PL214097B1

PL214097B1 - Method for producing fog

Info

Publication number: PL214097B1
Application number: PL394560A
Authority: PL
Inventors: Martin Reuter
Original assignee: Marco Systemanalyse Entw
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2013-06-28
Also published as: PL394560A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania mgły w eksploatacji podziemnej oraz urządzenia do prowadzenia tego sposobu.The invention relates to a method of producing mist in underground mining and a device for carrying out this method.

W stanie techniki znany jest sposób zmniejszania ryzyka wybuchu pod ziemią, szczególnie zapobiegania wybuchom metanu, przez wytwarzanie mgły wodnej, w ten sposób, że poprzez zmieszanie strumienia wody i strumienia powietrza wytwarzana jest mieszanina wodno-powietrzna. Jednakże konieczne jest do tego użycie względnie skomplikowanych dysz oraz przygotowanie oprócz wody znajdującej się pod ciśnieniem także sprężonego powietrza.It is known in the art to reduce the risk of an explosion underground, in particular to prevent methane explosions, by generating a water mist, such that a water-air mixture is produced by mixing a water stream and an air stream. However, this requires the use of relatively complicated nozzles and the preparation of compressed air in addition to pressurized water.

Celem wynalazku jest dostarczenie sposobu i urządzenia, za pomocą których możliwe będzie skuteczne wytwarzanie wysoce efektywnej mgły wodnej w sposób ekonomicznie prosty.The object of the invention is to provide a method and an apparatus with which it will be possible to efficiently generate a highly effective water mist in an economical simple manner.

Cel ten został osiągnięty przez sposób oraz urządzenie według wynalazku, a korzystnie przez to, że w sposobie wytwarzania mgły w eksploatacji podziemnej woda bez dodawania powietrza jest doprowadzana pod ciśnieniem co najmniej 200 bar i przez co najmniej jedną dyszę kierowana na powierzchnię odbijającą, tak aby wodę rozpylić do postaci kropelek mgły. Dzięki temu w bardzo prosty sposób jedynie za pomocą wody - dostępnej pod ziemią jako medium hydrauliczne - można w efektywny sposób wytworzyć mgłę wodną. Sposób według wynalazku eliminuje konieczność stosowania skomplikowanych zestawów dysz. Wystarczy, że woda pod wysokim ciśnieniem kierowana jest przez zwężenie a następnie na powierzchnię odbijającą.This object is achieved by the method and the device according to the invention, and preferably by the fact that in the method of producing fog in underground mining, water is supplied without adding air at a pressure of at least 200 bar and directed at the reflecting surface through at least one nozzle, so that the water is spray to form mist droplets. As a result, it is very easy to create a water mist in a very simple way using only water - available underground as a hydraulic medium. The method of the invention eliminates the need for complicated sets of nozzles. It is sufficient that the high-pressure water is directed through the constriction and then onto the reflecting surface.

Stąd wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania mgły w eksploatacji podziemnej, w którym woda bez dodatku powietrza pod ciśnieniem co najmniej 200 bar kierowana jest przez co najmniej jedną dyszę a następnie na powierzchnię odbijającą, aby tam uległa rozproszeniu do postaci kropelek mgły, w którym do wytworzenia mgły w suchym powietrzu woda jest doprowadzana, przez co najmniej jedną dyszę o większej wydajności, i w którym do utrzymania mgły woda jest doprowadzana przez co najmniej jedną dyszę o mniejszej wydajności.Hence, the invention relates to a method of producing fog in underground mining, in which water without the addition of air at a pressure of at least 200 bar is directed through at least one nozzle and then to the reflecting surface to be dispersed there into mist droplets, in which to generate the fog in dry air, water is supplied through at least one nozzle with a greater capacity, and wherein water is supplied through at least one nozzle with a lower capacity to maintain the fog.

W korzystnym sposobie powierzchnia odbijająca jest położona pod kątem korzystnie rozwartym wobec osi dyszy. W równie korzystnym sposobie woda jest doprowadzana przez kanał o średnicy mniejszej niż 1 mm. W innym korzystnym sposobie woda jest doprowadzana przez dyszę pod ciśnieniem co najmniej 300 bar.In an advantageous manner, the reflecting surface is at an angle that is preferably obtuse to the axis of the nozzle. In an equally preferred method, the water is led through a channel with a diameter of less than 1 mm. In another preferred method, the water is supplied through the nozzle at a pressure of at least 300 bar.

Wynalazek dotyczy również urządzenia do prowadzenia ww. sposobu, które to urządzenie obejmuje jednoczęściowy kadłub, w którym przewidziany jest co najmniej jeden kanał dyszy oraz co najmniej jedna odpowiadająca mu powierzchnia odbijająca, która rozciąga się pod kątem względem osi kanału dyszy, w którym powierzchnia odbijająca przynajmniej odcinkami ograniczona jest przez ostrą krawędź.The invention also relates to a device for guiding the above-mentioned a method, the device comprising a one-piece fuselage in which at least one nozzle passage is provided and at least one corresponding reflecting surface which extends at an angle with respect to the nozzle passage axis, the reflecting surface of which is delimited at least in sections by a sharp edge.

W urządzeniu korzystnie powierzchnia odbijająca jest powierzchnią płaską, korzystniej powierzchnia odbijająca kończy się w odstępie kilku milimetrów od punktu przecięcia z osią kanału dyszy.In the device, preferably the reflecting surface is a flat surface, more preferably the reflecting surface terminates a few millimeters from the point of intersection with the axis of the nozzle passage.

W korzystnym urządzeniu kadłub jest bryłą metalową, w której wykonane są korzystnie różne kanały dysz z odpowiadającymi im powierzchniami odbijającymi, przy czym piony są skierowane na powierzchnie odbijające, korzystnie o różnej orientacji w przestrzeni.In a preferred device, the hull is a metal body in which preferably different nozzle channels are formed with corresponding reflecting surfaces, the risers facing reflecting surfaces, preferably with different spatial orientations.

Korzystne formy realizacji wynalazku opisane są w opisie, na rysunkach oraz w zastrzeżeniach zależnych.Preferred embodiments of the invention are described in the description, the drawings and the dependent claims.

Według pierwszej korzystnej formy realizacji powierzchnia odbijająca może być umieszczona pod kątem a korzystnie pod kątem rozwartym do osi dyszy. Dzięki temu możliwe jest szczególnie efektywne rozpylanie, przy czym powstająca mgła z powodu ukośnie ustawionej powierzchni odbijającej posiada już kierunek uprzywilejowany, w którym może być oddawana.According to a first preferred embodiment, the reflecting surface can be arranged at an angle, preferably at an obtuse angle, to the axis of the nozzle. As a result, a particularly efficient spraying is possible, the fog that is formed already has a privileged direction in which it can be projected due to the inclined reflecting surface.

Korzystnie woda doprowadzana jest przez otwór o średnicy <1 mm, ponieważ przez to można wytworzyć mgłę o kropelkach o wielkości od ok. 1 μίτι do 100 pm.Preferably, the water is supplied through an opening <1 mm in diameter, as this can produce a fog with droplet sizes from about 1 μίτι to 100 µm.

Można wytworzyć mgłę o bardzo małej wielkości kropli, szczególnie gdy woda prowadzona jest przez dyszę pod ciśnieniem co najmniej 300 bar, ponieważ energia potrzebna do rozpylania jest proporcjonalna do wytworzonej powierzchni, a ta znowu jest odwrotnie proporcjonalna do średnicy kropel. Z powodu zgodnego z wynalazkiem zastosowania powierzchni odbijającej podczas wytwarzania mgły poprzez tarcie cieczy możliwie najmniejsza część doprowadzonej energii przekształcana jest w ciepło. Za pomocą dyszy, której przekrój wynosi <1 mm, można wytworzyć wyrzut wody o wielkości ok. 7 l/min.A mist with a very small droplet size can be produced, especially when the water is led through the nozzle at a pressure of at least 300 bar, as the energy required for the atomization is proportional to the area produced, and this again is inversely proportional to the diameter of the droplets. Due to the use of the reflecting surface according to the invention in generating the fog by friction of the liquid, as little as possible of the energy input is converted into heat. By means of a nozzle with a cross-section of <1 mm, a water discharge of approx. 7 l / min can be produced.

Według następnej korzystnej formy realizacji wynalazku do wytworzenia mgły w suchym powietrzu woda może przy tym być doprowadzana przez jedną lub więcej dysz o większej wydajności, a do utrzymania tak wytworzonej mgły woda może być doprowadzana przez co najmniej jedną dyszęAccording to a further advantageous embodiment of the invention, water can be supplied through one or more nozzles with a greater capacity to generate a fog in dry air, and in order to maintain the fog thus produced, water can be supplied through at least one nozzle.

PL 214 097 Β1 o mniejszej wydajności. Za pomocą dyszy o mniejszej wydajności można dostarczyć tę wodę, która wykropliła się z mgły lub osadziła na ścianach.PL 214 097 Β1 with lower capacity. With a lower capacity nozzle, you can deliver the water that has condensed out of the fog or deposited on the walls.

Ilość przepływającego powietrza w wyrobisku w eksploatacji podziemnej o grubości ok. 3 m (przekrój przepływu ok. 6 do 8 m² i przeciętna prędkość powietrza 2 m/s) wynosi ok. 16 m³ na sekundę. Rozpylenie mgły wodnej o przepływnie 10 l/min pozwala podnieść granicę zapłonu dla eksplozji metanu o ok. jeden punkt procentowy. Aby przy tym nie utrudniać pracy operatorowi kombajnu w wyrobisku, wytwarzanie mgły może być sterowane zależnie od pozycji bębna urabiającego.The amount of air flowing in the excavation in underground mining with a thickness of approx. 3 m (flow cross section approx. 6 to 8 m ² and average air speed 2 m / s) is approx. 16 m ³ per second. Water mist spraying with the flow rate of 10 l / min allows to raise the ignition limit for methane explosion by approx. One percentage point. In order not to hinder the work of the combine operator in the excavation, the generation of fog can be controlled depending on the position of the cutting drum.

W sposobie według wynalazku zawory sterujące służące do uruchomienia wytwarzania mgły mogą być poruszane za pomocą samej wody zraszającej. Zawory można wówczas uruchamiać przez istniejące sterowanie obudową ścianową. Posiada ono informacje o pozycji bębna urabiającego i w zależności od pozycji i prędkości bębna urabiającego może wywoływać otwieranie się i zamykanie zaworów.In the method of the invention, the control valves for activating the mist generation can be actuated by the spray water alone. The valves can then be actuated via the existing control of the wall housing. It has information about the position of the cutting drum and, depending on the position and speed of the cutting drum, can cause the valves to open and close.

W zgodnym z wynalazkiem urządzeniu do realizowania opisanych powyżej sposobów przewidziany jest jednoczęściowy kadłub, w którym przewidziany jest co najmniej jeden kanał dyszy i co najmniej jedna odpowiadająca mu powierzchnia odbijająca, która rozciąga się pod kątem do osi kanału dyszy. Takie urządzenie można wytworzyć w prosty i tani sposób, ponieważ w jednoczęściowym kadłubie, np. metalowym bloku, przewidziane muszą być jedynie kanał dyszy i powierzchnia odbijająca. To da się zrealizować w najprostszy sposób w centrum obróbki bez konieczności późniejszego montowania różnych części. Tak wytworzony generator mgły jest wyjątkowo solidny, a więc nadaje się dobrze do zastosowania w eksploatacji podziemnej.In the device according to the invention for carrying out the methods described above, a one-piece casing is provided in which there is provided at least one nozzle passage and at least one corresponding reflecting surface extending at an angle to the axis of the nozzle passage. Such a device can be produced in a simple and cheap manner, since in a one-piece hull, e.g. a metal block, only the nozzle passage and the reflecting surface need to be provided. This can be done in the simplest way in a machining center without having to reassemble the various parts. The resulting fog generator is extremely robust and therefore well suited for underground use.

Okazało się, że korzystne jest, gdy powierzchnia odbijająca jest ukształtowana jako powierzchnia płaska. Taka powierzchnia jest po pierwsze szczególnie prosta w produkcji. Po drugie zapewnia równomierną generację mgły. Szczególnie dobre rozpylenie można osiągnąć w ten sposób, że powierzchnia odbijająca przynajmniej odcinkami ograniczona jest przez ostrą krawędź. Taka krawędź może rozciągać się w odległości paru milimetrów od punktu przecięcia z osią kanału dyszy.It has turned out to be advantageous if the reflecting surface is formed as a flat surface. On the one hand, such a surface is particularly easy to manufacture. Second, it ensures even fog generation. A particularly good atomization can be achieved in that the reflecting surface is limited at least in sections by a sharp edge. Such an edge may extend a few millimeters from the point of intersection with the axis of the nozzle passage.

Może być równie korzystne, jeśli w kadłubie przewidzianych jest więcej kanałów dysz, przy czym piony są zorientowane na powierzchnie odbijające korzystnie pod różnymi kątami w przestrzeni. W ten sposób można za pomocą jednego tylko kadłuba wytworzyć w szerszym zakresie kątowym gęstą mgłę.It may also be advantageous if more nozzle channels are provided in the fuselage, the risers being oriented towards the reflecting surfaces preferably at different angles in space. In this way, it is possible with only one hull to produce a dense fog over a wider angular range.

Poniższy opis wynalazku jest jedynie przykładem na podstawie jednej korzystnej formy realizacji z uwzględnieniem załączonych figur rysunku, na których:The following description of the invention is merely an example based on one preferred embodiment with reference to the accompanying drawing figures in which:

Fig. 1 pokazuje urządzenie do wytwarzania mgły w eksploatacji podziemnej ze zintegrowanymi trzema dyszami;Fig. 1 shows a mist device in underground operation with three nozzles integrated;

Fig. 2 - przedstawia widok z góry na stronę dolną urządzenia z fig. 1;Fig. 2 is a plan view of the bottom side of the device of Fig. 1;

Fig. 3 - przedstawia przekrój wzdłuż linii A-A z fig. 2; orazFig. 3 is a sectional view taken along line A-A in Fig. 2; and

Fig. 4 - przedstawia widok wzdłuż linii B-B z fig. 2.Fig. 4 is a view along the line B-B in Fig. 2.

Na Fig. 1 pokazano urządzenie do wytwarzania mgły w eksploatacji podziemnej, posiadające jednoczęściowy kadłub w postaci bloku metalowego 10, w którym w przedstawionym przykładzie realizacji przewidziane są sumarycznie trzy układy dysz. Jak przedstawiono na Fig. 4, każdy z trzech układów dysz posiada kanał 12 dyszy, który obejmuje otwór o większej średnicy, rozciągający się od strony zewnętrznej kadłuba 10 do wnętrza kadłuba, jak również łączący się z nim otwór 14 o mniejszej średnicy. Otwór 14 o mniejszej średnicy posiada w przedstawionym przykładzie realizacji przekrój 0,8 mm. W obszarze wylotowym każdego kanału 12 dyszy kadłub posiada powierzchnię odbijającą 16, która rozciąga się pod kątem ok. 130° do osi kanału 12 dyszy i która jest wykonana w jednoczęściowym bloku metalowym 10. Powierzchnia odbijająca 16 jest powierzchnią płaską, która jest odcinkami ograniczona wzdłuż zakrzywionego odcinka przez ostrą krawędź 18. Odstęp między punktem przecięcia z osią kanału 12 dysz i krawędzią 18 wynosi kilka milimetrów.Fig. 1 shows an underground fog device having a one-piece metal block hull 10 in which, in the embodiment shown, a total of three nozzle arrays are provided. As shown in Fig. 4, each of the three nozzle arrays has a nozzle passage 12 that includes a larger diameter orifice extending from the exterior of fuselage 10 to the interior of the fuselage, and a smaller diameter orifice 14 associated therewith. The smaller diameter opening 14 has a cross-section of 0.8 mm in the illustrated embodiment. In the exit area of each nozzle channel 12, the fuselage has a reflecting surface 16 which extends at an angle of approximately 130 ° to the axis of the nozzle channel 12 and which is formed in a one-piece metal block 10. The reflecting surface 16 is a flat surface that is bounded in sections along a curved shape. section through the sharp edge 18. The distance between the point of intersection with the axis of the nozzle channel 12 and the edge 18 is a few millimeters.

Jak przedstawiono szczególnie na Fig. 1 i 2, w kadłubie 10 przewidziane są w sumie trzy identycznie zbudowane układy dysz, przy czym powierzchnie odbijające układów dysz są tak ustawione, że piony są zorientowane na powierzchnie odbijające pod różnymi kątami. Z tego wynika, że między osią wylotową pierwszego i drugiego układu dysz kąt a ma wartość ok. 40°. Fig. 3 pokazuje, że kanały 12 dysz połączone są ze sobą za pomocą wspólnego kanału zaopatrującego 20, a każdy kanał 12 dyszy jest po zewnętrznej stronie kadłuba zamknięty za pomocą zatyczki 22, tak że woda, która doprowadzana jest przez kanał zaopatrujący 20, może wydostać się z kanału dyszy wyłącznie przez otwór 14 o mniejszej średnicy.As shown in particular in Figs. 1 and 2, fuselage 10 is provided with a total of three identically constructed nozzle arrays, the reflecting surfaces of the nozzle arrays being oriented such that the risers are oriented at the reflecting surfaces at different angles. It follows that the angle [alpha] between the outlet axis of the first and second nozzle arrangement is about 40 [deg.]. Fig. 3 shows that the nozzle channels 12 are connected to each other by a common supply channel 20, and each nozzle channel 12 is closed on the outside of the fuselage by a plug 22, so that the water that is supplied through the supply channel 20 can escape. out of the orifice of the nozzle exclusively through the orifice 14 of a smaller diameter.

PL 214 097 Β1PL 214 097 Β1

Numer referencyjny 24 na Fig. 1 i 3 określa złącze wtykowe, które jest umocowane w kadłubie 10 za pomocą pałąka zaciskowego 26 w znany sposób. Numer referencyjny 28 oznacza układ filtrów, który filtruje docierający strumień cieczy. Numery referencyjne 29 i 30 oznaczają śruby mocujące.Reference number 24 in Figures 1 and 3 identifies a plug connector which is secured to the fuselage 10 by means of a clamp yoke 26 in a known manner. Reference number 28 designates a filter arrangement that filters the incoming liquid stream. Reference numbers 29 and 30 designate the mounting bolts.

W sposobie według wynalazku pod pojęciem wody rozumiana jest każda ciecz, która w eksploatacji podziemnej jest zwykle stosowana jako medium hydrauliczne, przy czym oczywiście nie musi to być czysta woda, lecz woda z odpowiednimi dodatkami względnie domieszkami.In the method according to the invention, water is understood to mean any liquid which is normally used as a hydraulic medium in underground mining, of which, of course, it does not have to be pure water, but water with suitable additives or admixtures.

Według wynalazku taka ciecz hydrauliczna jest prowadzona bez dodawania powietrza przez złącze wtykowe 14 oraz kanał doprowadzający 20 przez kanały 12 dysz, a następnie na powierzchnie odbijające, aby wytworzyć mgłę w sposób przedstawiony na rysunkach. Ciśnienie cieczy wynosi przy tym, co najmniej 200 bar, korzystnie 300 bar. Przez wprowadzenie tak dużej energii można wytwarzać mgłę z bardzo małą wielkością kropelek o wielkości ok. 1 μΐη do 100 ąm, przy czym może być stosowana dysza hydrauliczna i nie musi być doprowadzane powietrze.According to the invention, such hydraulic fluid is led without air addition through the plug connection 14 and the supply channel 20 through the nozzle channels 12 and then onto the reflecting surfaces to generate a mist as shown in the drawings. The pressure of the liquid is at least 200 bar, preferably 300 bar. By introducing this high energy, a mist with a very small droplet size of approx. 1 µ 1 to 100 µm can be produced, whereby a hydraulic nozzle can be used and no air is supplied.

Przy średnicy dyszy o ok. 0,8 mm daje się zrealizować wyrzut wody wielkości od ok. 7 l/min do ok. 10 l/min. Aby przy tym móc regulować potrzebną ilość wody, można użyć grup dysz o zróżnicowanej wydajności.With a nozzle diameter of approx. 0.8 mm, a water discharge of approx. 7 l / min to approx. 10 l / min can be realized. In order to be able to regulate the amount of water required, groups of nozzles with different outputs can be used.

Aby wytworzyć mgłę w początkowo suchym powietrzu, można użyć grupę dysz o większej wydajności. Grupa dysz lub dysza o małej wydajności może być użyta do podtrzymania wytworzonej mgły.To create a mist in initially dry air, a group of nozzles with higher capacity can be used. A group of nozzles or a low capacity nozzle may be used to maintain the generated fog.

Za pomocą pompy wysokociśnieniowej o ciśnieniu 300 bar oraz mocy tłoczenia ok. 300 l/min można zgodnie z wynalazkiem sterować układami dysz, przy czym także zawory sterujące, które sterują ciśnieniem przykładanym do dysz, mogą być poruszane za pomocą samej wody zraszającej.The nozzle arrangements can be controlled according to the invention by means of a high-pressure pump with a pressure of 300 bar and a delivery capacity of approx. 300 l / min, whereby the control valves which control the pressure applied to the nozzles can also be actuated by the spray water alone.

Claims

A method of producing fog in underground mining, in which water without the addition of air at a pressure of at least 200 bar is directed through at least one nozzle and then onto a reflecting surface to be dispersed there into mist droplets, characterized by the fact that it produces fog in the dry air, water is supplied through at least one nozzle with a greater capacity, and in that, to maintain the fog, water is supplied through at least one nozzle with a lower capacity.

Method according to claim 1, characterized in that the reflecting surface is situated at an angle preferably obtuse to the nozzle axis.

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the water is led through a channel with a diameter of less than 1 mm.

4. A method according to claim 1 or 2 or 3, characterized in that the water is fed through the nozzle at a pressure of at least 300 bar.

A device for carrying out a method as defined in claims 1 to 4, which comprises a one-piece fuselage (10) in which is provided at least one nozzle passage (12) and at least one corresponding reflecting surface (16) which extends underneath. at an angle to the axis of the nozzle channel, characterized in that the reflecting surface (16) is limited at least in sections by the sharp edge (18).

Device according to claim 5, characterized in that the reflecting surface (16) is a flat surface.

Device according to one of claims 5 to 6, characterized in that the reflecting surface (16) ends a few millimeters from the point of intersection with the axis of the nozzle channel (12).

Device according to one of the claims 5 to 7, characterized in that the frame is a metal body (10) in which preferably various nozzle channels (12) are provided with corresponding reflecting surfaces (16), the risers being directed towards reflecting surfaces, preferably with a different orientation in space.