PL162534B1 - Strumienicowe urzadzenie wentylacyjne do przewietrzania wyrobisk górniczych PL - Google Patents

Abstract

kopaln glebinowych z zagrozeniem metanowym, zwlaszcza dla usuwania lokalnych przystropowych nagromadzen metanu i likwidacji zagrozen metano- wych, wyposazone w komore mieszania i dyfuzor wylotowy, znamienne tym, ze ma komore mieszania (2) o przekroju zlozonym z prostokata i dwóch pólkoli bocznych o szerokosci równej iloczynowi jej wysoko- sci (a) oraz ilosci co najmniej dwu dysz de Lavala (4), przy czym pólkola boczne komory mieszania (2) maja srednice równe jej wysokosci (a), a przylaczony do jej wlotu konfuzor wlotowy (1) jest wyoblony i wyposa- zony od strony wlotu powietrza w zamocowane syme- trycznie w poziomie na wspornikach (1a) co najmniej dwa gniazda (1b) dla umieszczenia dysz de Lavala (4) zamocowanych w kolektorze (5a, 5b) zasilanym spre- zonym powietrzem z sieci kopalnianej, natomiast do wylotu komory mieszania (2) jest przylaczony dyfu- zor wylotowy (3) z bocznymi scianami rozszerzonymi pod katem 8 ° tak, ze wysokosc wylotu dyfuzora wy- lotowego (3) jest 1,4 razy wieksza od wysokosci jego wlotu, zas dlugosc (b) komory mieszania (2) jest 3,5 razy wieksza od jej wysokosci (a), a calkowita dlugosc (c) strumienicowego urzadzenia wentylacyjnego jest 5,3 razy wieksza od jej wysokosci (a). fig. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest konstrukcja o dużej wydajności strumienicowego urządzenia wentylacyjnego do przewietrzania wyrobisk górniczych w podziemiach kopalń głębinowych z zagrożeniem metanowym, zwłaszcza dla usuwania lokalnych przystropowych nagromadzeń metanu i likwidacji zagrożeń metanowych w narożach ścian węglowych oraz do odsysania gazów z pokładów lub starych zrobów.

Dotychczas w podziemiach kopalń głębinowych z zagrożeniem metanowym stosuje się dysze wentylacyjne oraz urządzenia strumienicowe dla przewietrzania wyrobisk górniczych i usuwania lokalnych nagromadzeń metanu oraz odsysania gazów z pokładów i starych zrobów.

Niedogodnością stosowanych dysz wentylacyjnych jest zbyt niska sprawność i wydajność oraz zużycie dużej ilości sprężonego powietrza. Stosowane natomiast konstrukcje urządzeń strumienicowych są skomplikowanej budowy, z uwagi na konieczność zachowania geometrii kształtu wlotu sprężonego powietrza oraz zbyt dużego ciężaru, utrudniającego ich transport i montaż w ciężkich warunkach eksploatacyjnych w podziemnych wyrobiskach górniczych.

Znana jest z patentu polskiego nr 73 716 strumienica do powodowania przepływu powietrza zwłaszcza w rurociągu wentylacji kopalnianej przy zastosowaniu sprężonego powietrza jako środka napędzającego. Powyższa strumienica zawiera co najmniej jeden wieniec dysz umieszczonych wewnątrz rurociągu przy jego obwodzie, jak również szczelinę zwężaną w środkowym odcinku. W przypadku usytuowania strumienicy na końcu rurociągu wentylacyjnego wieniec dysz jest umieszczony w obwodowej szczelinie ukształtowanej w ścianie rurociągu.

Znana jest także z patentu polskiego nr 87 603 strumienica zwłaszcza do systemu wentylacyjnego kopalni, zaopatrzona w pojedynczą dyszę lub w zespół dysz oraz w przewód doprowadzający pod ciśnieniem gaz napędowy. Poszczególne dysze strumienicy są otoczone przez dysze pomocnicze, do których jest doprowadzony gaz napędowy odrębnym przewodem. Każda dysza pomocnicza ma szereg otworów wylotowych rozmieszczonych na okręgu dookoła

162 534 wylotu z dyszy zasadniczej. Wyżej przedstawione rozwiązania urządzeń strumienicowych znalazły zastosowanie jedynie w wąskim zakresie.

Znane jest i stosowane do przewietrzania podziemnych wyrobisk górniczych urządzenie strumienicowe typu CYKLON zawierające obudowę zewnętrzną z śrubami nastawczymi i regulacyjnymi, z tuleją wewnętrzną oraz dyfuzorem. Obudowa zewnętrzna i tuleja wewnętrzna przesuwane względem siebie za pomocą śrub regulacyjnych nastawczych i kontrujących stanowią pierścieniową dyszę napędową urządzenia strumienicowego, zasilanego z sieci kopalnianej sprężonego powietrza. Wydajność i spiętrzenie tego urządzenia strumienicowego reguluje się za pomocą wielkości pierścieniowej szczeliny dyszy napędowej. Sprężone powietrze jest doprowadzane elastycznym wężem poprzez kanał wlotowy do komory zasilania, z której pierścieniową szczeliną napędową wlatuje do komory mieszania, powodując w komorze ssania powstanie podciśnienia i zasysanie powietrza z otoczenia. Niedogodnością powyższego urządzenia strumienicowego jest zbyt skomplikowana konstrukcja wymagająca częstych zabiegów regulacyjnych pierścieniowej szczeliny napędowej oraz zabiegów konserwacyjnych, jak również ,brak odporności na uszkodzenia mechaniczne w czasie transportu i eksploatacji. Stądjest ograniczone stosowanie powyższego urządzenia strumienicowego w kopalniach głębinowych do miejsc stacjonarnych odsysania gazów lub przewietrzania wyrobisk górniczych.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie niedogodności dotychczas znanych i stosowanych konstrukcji urządzeń strumienicowych przez opracowanie odpowiedniego pneumatycznego urządzenia strumienicowego do przewietrzania wyrobisk górniczych kopalń głębinowych z zagrożeniem metanowym, cechującego się lekką i prostą konstrukcją oraz wymaganą wydajnością przy wysokich walorach użytkowych i ekonomicznych.

Cel ten został osiągnięty przez wynalazek nowej konstrukcji strumienicowego urządzenia wentylacyjnego do przewietrzania wyrobisk górniczych w podziemiach kopalń głębinowych z zagrożeniem metanowym, zwłaszcza dla usuwania lokalnych przystropowych nagromadzeń metanu i likwidacji zagrożeń metanowych, wyposażonego w komorę mieszania i dyfuzor wylotowy. Komora mieszania o przekroju złożonym z prostokąta i dwóch półkoli bocznych o szerokości równej iloczynowi jej wysokości oraz ilości zastosowanych dysz de Lavald, a której półkola boczne mają średnice równe jej wysokości, ma przyłączony do wlotu konfuzor wlotowy z wyoblonym wlotem powietrza wentylacyjnego. W przekroju konfuzora wlotowego symetrycznie w poziomie są zamocowane na wspornikach co najmniej dwa gniazda dla umieszczenia dysz de Laval£ zamocowanych w kolektorze zasilanym sprężonym powietrzem z sieci kopalnianej. Natomiast do wylotu komory mieszania jest przyłączony dyfuzor wylotowy z bocznymi ścianami rozszerzonymi o kąt 8° tak, że wysokość wylotu dyfuzora wylotowego jest 1,4 razy większa od wysokości jej wlotu. Długość komory mieszania jest 3,5 razy większa od jej wysokości, zaś całkowita długość strumienicowego urządzenia wentylacyjnego jest 5,3 razy większa od jej wysokości. Promień łuku wyoblenia konfuzora wlotowego jest równy 0,3 wysokości komory mieszania, tworząc jego otwór wlotowy 1,3 razy wyższy od tej wysokości.

Wykonane i zastosowane zgodnie z wynalazkiem strumienicowe urządzenie wentylacyjne cechuje się prostą i tanią konstrukcją z elementów dostępnych w kopalnianych warsztatach remontowych, łatwą w montażu i demontażu dla jej transportu w podziemiach kopalni głębinowej do danego wyrobiska górniczego. Celowe wprowadzenie co najmniej dwóch naddźwiękowych dysz de Lavald do konfuzora wlotowego oraz odpowiedni dobór geometrii kształtu i wymiarów sprzężonych ze sobą konfuzora wlotowego, komory mieszania i dyfuzora wylotowego umożliwia uzyskanie wysokowydajnego strumienicowego urządzenia wentylacyjnego uzyskującego współczynnik ażekcji w zakresie 22 + 85 i porównywalnego z wydajnością wentylatorów pneumatycznych.

Uzyskane przez to urządzenie według wynalazku w czasie eksploatacji efekty techniczne i ekonomiczne pozwalają na co najmniej trzykrotne zmniejszenie zużycia sprężonego powietrza w stosunku do dotychczas stosowanych urządzeń strumienicowych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony poglądowo w przykładowym wykonaniu na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia strumienicowe urządzenie wentylacyjne do przewietrzania wyrobisk górniczych w widoku z boku, fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny tego strumienicowego urządzenia wentylacyjnego z dwiema dyszami de Lavala w widoku od czoła,

162 534 fig. 3 przedstawia kolektor z dwiema dyszami de Lavala w widoku z góry z częściowym wykrojem bocznym, fig. 4 przedstawia szczegół B dyszy de Lavala w przekroju bocznym, fig. 5 przedstawia przekrój poprzeczny tego strumienicowego urządzenia wentylacyjnego z trzema dyszami de Lavaia w widoku od czoła, natomiast fig. 6 przedstawia kolektor z trzema dyszami de LavalO. w widoku z góry z częściowym wykrojem bocznym.

Strumienicowe urządzenie wentylacyjne według wynalazku zawiera konfuzor wlotowy 1 połączony posobnie z komorą mieszania 2 i dyfuzorem wylotowym 3 o nieokrągłym przekroju. Przekrój poprzeczny zarówno konfuzora wlotowego 1, komory mieszania 2, jak i dyfuzora wylotowego 3 jest odpowiednim złożeniem prostokąta i dwóch półkoli. Konfuzor wlotowy 1 ma wyoblony wlot powietrza wentylacyjnego, w którego przekroju są zamocowane symetrycznie w poziomie na wspornikach la co najmniej dwa gniazda 1b dla umieszczenia dysz de Lavala

4. Przekrój wylotowy konfuzora wlotowego 1 jest równy przekrojowi przyłączonej do niego komory mieszania 2. Przekrój komory mieszania 2 jest złożeniem prostokąta i dwóch półkoli bocznych o wysokości a równej odległości pomiędzy dwiema dyszami de Lavala 4, zaś o szerokości równej iloczynowi tej wysokości a oraz ilości zastosowanych dysz de Lavalń 4. Półkola boczne komory mieszania 2 mają średnice równe jej wysokości a, zaś promień łuku wyoblenia r1 konfuzora wlotowego 1 jest równy 0,3 wysokości a komory mieszania 2, tworząc otwór wlotowy 1,3 razy wyższy od tej wysokości a. Długość b komory mieszania 2 jest 3,5 razy większa od jej wysokości a, natomiast całkowita długość c strumienicowego urządzenia wentylacyjnego wraz z przyłączonym do komory mieszania 2 dyfuzorem wylotowym 3 jest 5,3 razy większa od wysokości a komory mieszania 2. Dyfuzor wylotowy 3 ma swe boczne ściany rozszerzone pod kątem 8° tak, że wysokość wylotu dyfuzora wylotowego 3 jest 1,4 razy większa od wysokości a jego wlotu. Wynalazek przewiduje możliwość stosowania większej ilości dysz de Lavala 4 w strumienicowych urządzeniach wentylacyjnych. Dotychczas znalazły zastosowanie strumienicowe urządzenia wentylacyjne wyposażone w kolektory 5a z dwiema dyszami de Lavala 4, lub w kolektory 5b z trzema dyszami de Lavala 4 podłączone swym przyłączem 6 do zasilania sprężonym powietrzem z sieci kopalnianej o ciśnieniu 0,2 - 0,7 MPa.

W zależności od wielkości strumienicowego urządzenia wentylacyjnego stosuje się dwie lub trzy dysze de Lavalń 4 o średnicy wlotu dw od 3 mm do 10 mm. Grubość ścianki wylotowej g jest równa średnicy wlotu dw, zaś kąt wyoblenia otworu wlotowego r2 jest równy 0,3 średnicy wlotu dw. Otwór wlotowy jest rozszerzony na zewnątrz pod kątem 6° dając średnicę wylotu dz 1,17 razy większą od średnicy wlotu dw. Ścisłe utrzymanie tych parametrów zapewnia wysoką efektywność wykonanych dysz de Lavalń 4 zabudowanych w kolektorze 5a lub 5b i umieszczonych w gniazdach la konfuzora wlotowego 1. Z dysz Lavala 4 wlatują do komory mieszania 2 strugi rozprężonego powietrza o prędkości ponad 400 m/s. Powyższe strugi powodują powstanie w komorze mieszania 2 podciśnienia, dzięki któremu zostanie silnie zasysane poprzez konfuzor wlotowy 1 powietrze wentylacyjne z otoczenia. Celowe wyoblenie otworu wlotowego konfuzora wlotowego 1 powoduje znaczne zmniejszenie strat wlotowych powietrza wentylacyjnego. Poprzez dyfuzor wylotowy 3 intensywnie zmieszane powietrze zostaje wytłoczone do wentylowanego wyrobiska górniczego. Powyższe strumienicowe urządzenia wentylacyjne są szczególnie przydatne do likwidowania przystropowych nagromadzeń stropu i do wyeliminowania zagrożeń metanowych zwłaszcza w narożach ścian.

Dzięki wysokiej wydajności wentylacyjnej przy niskim zużyciu powietrza sprężonego urządzenia te powinny zastąpić dotychczas stosowane bardzo energochłonne urządzenia strumienicowe i wentylatory lutniowe.

162 534

fg.5

fig.6

fig. 2

fig.3

162 534

fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1,4 razy większa od wysokości jego wlotu, zaś długość (b) komory mieszania (2) jest 3,5 razy większa od jej wysokości (a), a całkowita długość (c) strumienicowego urządzenia wentylacyjnego jest 5,3 razy większa od jej wysokości (a).

1. Strumienicowe urządzenie wentylacyjne do przewietrzania wyrobisk górniczych w podziemiach kopalń głębinowych z zagrożeniem metanowym, zwłaszcza dla usuwania lokalnych przystropowych nagromadzeń metanu i likwidacji zagrożeń metanowych, wyposażone w komorę mieszania i dyfuzor wylotowy, znamienne tym, że ma komorę mieszania (2) o przekroju złożonym z prostokąta i dwóch półkoli bocznych o szerokości równej iloczynowi jej wysokości (a) oraz ilości co najmniej dwu dysz de Lavalź (4), przy czym półkola boczne komory mieszania (2) mają średnice równe jej wysokości (a), a przyłączony do jej wlotu konfuzor wlotowy (1) jest wyoblony i wyposażony od strony wlotu powietrza w zamocowane symetrycznie w poziomie na wspornikach (la) co najmniej dwa gniazda (1b) dla umieszczenia dysz de Lavala (4) zamocowanych w kolektorze (5a, 5b) zasilanym sprężonym powietrzem z sieci kopalnianej, natomiast do wylotu komory mieszania (2) jest przyłączony dyfuzor wylotowy (3) z bocznymi ścianami rozszerzonymi pod kątem 8° tak, że wysokość wylotu dyfuzora wylotowego (3) jest

2. Strumienicowe urządzenie wentylacyjne według zastrz. 1, znamienne tym, że promień łuku wyoblenia (r1) konfuzora wlotowego (1) jest równy 0,3 wysokości (a) komory mieszania (2) tworząc jego otwór wlotowy 1,3 razy wyższy od tej wysokości (a).