Устройство для проветривания глубоких карьеров

Реферат

(57) Полезная модель относится к горнодобывающей промышленности, в частности к задачам проветривания глубоких карьеров.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является снижение энергозатратс обеспечением безопасности при длительной эксплуатации, особенно в темное время суток или при наличии тумана, когда осуществляется дежурное освещение устройства для проветривания глубоких карьеров по проводам электрической сети от стороннего источника, например электростанции.

Технический результат достигается тем, что устройство для проветривания глубоких карьеров дополнительно снабжено термогенератором, который состоит из корпуса в виде конца, 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.

Референт: Кобелев Н.С.

МПК Е 21F1/00

Устройство для проветривания глубоких карьеров.

Полезная модель относится к горнодобывающей промышленности, в частности к задачам проветривания глубоких карьеров.

Известно устройство для проветривания глубоких карьеров (см., а.с. 1232819 кл. Е 21 F1/00, 1989 год. Бюл 19), включающее эластичную вытяжную трубу с тороидальными камерами жесткости, расположенными по ее длине и заполненными легким инертным газом, приспособление для перемещения устройства, теплосборник, электронагревательные элементы, закрепленные на опорном каркасе и установленные внутри теплообменника и энергосиловую установку в виде турбины и двигателя-генератора.

Недостатком данного устройства является высокая энергоемкость, обусловленная необходимостью преодоления застойной зоны у входного отверстия вытяжной трубы, особенно, в безветрие и при ненастной погоде (дождь, туман, медленно падающий снег), когда вентилируемый воздух как бы зависает над устройством проветривания, кроме того наблюдается сложность поддерживания в вертикальном положении вытяжной эластичнойтрубы за счет лишь стяжек, особенно при горизонтальном движении воздушных масс, что вызвано как восходящими потоками вентилируемого воздуха, так и ветровой нагрузкой.

Известно устройство для проветривания глубоких карьеров (см., патент РФ 2143076 МПК Е 21 F1/00 Опубл. 20.12.1999 г. Бюл. 35), 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

2

етроколесом в полом валу выполнены выпускные, а на уровне турбины предусмотрены впускные окна.

Недостатком являются непроизводительные энергозатраты, связанные с использованием для дежурного освещения в темное время суток и при туманах энергии из электрических сетей, при этом наличие электропроводов, протянутых по длине эластичной вытяжной трубы, особенно при наличии атмосферных осадков в виде снега, дождя или тумана, может привести к отсырению электрических проводов с последующим возникновением аварийных ситуаций при выполнении горных работ.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является снижение энергозатратс обеспечением безопасности при длительной эксплуатации, особенно в темное время суток или при наличии тумана, когда осуществляется дежурное освещение устройства для проветривания глубоких карьеров по проводам электрической сети от стороннего источника, например электростанции. Решение технической задачи по энергосбережению достигается установкой под верхней тороидальной камерой жесткости термогенератора, который состоит из корпуса в виде конца и комплекта дифференциальных термопар, являющихся источником преобразующих теплоту вентилируемого из глубокого карьера теплого воздуха в электрическую энергию, достаточную для дежурного освещения устройства для проветривания.

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,

3

причем между крыльчаткой и ветроколесом в полом валу выполнены выпускные, а на уровне турбины предусмотрены впускные окна, при этом устройство дополнительно снабжено термогенератором, который состоит из корпуса в виде конца, 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.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для проветривания глубоких карьеров, на фиг.2- суживающийся конус вращения как элемент устройства для проветривания среды, фиг. 3 - термогениратор. 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 23 крыла крыльчатки 12 и профиль верхней поверхности 26 криволинейной полости 11 ветроколеса 10 выполнены дугообразными, т.е. таким образом, что создают при совместном круговом движении, полость 27 в виде суживающегося

4

конуса вращения, ось которого совпадает с осью телескопического полого вала 9.

Устройство для проветривания глубоких карьеров дополнительно снабжено термогенераторном 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 укреплены 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.

Устройство работает следующим образом. Нагретый вентилируемый воздух перемещается по эластичной вытяжной трубе 1 перед выбросом в окружающую среду, омывает внутреннюю 30 поверхность корпуса 29 в виде кольца и контактирует с «горячими» 32концыми 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 термо - ЭДС до 6,96 мВ (см., например, Иванов Г.М. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергоатомиздат, 1984 г - 230 с. Ил). Это позволяет получать напряжение на выходе термоэлектрического генератора 28 в пределах 12-36 В (см., например, Технические основы теплотехники. Теплотехнический эксперемент. Справочник /под. общ. ред. В.М. Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1980 - 560 с., ил), что в полнее 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 тихо вентилирующего воздуха для производства электрической энергии.

Устройство доставляют в зону карьера, нуждающуюся в проветривании и монтируют в ней. Пуск и работа установки в режиме «Проветривание»

5

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 разряжения, 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 показано) позволяет энергию, вырабатываемую ветроколесом 10 аккумулировать и использовать, например, для светового оконтуривания

6

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.

Оригинальность предлагаемой полезной модели заключается в снижении энергозатрат при длительной эксплуатации, особенно в темное время суток, путем использования теплоты вентилируемого воздуха из глубоких карьеров для производства термоэнергетическим генератором электрической энергии в сети дежурного освещения. Упрощает необходимость подачи энергией по электрическим проводам, что не только увеличивает ресурсоемкость проветривания, но и способствует созданию аварийных ситуаций, при наличие увлажнения электропроводки.

Устройство для проветривания глубоких карьеров, 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, отличающееся тем, что 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.