with toroidal chambers 2 located along its length and filled with a light inert gas, a power plant 3 made in the form of an engine generator 4 and turbine 5, distribution unit 6, as well as electric heating elements 7, mounted on prefabricated support frame 8, a vertical telescopic hollow shaft 9, on which a wind wheel 10 with curved cavities 11 and an impeller 12 is mounted. In the device for moving the device in the form of a self-propelled chassis 13 pos COROLLARY tie 14 is fastened shaped segment 15 associated with the cable system shading film 16 heat exchanger is rigidly fastened to the toroidal chamber 2 the exhaust pipe 1. In this case, the toroidal chamber 17, located at the base of the exhaust pipe 1 is mounted coaxially to the turbine 5 and is provided with a pressure valve 18. And the last stiffening chamber 19 has an emergency valve 20 and tension cables 21 with fixing rings 22. A support frame 8 with heating elements 7 is placed inside the chamber 12. A vertical telescopic hollow shaft 9 is placed in an elastic exhaust pipe 1 and fixed to its base (not shown) to self-propelled chassis 9 and has inlet windows 23 at the level of the turbine 5, and the outlet windows 24 are located between the impeller 12 and the wind wheel 10, while the profile of the lower surface 25 of the wing of the impeller 12 and the profile of the upper surface 26 of the curved blade 11 of the wind okoles 10 are made arcuate, i.e. so that they create a joint circular motion of the cavity 27 in the form of a tapering cone of rotation, the axis of which coincides with the axis of the telescopic hollow shaft 9.

Устройство для проветривания глубоких карьеров дополнительно снабжено термогенератором 28, который состоит из корпуса 29 в виде кольца, установленного над тороидальной камерой жесткости 19 с постоянно омываемой внутренней 30 поверхностью вентилируемым воздухом и комплекта дифференциальных термопар 31, укрепленных на внутренней 30 поверхности корпуса 29 в виде кольца, а холодные 33 концы расположены по его внешней поверхности 34, т.е. контактируют с воздухом окружающей среды. Нижняя поверхность 25 крыла крыльчатки 12 и верхняя поверхность 26 ветроколеса 10 покрыты нанообразной стеклоподобной пленкой, соответственно 35 и 36. Наружная поверхность 37 вытяжной трубы 1 с тороидальными камерами жесткости 2 покрыта витыми пучками 38 тонковолокнистого базальтового материала, продольно вытянутого от экранирующей пленки 16 теплообменника до верхней тороидальной камеры жесткости 19 включительно.The device for ventilating deep pits is additionally equipped with a thermogenerator 28, which consists of a ring-shaped housing 29 mounted over a toroidal stiffness chamber 19 with constantly ventilated internal surface 30 and a set of differential thermocouples 31 mounted on the inner 30 of the surface of the housing 29 in the form of a ring, and the cold 33 ends are located on its outer surface 34, i.e. in contact with ambient air. The lower surface 25 of the wing of the impeller 12 and the upper surface 26 of the wind wheel 10 are coated with a nano-shaped glass-like film 35 and 36, respectively. The outer surface 37 of the exhaust pipe 1 with toroidal stiffeners 2 is covered with twisted bundles 38 of thin-fiber basalt material elongated longitudinally from the shielding film 16 of the heat exchanger to the upper toroidal stiffness chamber 19 inclusive.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Наличие в течение суток изменения температуры окружающей среды, особенно наряду с атмосферными осадками, приводит к интенсификации тепловых потерь, нагреваемого электронагревательными элементами 7 вентилируемого воздуха через наружную поверхность 37 вытяжной трубы 1, что требует дополнительных энергозатрат для поддержания заданного температурного режима вентилируемого воздуха и, соответственно, эффективной работы устройства для проветривания глубоких карьеров.The presence during the day of a change in ambient temperature, especially along with precipitation, leads to an intensification of heat loss heated by electric heating elements 7 of ventilated air through the outer surface 37 of the exhaust pipe 1, which requires additional energy consumption to maintain a given temperature regime of ventilated air and, accordingly, effective operation of the device for ventilating deep quarries.

Выполнение покрытия витыми пучками 38 тонковолокнистого базальтового материала наружной поверхности 37 вытяжной трубы 1 тороидальными камерами 2, расположенными по ее длине, обеспечивает не только тепловую защиту от потери тепла в окружающую среду, но и при расположении витых пучков 38 продольно вытянутыми от экранирующей пленки 16 теплообменника до верхней тороидальной камеры жесткости 19 включительно осуществляет аккумулирование тепловой энергии (см., например, Волокнистые материалы из базальтов Украины. – Киев: Техника, 1971. – 76 с., ил.).Coating twisted bundles 38 of thin-fiber basalt material on the outer surface 37 of the exhaust pipe 1 with toroidal chambers 2 located along its length provides not only thermal protection against heat loss to the environment, but also when the twisted bundles 38 are longitudinally elongated from the heat-shielding film 16 to the upper toroidal stiffening chamber 19 inclusively accumulates thermal energy (see, for example, Fibrous materials from basalts of Ukraine. - Kiev: Tekhnika, 1971. - 76 p., ill.).

Следовательно, теплота, по мере движения по вытяжной трубе 1 потока вентилируемого воздуха, нагретого электронагревательными элементами 7 не только передает через наружную поверхность 37 витыми пучками 38, но и в связи их расположения продольно вытянутыми от экранирующей пленки 16 теплообменника до верхней тороидальной камеры жесткости 19, аккумулируется в покрытии тонковолокнистом базальтовом материале.Therefore, the heat, as the ventilated air stream heated by electric heating elements 7 moves along the chimney 1, not only transfers through the outer surface 37 by twisted beams 38, but also due to their location longitudinally elongated from the heat-shielding film 16 to the upper toroidal stiffening chamber 19, accumulates in the coating with a thin-fiber basalt material.

Когда наблюдается понижение температуры окружающей среды вследствие изменения в течение суток под воздействием атмосферных осадков и/или временных переходов: утро, день, вечер, ночь, а так же с наличием солнечной радиации или без нее. Теплота саккумулированная в покрытии из витых пучков 38 тонковолокнистого базальтового материала возвращается через наружную поверхность 37 вентилируемому воздуху, поддерживая заданный температурный режим.When there is a decrease in ambient temperature due to changes during the day under the influence of precipitation and / or temporary transitions: morning, day, evening, night, as well as with or without solar radiation. The heat accumulated in the coating of twisted bundles 38 of thin-fiber basalt material is returned through the outer surface 37 to the ventilated air, maintaining a predetermined temperature regime.

В результате, устраняется необходимость дополнительного нагревания вентилируемого воздуха электронагревательными элементами 7 при изменяющихся воздействиях окружающей среды на устройство проветривания глубоких карьеров, что поддерживает нормированную энергоемкость ее при длительной эксплуатации.As a result, the need for additional heating of the ventilated air with electric heating elements 7 is eliminated under changing environmental influences on the ventilation device of deep pits, which supports its normalized energy consumption during long-term operation.

Специфика работы горнодобывающей промышленности, особенно на глубоких карьерах, обусловлена наличием высокой концентрации загрязняющих твердых частиц в окружающей среде, которые наряду с каплеобразными частицами атмосферной и технологической влаги являются ядрами конденсации водяного пара, налипающего в виде паровых пузырьков на внешнюю поверхность крыла крыльчатки 12, так и ветроколеса 10, что приводит к их коррозийному разрушению.The specifics of the mining industry, especially in deep quarries, is due to the presence of a high concentration of polluting solid particles in the environment, which, along with droplet-like particles of atmospheric and technological moisture, are the condensation nuclei of water vapor, which stick in the form of steam bubbles on the outer surface of the wing of the impeller 12, and wind wheels 10, which leads to their corrosion destruction.

При этом налипание паровых пузырьков на нижнюю поверхность 25 крыла крыльчатки 12 и на верхнюю поверхность 26 криволинейной полосы 11 ветроколеса 10 приводит к интенсификации их коррозийного разрушения.Moreover, the adhesion of vapor bubbles on the lower surface 25 of the wing of the impeller 12 and on the upper surface 26 of the curved strip 11 of the wind wheel 10 leads to an intensification of their corrosion damage.

Это обусловлено тем, что вокруг ветроколеса 10 в процессе совместного вращения с крыльчаткой 12 образуется зона разрежения и здесь в месте «схлопывания» паровых пузырьков резко снижается давление. В результате наблюдается кавитационное разрушение (см., например, стр. 38, Попов В.М. Водоотливные установки / Справочное пособие. – М.: Недра, 1990. – 254 с., ил.) материала ветроколеса 10 и крыльчатки 12, что и требует последующего внепланового ремонта и, как следствие, возрастание энергоемкости эксплуатации устройства для проветривания глубоких карьеров.This is due to the fact that a rarefaction zone is formed around the wind wheel 10 in the process of joint rotation with the impeller 12, and here the pressure sharply decreases in the place of “collapse” of steam bubbles. As a result, cavitation destruction is observed (see, for example, page 38, Popov V.M. Drainage plants / Reference manual. - M .: Nedra, 1990. - 254 pp., Ill.) Of the material of the wind wheel 10 and the impeller 12, which and requires subsequent unscheduled repairs and, as a consequence, an increase in the energy intensity of the operation of the device for ventilating deep quarries.

При покрытии нижней поверхности 25 крыла крыльчатки 12 и верхней поверхности 26 ветроколеса 10 нанообразной стеклоподобной пленкой, соответственно 35 и 36, образовавшиеся паровые пузырьки скользят без укрепления и «схлопывания» (см., например, Литвинова В.А., Саврук Е.Н. Наноразмерные пленки оксида тантала, полученные ионно-плазменным методом // Сборник трудов региональной научно-практической конференции «Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве, растениеводстве и экономике». – Томск: ТСЧХ НГАУ, Вып. 12, 2010. – с. 299-301) и сбрасывания в окружающую среду. Следовательно, устранение условия образования кавитационного разрушения материала ветроколеса 10 и крыльчатки 12 приводит к появлению надежности работы устройства.When covering the lower surface 25 of the wing of the impeller 12 and the upper surface 26 of the wind wheel 10 with a nano-shaped glass-like film, 35 and 36, respectively, the formed vapor bubbles glide without strengthening and “collapse” (see, for example, Litvinova V.A., Savruk E.N. Nanoscale films of tantalum oxide obtained by the ion-plasma method // Proceedings of the regional scientific-practical conference "Modern problems and achievements of agricultural science in animal husbandry, crop production and the economy." - Tomsk: TSCH NGAU, Issue 12, 2010. - p. 299 -301) and Sat spills into the environment. Therefore, the elimination of the conditions for the formation of cavitation destruction of the material of the wind wheel 10 and the impeller 12 leads to the appearance of the reliability of the device.

Нагретый вентилируемый воздух перемещается по эластичной вытяжной трубе 1 перед выбросом в окружающую среду, омывает внутреннюю поверхность 30 корпуса 29 в виде кольца и контактирует с «горячими» 32 концами дифференциальных термопар 31. Одновременно «холодные» 33 концы дифференциальных термопар 31 конвертируют с холодным воздухом окружающей среды, в результате, при использовании в качестве термопар, например, хромель – капель возникает термоЭДС до 6,96 мВ (см., например, Иванов Г.М. Теплотехнические измерения и приборы. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 230 с., ил.). Это позволяет получать напряжение на выходе термоэлектрического генератора 28 в пределах 12-36 В (см., например, Технические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник / под общ. ред. В.М. Зорина. – М.: Энергоатомиздат, 1980. – 560 с., ил.), что вполне достаточно для дежурного освещения устройства для проветривания глубоких карьеров в ночное время или при наличии тумана. В результате обеспечивается энергосберегающая эксплуатация устройства для проветривания глубоких карьеров, путем устранения необходимости использования подачи энергии для дежурного освещения из электрических сетей. Кроме того, в условиях образования тумана возрастает вероятность увлажнения электрических проводов протянутых по длине эластичной вытяжной трубы, все это устраняется при помощи термоэнергетического генератора, использующего тепло вентилирующего воздуха для производства электрической энергии.The heated ventilated air moves through the elastic exhaust pipe 1 before being discharged into the environment, washes the inner surface 30 of the housing 29 in the form of a ring, and contacts the “hot” 32 ends of the differential thermocouples 31. At the same time, the “cold” 33 ends of the differential thermocouples 31 are converted with the cold air of the surrounding environment, as a result, when using chromel drops as thermocouples, for example, thermoelectric power up to 6.96 mV appears (see, for example, Ivanov G.M. Thermotechnical measurements and instruments. - M .: Energoatomizdat, 1984. - 230 p., Ill.). This allows you to get the voltage at the output of the thermoelectric generator 28 within 12-36 V (see, for example, Technical fundamentals of heat engineering. Thermotechnical experiment. Handbook / edited by V.M. Zorin. - M.: Energoatomizdat, 1980. - 560 s., Ill.), Which is quite enough for emergency lighting of the device for ventilating deep quarries at night or in the presence of fog. As a result, energy-saving operation of the device for ventilating deep pits is ensured by eliminating the need to use power supply for emergency lighting from electrical networks. In addition, under conditions of fog formation, the likelihood of moistening the electric wires stretched along the length of the elastic exhaust pipe increases, all this is eliminated with the help of a thermoenergy generator that uses the heat of ventilating air to produce electric energy.

Устройство доставляют в зону карьера, нуждающуюся в проветривании, и монтируют в ней. Пуск и работа установки в режиме «Проветривание» осуществляют следующим образом. Через клапан 18 давления сжатый воздух заполняет тороидальную камеру 17, расположенную у основания трубы 1 до выбранных для режима работы размеров. В вытяжную трубу 1 подают инертный газ, заполняющий камеры 2 жесткости, приводя, таким образом, вытяжную трубу 1 в вертикальное рабочее положение. Одновременно полый вал 9 телескопически выдвигается, поднимая синхронно с вытяжной трубой 1 ветроколесо 10 и крыльчатку 12. От внешней электросети распредпункт 6 включает электронагревательные элементы 7 и двигатель 4 электросиловой установки 3, который приводит в движение турбину 5, перемещающую поток воздуха по вытяжной трубе снизу вверх. Часть вентилируемого воздуха на уровне турбины 5 поступает во впускные окна 23 полого телескопического вала 9, и он перемещается внутри вала 9, после чего выбрасывается через выпускные окна 24 в полость 27, которая выполнена в виде суживающегося конуса вращения. В результате движения части потока вентилируемого воздуха по суживающемуся конусу 27 изменяется его скорость и наблюдается скоростной перепад между основной массой вентилируемого воздуха, выходящего из отверстия вытяжной трубы 1, и части вентилируемого воздуха, выходящего из полости 27. Это приводит к образованию вокруг ветроколеса 10 зоны разрежения, которая в конечном итоге способствует увеличению скорости движения вентилируемого потока воздуха, движущегося по вытяжной трубе 1. По достижении потоком вентилируемого воздуха постоянной скорости по всей высоте вытяжной трубы 1, т.е. при наступлении стационарного режима движения, турбину 5 выключают и открывают клапан 18 тороидальной камеры 17. Давление воздуха в тороидальной камере 17 падает, ее стенки под действием подъемной силы смыкаются, обеспечивая максимальную ширину входного отверстия на уровне турбины 5. По мере естественного прогревания воздуха под экранирующей пленкой 16 от солнечной энергии на распредпункте 6 последовательно автоматически отключаются обогреватели, после чего установка работает в автономном режиме (используя энергию, вырабатываемую вращающимся ветроколесом 10, солнечную энергию и в зависимости от климатических зон геотермальное тепло) на проветривание. Связь ветроколеса 10 с электросиловой установкой 3 (не показана) позволяет энергию, вырабатываемую ветроколесом 10, аккумулировать и использовать, например, для светового оконтуривания устройства для проветривания в ночное время или в условиях плохой видимости, а также частично в качестве покрытия энергозатрат на выработку сжатого воздуха или откачку дренажных вод из карьера и т.д.The device is delivered to the quarry area in need of ventilation, and mounted in it. The start-up and operation of the installation in the “Airing” mode is as follows. Through the pressure valve 18, compressed air fills the toroidal chamber 17 located at the base of the pipe 1 to the dimensions selected for the operating mode. An inert gas is fed into the chimney 1, filling the stiffening chambers 2, thereby bringing the chimney 1 to a vertical working position. At the same time, the hollow shaft 9 is telescopically extended, lifting the wind wheel 10 and the impeller 12 synchronously with the exhaust pipe 1. From the external power supply network, distribution point 6 includes electric heating elements 7 and an electric power plant 3 engine 4, which drives a turbine 5 that moves the air flow through the exhaust pipe from bottom to top . Part of the ventilated air at the level of the turbine 5 enters the inlet windows 23 of the hollow telescopic shaft 9, and it moves inside the shaft 9, after which it is ejected through the outlet windows 24 into the cavity 27, which is made in the form of a tapering cone of rotation. As a result of the movement of part of the ventilated air flow along the tapering cone 27, its speed changes and a speed difference is observed between the bulk of the ventilated air exiting the exhaust pipe 1 and part of the vented air exiting the cavity 27. This leads to the formation of a rarefaction zone around the wind wheel 10 , which ultimately helps to increase the speed of the ventilated air stream moving through the exhaust pipe 1. Upon reaching a constant flow of ventilated air scab over the entire height of the exhaust pipe 1, i.e. when the stationary mode of motion sets in, the turbine 5 is turned off and the valve 18 of the toroidal chamber 17 is opened. The air pressure in the toroidal chamber 17 drops, its walls are closed by the lifting force, providing a maximum inlet width at the level of the turbine 5. As the air warms up naturally under the screen film 16 from solar energy on the distribution point 6 sequentially automatically turn off the heaters, after which the installation operates in standalone mode (using the energy generated by rotating with 10 wind wheels, solar energy and, depending on the climatic zones, geothermal heat) for ventilation. The connection of the wind wheel 10 with an electric power plant 3 (not shown) allows the energy generated by the wind wheel 10 to be accumulated and used, for example, for light contouring of a device for ventilation at night or in conditions of poor visibility, and also partially as a cover for energy consumption for the production of compressed air or pumping drainage water from a quarry, etc.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в поддержании нормированных энергозатрат на нагрев вентилируемого воздуха в условиях изменяющихся температурных воздействиях окружающей среды, путем устранения тепловых потерь при его движении по вытяжной трубе, за счет покрытия наружной поверхности с тороидальными камерами жесткости витыми пучками тонковолокнистого базальтового материала, продольно вытянутого от экранирующей пленки теплообменника до верхней тороидальной камеры включительно.The originality of the invention lies in the maintenance of normalized energy consumption for heating ventilated air under conditions of changing temperature influences of the environment, by eliminating heat losses during its movement along the exhaust pipe, by coating the outer surface with toroidal stiffeners with twisted bundles of thin-fiber basalt material elongated longitudinally from the shielding heat exchanger films up to and including the upper toroidal chamber.

Claims

A device for ventilating deep pits containing an elastic exhaust pipe with toroidal stiffening chambers located along its length and filled with a light inert gas, a device for moving the device, electric heating elements with a support frame, an electric power plant in the form of a turbine and an engine generator, a heat exchanger made of the shielding film, in addition, is equipped with a vertical telescopic hollow shaft, placed in an elastic exhaust pipe, on which a wind wheel with cr with curved cavities and an impeller, while the profile of the lower surface of the wing of the impeller and the profile of the upper surface of the curved cavity of the wind wheel form a cavity in the form of a tapering cone of rotation, the axis of which coincides with the axis of the telescopic hollow shaft, and the exhaust shaft is made between the impeller and the wind wheel in the hollow shaft and at the turbine level inlet windows are provided, the device being further provided with a thermal generator, which consists of a housing in the form of a ring mounted above an upper toroidal stiffening chamber with constantly washed internal surface with ventilated air, and a set of differential thermocouples, moreover, the “hot” ends of the differential thermocouples are mounted on the inner surface of the body in the form of a ring, and the “cold” ends are located on its outer surface, while the lower surface of the impeller wing and the upper surface of the wind wheel are covered with a nano-shaped glass-like film of tantalum oxide obtained by the ion-plasma method, characterized in that the outer surface The exhaust pipe with toroidal stiffening chambers is covered with twisted bundles of thin-fiber basalt material elongated longitudinally from the heat exchanger shielding film to the upper toroidal stiffness chamber inclusively.