Устройство для извлечения метана из общешахтной вентиляционной струи воздуха

Техническим результатом устройства является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения производства замеров содержания метана в различных сечениях разделительной камеры с вращающимся корпусом. Технический результат достигается тем, что в устройстве для извлечения метана из общешахтной вентиляционной струи воздуха, содержащем трубопровод, камеру центробежного разделения потока воздуха с метаном на струи с меньшим и большим содержанием метана, привод вращения камеры и окна-регуляторы вывода чистой струи воздуха, во внутреннем пространстве разделительной камеры установлены измерительные трубки Пито, расположенные в верхней или нижней половине камеры поперечными рядами, через каждые 0,1 длины камеры от ее середины к неподвижной стенке разделительной камеры под углом 45° друг к другу и на расстоянии между трубками, составляющем 1/5 радиуса разделительной камеры, наконечники трубок выведены через окна-регуляторы. При этом трубки Пито имеют крепление между собой на уровне наконечников и посередине.

Устройство для извлечения метана из общешахтной вентиляционной струи воздуха предназначено для угольной промышленности, а конкретно для борьбы с метаном и охраны окружающей среды

Наиболее близким техническим решением является устройство для извлечения метана из общешахтной вентиляционной струи воздуха, в котором в центре передней стенки установлен привод вращения корпуса разделительной камеры, при этом внутренняя сторона вращающейся передней стенки корпуса камеры имеет реборды, а задняя неподвижная стенка камеры выполнена меньшего диаметра, образуя по периметру кольцевую щель между вращающейся частью камеры и неподвижной задней стенкой, и имеет окна-регуляторы вывода чистой струи воздуха [1]. Недостатком прототипа является отсутствие возможности определения роста содержания метана в свободной струе.

Техническим результатом устройства является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения производства замеров содержания метана в различных сечениях разделительной камеры с вращающимся корпусом.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для извлечения метана из общешахтной вентиляционной струи воздуха, содержащем трубопровод, камеру центробежного разделения потока воздуха с метаном на струи с меньшим и большим содержанием метана, привод вращения камеры и окна-регуляторы вывода чистой струи воздуха, во внутреннем пространстве разделительной камеры установлены измерительные трубки Пито, расположенные в верхней или нижней половине камеры поперечными рядами, через каждые 0,1 длины камеры от ее середины к неподвижной стенке разделительной камеры под углом 45° друг к другу и на расстоянии между трубками, составляющем 1/5 радиуса разделительной камеры, наконечники трубок выведены через окна-регуляторы. При этом трубки Пито имеют крепление между собой на уровне наконечников и посередине.

Размещение трубок Пито в верхней или нижней половине внутреннего пространства разделительной камеры в виде устойчивой фермы позволяет производить замеры содержания метана при вращающемся корпусе камеры. Вывод каналов полного и скоростного напора измерительных трубок Пито через окна-регуляторы вывода чистого воздуха в задней неподвижной стенке камеры позволяет подсоединять каналы к микроманометру, а также брать пробы метановоздушной смеси в местах замера газа. В целом отличительные признаки устройства позволяют производить необходимые замеры содержания метана в различных сечения разделительной камеры, точно устанавливать патрубок вывода газа и значительно повысить эффективность извлечения метана из общешахтной вентиляционной струи воздуха.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

На фиг.1 показан продольный разрез разделительной камеры; фиг.2 - неподвижная стенка камеры, вид по стрелке А с фиг.1; фиг.3 - прогоны на внутренней поверхности разделительной камеры, сечение К-К с фиг.1; фиг.4-фиг.8 - схематические поперечные разрезы разделительной камеры, сечения 1-1 - У-У с фиг.1; фиг.9 - наконечник трубки Пито, узел G с фиг.1; фиг.10 - хвостовик трубки Пито, узел В с фиг.1; фиг.11 - вывод хвостовика трубки Пито через окно, узел Д с фиг.2; фиг.12 - крепление хвостовика трубки Пито к неподвижной стенке разделительной камеры, узел Е с фиг.11; фиг.13 - в аксонометрии схематический вид расположения фермы с наконечниками трубок Пито во внутреннем пространстве разделительной камеры.

Где: 1 - разделительная камера для извлечения метана;. 2 - входная часть разделительной камеры для потока общешахтной вентиляционной струи воздуха; 3 - выходная часть разделительной камеры с неподвижной стенкой и патрубком для забора из камеры воздуха с высоким содержанием метана, окнами и кольцевым пространством для выпуска очищенного воздуха; 4-5 привод вращения корпуса разделительной камеры; 6 - продольные прогоны на внутренней поверхности камеры для подхвата потока воздушной смеси и его эффективного вращения; 7 - ряд фермы с четырьмя трубками Пито, образующих четырехзубец; 8 - окна в задней неподвижной стенке камеры; 9 - поперечное крепление четырехзубца на уровне наконечников трубок Пито; 10 - поперечное крепление трубок Пито в середине четырехзубца; 11 - крепление соседних рядов трубок Пито на уровне их наконечников; 12 - крепление соседних рядов трубок Пито на уровне их середины; 13 - канал скоростного напора в наконечнике трубки Пито; 14 - канал статического напора в наконечнике трубки Пито; 15 - штуцер канала скоростного напора на выходе трубки Пито из камеры; 16 - штуцер канала статического напора на выходе трубки Пито из камеры; 17 - выход трубки Пито через окно из камеры; 18 - хомут крепления трубки Пито на неподвижной стенке камеры; 19 - кольцевое пространство между вращающимся корпусом разделительной камеры и ее задней неподвижной стенкой для выхода очищенного от метана воздуха; 20 - наконечники трубок Пито. Где 1-1 - V-V - сечения разделительной камеры, к которым подведены наконечники трубок Пито на расстоянии до неподвижной стенки, соответственно 0,6, 0,48, 0,36, 0,24 и 0,12 длины камеры. На фиг.1 прогоны 6 в левой части камеры оборваны для наглядности показа четырехзубца трубок Пито и патрубка выхода из камеры метана. Фиг.9 и фиг.10 совмещены по продольной оси, так как представляют детали трубки Пито, его наконечник и хвостовик. На фиг.13 поперечные связи в рядах трубок и между рядами показаны не все для того, чтобы можно было читать сложный рисунок.

Устройство работает следующим образом. При подаче в разделительную камеру общешахтной вентиляционной струи воздуха и его закручивании приводными валиками 4-5 и прогонами 19 корпуса в камере под действием центробежных сил происходит отделение метана от воздуха и его движение и рост содержания в осевой центральной свободной струе. В данной конструкции разделительной камеры росту метана в свободной струе способствует задаваемое вращение корпуса за счет снятия потерь напора из-за сопротивления воздуха о стенки камеры. Содержание метана в свободной струе постоянно растет от входной стороны 2 разделительной камеры до выходной 3 по экспоненциальной зависимости, имеющей максимум содержания газа. Положение максимума необходимо знать для того, чтобы к нему подвести конец патрубка забора метана из разделительной камеры. Поэтому в разделительной камере должно постоянно устанавливаться изменение содержания метана в поперечном сечении и по длине камеры. Данные по определению максимума содержания метана в камере будут достоверными, если точек замера метана в поперечном сечении вдоль радиуса будет минимум четыре, а вдоль продольной оси разделительной камеры не менее пяти. Замер производиться с помощью трубок Пито, позволяющих брать пробы воздуха, измерять давление и скорость струи. Установка трубок Пито при вращающемся корпусе разделительной камеры является проблемой. В данном изобретении предлагается трубки Пито вводить через заднюю неподвижную стенку камеры 3. Для устойчивости наконечники и остальная часть трубок Пито образуют ферму, состоящую из плоских четырех зубцов 7 и связей между ними. Трубки Пито вводят через окна-регуляторы 8 только в одну из полусфер внутреннего пространства разделительной камеры, так как обе полусферы по изменению содержания метана одинаковы. В разделительной камере 1 для замера выбрано пять поперечных сечений, чтобы кривая роста содержания метана была достоверной. Эта же цель ставится при определении количества наконечников трубок Пито, находящихся в одном ряду, то есть четыре. Результаты замеров вводятся в компьютер, анализируются и постоянно корректируется установка патрубка и содержания CH₄ в свободной струе воздуха, что является важным для последующей утилизации газа.

Источники информации

1. Устройство для извлечения метана из общешахтной вентиляционной струи воздуха / Ю.А.Антипов, И.Л.Машковцев, Р.Н.Тимофеев, В.Ю.Рочев, К.Г.Сяськов. Я.И.Бобб. - Патент РФ на полезную модель 87461, МПК E21F 7/00.

1. Устройство для извлечения метана из общешахтной вентиляционной струи воздуха, содержащее трубопровод, камеру центробежного разделения потока воздуха с метаном на струи с меньшим и большим содержанием метана, привод вращения камеры и окна-регуляторы вывода чистой струи воздуха, отличающееся тем, что во внутреннем пространстве разделительной камеры установлены измерительные трубки Пито, расположенные в верхней или нижней половине камеры поперечными рядами, через каждые 0,1 длины камеры от ее середины к неподвижной стенке разделительной камеры под углом 45° друг к другу и на расстоянии между трубками, составляющем 1/5 радиуса разделительной камеры, наконечники трубок выведены через окна-регуляторы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубки Пито имеют крепление между собой на уровне наконечников и посередине.