Труба для шахтного вентиляционного трубопровода
Полезная модель относится к вентиляции шахт или туннелей и может быть использована в трубопроводе, как при нагнетательном, так и при всасывающем проветривании горных выработок и промышленных объектов. Задачей полезной модели является создание трубы, обладающей высокой прочностью, герметичностью, при эксплуатации в агрессивной среде, характерной для условий эксплуатации шахтного вентиляционного трубопровода. Для решения поставленной задачи предложена труба для шахтного вентиляционного трубопровода, которая выполнена из цельнотканого рукава, в сечении имеющего форму восьмерки с перемычкой, разделяющей петли восьмерки, при этом размер одной петли восьмерки рукава, используемой для размещения троса подвеса трубы, меньше другой и имеет воздухонепроницаемое покрытие, нанесенное с внешней стороны, а другая петля восьмерки рукава имеет двустороннее воздухонепроницаемое покрытие, в виде единой монолитной структуры.
Полезная модель относится к вентиляции шахт или туннелей и может быть использована в трубопроводе, как при нагнетательном, так и при всасывающем проветривании горных выработок и промышленных объектов.
Известно резинотканевое рукавное изделие, изготовленное но способу (Патент РФ на изобретение №2096178, опубл. 20.11.1997 г. в БПИМ №32, стр.190, МПК6: B 29 D 23/00), заключающемуся в обрезинивании тканевой рукавной заготовки с двух сторон резиновыми полотнами с последующей вулканизацией на прессе.
Изделие, изготовленное данным способом, имеет гибкую конструкцию и обладает высокой прочностью.
При этом, такие свойства как повышенная горючесть и большой вес, делают невозможным его использование в условиях шахты.
Известна труба, изготовленная по способу (Заявка на патент РФ №2002121101, опубл. 27.03.2004 г. в БИПМ №9, стр.318, МПК7 : B 29 D 23/00), включающему формование полиэтиленовой трубчатой заготовки, ее калибрование с охлаждением и армирование намоткой и полимеризацией волокнистого материала со связующим. Труба, изготовленная таким способом, обладает высокой прочностью. Однако, учитывая, что полиэтилен обладает большой горючестью и сильно электризуется, использовать такие трубы недопустимо в условиях шахты.
Известна труба, изготовленная методом сварки токами высокой частоты из ткани для вентиляционных труб (Патент РФ на изобретение №2104345, опубл. 10.02.1998 г. в БИПМ №4, стр.315-316, MПK6: D 03 D 1/00), имеющая полимерное покрытие и содержащая основные и уточные нити, переплетенные между собой с образованием ячеек. Ткань, в которой использовано полимерное покрытие, обладает повышенной герметичностью, адгезиониой прочностью.
Однако, учитывая, что труба изготавливается путем продольного шовного соединения кромок ткани, методом сварки токами высокой частоты, то для трубы характерно достаточно низкое соотношение прочности шва к прочности материала. Продольные сварные швы, обладая низкой прочностью, очень часто расходятся при эксплуатации.
Для установки элементов крепления к трубе прикрепляют дополнительно согнутую пополам полоску ткани в виде гребешка.
При этом шов, которым прикрепляется полоска для элементов крепления, является дополнительным источником снижения прочности готового изделия.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является вентиляционная труба (Авторское свидетельство №1430546, опубл. 19.12.1986 г. в Бюл. №38, стр.126), включающая гибкую воздухонепроницаемую оболочку, выполненную из свернутой по спирали тканевой полосы, кромки которой склеиваются или свариваются внахлест, образую спиралевидный соединительный шов, и размещенный в соединительном шве гибкий армирующий элемент. Трубы, имеющие соединительный шов, обладают достаточно низким соотношением прочности шва к прочности материала. Продольные сварные швы, обладая низкой прочностью, очень часто расходятся при запуске и во время эксплуатации.
При этом необходимо отметить, что ткань покрыта воздухонепроницаемой оболочкой только с внешней стороны, которая испытывает воздействие агрессивной внешней среды, характерной для шахт. При повреждении внешней оболочки нарушается герметичность всей трубы. Наличие армирующего элемента, обеспечивая продольную жесткость трубы, улучшает аэродинамические свойства трубы. Однако, армирующий элемент, устанавливаемый в соединительный шов, может привести к нарушению герметичности трубы при ее изготовлении. Дополнительные нагрузки на шов снижают его прочность, который может разойтись во время эксплуатации, что приведет к утечке воздуха через образовавшиеся щели в трубе.
Для установки элементов крепления к трубе необходимо прикрепить дополнительно согнутую пополам полоску ткани в виде гребешка. При этом шов, которым прикрепляется полоска для элементов крепления, является дополнительным источником снижения прочности.
Задачей полезной модели является создание трубы, обладающей высокой прочностью, герметичностью, при эксплуатации в агрессивной среде.
Решить поставленную задачу возможно при использовании заявляемой полезной модели, в которой труба для шахтного вентиляционного трубопровода, выполнена из цельнотканого рукава, в сечении имеющего форму восьмерки с перемычкой, разделяющей петли восьмерки, при этом размер одной петли восьмерки рукава, используемой для размещения троса подвеса трубы, меньше другой и имеет воздухонепроницаемое покрытие, нанесенное с внешней стороны, а другая петля восьмерки рукава имеет двустороннее воздухонепроницаемое покрытие, в виде единой монолитной структуры.
Благодаря выполнению трубы из цельнотканого рукава, в отличие от прототипа, имеющего соединительный шов, она обладает более высокой прочностью и герметичностью.
Выполнение трубы из цельнотканого рукава в форме восьмерки с перемычкой, разделяющей петли восьмерки, исключило необходимость дополнительного прикрепления полоски, в виде гребешка, для размещения троса и установки элементов крепления, что значительно повысило прочность и герметичность и упростило технологию изготовления трубы. Выполнение трубы из цельнотканого рукава упростило технологию создания двустороннего воздухонепроницаемого покрытия. Двустороннее воздухонепроницаемое покрытие обеспечивает высокую герметичность, прочность при эксплуатации, так как при разрушении внешнего слоя покрытия при работе в агрессивной среде в условиях шахты герметичность не будет нарушена благодаря наличию внутреннего слоя, который не контактирует непосредственно с внешней средой.
Возможность изготовления трубы, одна часть которой используется для размещения троса, другая для установки элементов крепления, упрощает технологию, так как в едином технологическом цикле можно обеспечить необходимые размеры отдельных частей рукава, для размещения металлического троса и сквозных отверстий под люверсы для элементов крепления.
Использование нитей из полиамидных или полиэфирных волокон, обладающих малым весом при высокой прочности, позволяет повысить прочность изделия, не утяжеляя его.
При этом из таких нитей можно ткать рукав способом полотняного переплетения с образованием ячеек, что позволяет достаточно быстро произвести сквозную пропитку рукава.
Наличие перемычки, разделяющей петли восьмерки и имеющей сквозную пропитку, позволило в ней выполнить сквозные отверстия под люверсы, способные выдерживать большие нагрузки, которые испытывают устанавливаемые в них элементы крепления при эксплуатации.
Получение внутренней оболочки экструзионным способом с последующим отверждением обеспечивает простоту и технологичность изготовления трубы, так как заготовку из пленки поливниилхлорида можно сделать заранее, а в процессе изготовления трубы использовать уже готовую заготовку.
Использование оболочки из поливинилхлорида и наружной пропитки, изготовленной в виде водной эмульсии поливинилхлорида, позволяет при плавлении соединить два слоя в единую монолитную структуру и получить после отверждения воздухонепроницаемое покрытие, как с внешней, так и с внутренней стороны трубы.
Учитывая, что поливинилхлорид не поддерживает горение и относится к самозатухающим материалам, то использование внутренней оболочки из поливииилхлорида и материала наружной пропитки, изготовленной в виде водной эмульсии поливинилхлорида, обеспечивает высокий уровень огнестойкости, что является важным параметром при использовании трубы в условиях шахты.
Далее приводится пример конкретного выполнения конструкции трубы для шахтного вентиляционного трубопровода. На фиг.1 схематично представлена конструкция трубы. На фиг.2 схематично представлена технология изготовления трубы. Труба, представленная на фиг.1, состоит из цельнотканого рукава 1 в форме восьмерки, с воздухонепроницаемым покрытием, состоящей из петли малого диаметра 1.1, перемычки 1.2, петли большого диаметра 1.3; металлический трос 2, который не позволяет провисать трубе; люверсы 3, установленные в сквозные отверстия, выполненные по всей длине перемычки рукава 1.
Трубу изготавливают следующим образом (см. фиг.2). Предварительно, изготавливают для рукава 1 тканую заготовку способом полотняного переплетения нитей из полиэфирного волокна с образованием ячеек на плоскоткацком станке в форме восьмерки, состоящей из петли 1.1 малого диаметра 20 мм, перемычки 1.2, разделяющей петли восьмерки шириной 10 мм. и петли 1.3 большого диаметра 500 мм. (а может быть изготовлена диаметром 600, 800, 1000, 1200 мм.), длиной 50 м. (в зависимости от требования условий эксплуатации тканая заготовка может быть изготовлена длиной 20-100 м.)
Отдельно экструзионным методом изготавливают оболочку из поливинилхлорида таких же размеров, как петля 1.3 тканой заготовки для рукава 1 и помещают ее внутрь тканой заготовки, тщательно расправляя ее по длине и ширине тканой заготовки. Затем, тканую заготовку для рукава 1 с помещенной внутрь оболочкой из поливинилхлорида, уплощая и разравнивая с помощью вальцов 4, располагают на столе 5, с которого с помощью погружного ролика 6 протягивают через находящийся в емкости 7 раствор пропитки в виде водной эмульсии поливинилхлорида, которая пропитывает насквозь тканую заготовку рукава 1, при этом внутренняя поверхность оболочки из поливинилхлорида остается сухой. Излишки эмульсии поливинилхлорида удаляются отжимными вальцами 8 и сливаются в емкость 7. После отжима заготовка рукава 1 подается в туннель 9 с инфракрасными нагревателями, оборудованный устройством вытяжной вентиляции 10.
Одновременно внутрь заготовки под небольшим давлением 400-500 Па подается воздух от вентилятора (на фиг.2 не показан), что позволяет равномерно раздуть оболочку из поливинилхлорида и прижать ее к поверхности пропитаной тканой заготовки рукава 1. В туннеле с инфракрасными нагревателями 9 заготовка рукава 1 нагревается до температуры плавления поливинилхлорида, происходит полимеризация пропиточного состава и прочное однородное соединение оболочки из поливинилхлорида рукава 1 и внешней пропитки, за счет чего оболочка рукава 1 и пропитка образуют единую монолитную структуру. Испарения из зоны нагрева удаляются с помощью устройства вытяжной вентиляции 10. Изготовленную трубу 1 охлаждают на воздухе и производят контроль качества.
Затем в перемычке 1.2, разделяющей петли восьмерки, рукава 1 выполняют сквозные отверстия и устанавливают люверсы 3, после чего в петлю 1.1 меньшего размера вдевают металлический трос 2.
Таким образом, благодаря использованию бесшовной конструкции трубы, в виде цельнотканого рукава, в сечении имеющего форму восьмерки, с двусторонним воздухонепроницаемым покрытием, в виде единой монолитной структуры,
удалось обеспечить изделию высокую прочность, герметичность при эксплуатации в агрессивной среде, что подтверждено проведенными испытаниями. При испытании выявлено:
- при испытательном давлении 1500 даПа в течение 10 мин. Дефектов не наблюдалось, геометрические параметры в норме, так, например, кручение составило 10 град/10 м, при нормируемом значении 30, что подтверждает высокую прочность изделия;
- воздухопроницаемость при давлении 1000 даПа составила 0,4 дм 3, при нормируемом показателе - 4,5 дм3 , что подтверждает высокую герметичность изделия.
Для изделия характерно высокий уровень пожаробезопасности и низкое поверхностное электростатическое сопротивление:
- горючесть, определяемая в соответствии с ГОСТ 12.1.044 по показателю «кислородный индекс» - 30,2% при нормированном значении 28,0%;
- поверхностное электростатическое сопротивление составило 2,5×1080м при нормированном пределе 3×108.
Использование труб, обладающих такими параметрами, повышает безопасность ведения проходческих работ в горных выработках по газопылевым факторам, ликвидирует факты воспламенения и взрывов метана и пыли, создает нормальные климатические условия в призабойных пространствах и выработках в целом.
1. Труба для шахтного вентиляционного трубопровода, выполненная из цельнотканого рукава, в сечении имеющего форму восьмерки с перемычкой, разделяющей петли восьмерки, при этом размер одной петли восьмерки рукава, используемой для размещения троса подвеса трубы, меньше другой и имеет воздухонепроницаемое покрытие, нанесенное с внешней стороны, а другая петля восьмерки рукава имеет двустороннее воздухонепроницаемое покрытие, в виде единой монолитной структуры.
2. Труба по п.1, цельнотканый рукав, которой выполнен с полотняным переплетением нитей из полиамидных или полиэфирных волокон с образованием ячеек.
3. Труба по п.1, по всей длине перемычки которой, разделяющей петли восьмерки, выполнены сквозные отверстия под люверсы для элементов крепления.
4. Труба по п.3, внутренняя оболочка из поливинилхлорида которой получена экструзией с последующим продеванием ее в рукав после отверждения.
5. Труба по п.1, воздухонепроницаемое покрытие которой получено плавлением внутренней оболочки из поливинилхлорида и материала наружной пропитки, изготовленной в виде водной эмульсии поливинилхлорида, с последующим отверждением.
