Пылеулавливающая установка для буровых станков

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК д) Е 21 С 7/02 ИЗ СА ЕТЕНИ Н АВТ ые и танк 1970.2, Авт Р 617609, (прототип видет 1 Р 5 рскокл. ьствоО, 197 СТАНОВКА ющая пылеенное не- эдуховоую камеруьтр тойегенера"о т л и -с цельюеулавливароходкиа воздухом и реДЛЯ Б прием посре дом и етьего регу- ф чески соедионками возду- иэ выходов тром тонобводным вентиляс цикойциич аповыш ния сква расп СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт подобыче полезных ископаемых открытымспособом(56) 1, Кутузов Б,Н. Пневмотранспорн обеспыливающие системы буровыс ов на карьерах. М., "Недра",57) ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩАЯ У УРОВЫХ СТАНКОВ, включ ное устройство, соеди дственно с обводным в через пылеосадительн лоном, вентилятор, фи чистки с устройством обводной воздуковод, ш а я с я тем, что, ения эфф:ктивности пыл меняющихся условиях ины, уст; новка снабже еделителем с диффузор,ЯОА гулирующими заслонками, регуляторами, блоками сравнения, задатчикомчастоты вращения вентилятора, датчиками давления и влажности, при этомодин иэ датчиков давления установлен в пылеприемнике и подключен непосредственно к первому входу первого блока сравнения и через последовательно соединенные второй блоксравнения и первый регулятор - квентилятору, другой вход второгоблока сравнения соединен с задатчи"ком частоты вращения вентилятора,а датчик влажности, установленныйв пылеосадительной камере, соединенс. вторым входом первого блока сравнения и с первым входом третьегоблока сравнения, выход которого соединен с входом второго регулятора,который кинематически соединен срегенератором фильтра тонкой бчистки, выход первого блока сравнения соединен с входом трлятора, который кинематинен с регулирующими эаслхораспределителя, одинкоторого соединен с филькой очистки, второй - своздуховодом, а вход - стором.Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, а именно кустановкам пылеулавливания буровыхстанков,Известны установки пылеулавливания для буровых станков, включающие 5пылеприемное устройство, пылеосадочные камеры, циклоны, тканевые Фильтры, элементы воздуховодов и вентилятор - побудитель тяги 113.Недостатком указанных установок 10является низкая эффективность пылеулавливания, в частности циклонови тканевых Фильтров, иэ-эа невозможности их оперативной настройкина оПтимальный режим роботы при меняющихся условиях бурения разныхпо свойствам горных пород.Наиболее близкой к изобретениюявляется пылеулавливающая установка для буровых станков, ключающаяпылеприемное устройство, соединенное непосредственно с Обводным воздуховодом и через пылеосадительнуюкамеру с циклоном, вентилятор,фильтр тонкОЙ Очистки.с устройствОмрегенерации и обводной воздуховод 23 еНедостатками известной пылеулавливающей установки являются:размещение камеры фильтров взоне всасывания вентилятора обуславливает необходимость применять фильт.ры завышенной производительности,поскольку они должны быть расчитанына полную производительность вентилятора, в несколько раз превышающуюпроизводительность потока из скважины, равную производительности компрессорной установки станка;наличие в установке дополнительного воздуховода с эжектором и регулятором расхода воздуха, размещенным между входным окном вентилятораи камерой Фильтров, осложняет условия отсоса шламовоздушного потока научастке От устья скважины до йыле-.Осадительной камеры, поскольку на 45данном участке возможно получитьлишь производительность потока, равную производительности компрессорнойустановки;отсутствие регулировочных устройств, позволяющих при изменяющихся условиях бурения (например изменении,скорости бурения и, как след,ствие, изменении свойств и составашламовоздушного потока иэ скважины)обеспечивать работу пылеуловительных узлов в расчетном (оптимальномрежиме, что приводит к работе установок в целом с недопустимыми посанитарным нормам значениями пыли навыаде установки,60Целью изобретения является устранение указанных недостатков и повышение эффективности пылеулавливания в меняющихся условиях проходки,скважины. 65 Указанная цель достигается тем, что пылеулавливающая установка для буровых станков снабЖена воэдухораспределителем с диффузором и регулируюшими заслонками, регуляторами, блоками сравнения, задатчиком частоты вращения вентилятора, датчиками давления и влажности, при этом один из датчиков давления установлен в пылеприемнике и подключен непосредственно к первому вхрду первого блока сравнения и через последовательно соединенные второй блок сравнения и первый регулятор - к вентилятору, другой вход второго блока сравнения соединен с эадатчиком частоты вращения вентилятора, а датчик влажности, установленный в пылеосадительной камере, соединен с вторым входом первого блока сравнения и с первым входом третьего блока сравнения, выход которого соединен с входом второго регулятора, который кинематически соединен с регенератором фильтра тонкой очистки, выход первого блока сравнения соединен с входом третьего регулятора, который кинематически соединен с регулирующими заслонками воздухораспреде.лителя, один из выходов которого соединен с фильтром тонкой очистки, второй - с обводным воздуховодом, авход - с вентилятором.На фиг, 1 изображена предлагае-мая установка; на фиг, 2 - вариант исполнения воздухораспределителя,Установка содержит пылеприемник 1, расположенный непосредственно над усьтем скважины, осадительную камеру 2, циклоны 3, вентилятор 4, фильтр 5 тонкой очистки с устройством б регенерации, Между выходным окном вентилятора 4 и входным окном Фильтра 5 тонкой очистки установлено воздухораспределительное устройство 7 типа крестовины с встроенными в отводах регулирующими заслонками 8В установке выполнен замкнутый контур посредством обводного воздуховода байпаса) 9, один конец которого соединен с нижним Окном крестовины воэдухораспределителя 7, а другой - с окном пылеприемника 1.установка снабжена датчиком 10 влажности, расположенным в осадительной камере, и датчиками 11 и 12 давления, которые размещены у устья скважины и в фильтре 5 тонкой очистки, В уста. новке имеются блоки 13 и, 15 сравнения режима работы с соответствующими регулятором 14 регенерационных фильтров 5 и регулятором 1 б заслонок воздухораспределителя 7. Установка имеет блок 17 сравнения сигнала от датчика 11 давления с задаваемым сигналом 0 о, разница которых а 0 подается на вход регулятора 18 частоты вращения вентилятора 4 длярегулирования его производительнос- разделяется на поток Ч, идущий вти, Выходным звеном предлагаемой Фильтры 5 тонкой очистки и после обесустановки, пропускающим в атмосферу пыливания выбрасывающийся в атмо=очищенный от пыли воздух, помимо сферу, и.на поток производительфильтра 5 тонкой очистки является костью ч = ч - ч -ч ; идушийифф зор 19. Пылеприемник 1 5 через нижнее окно крестовины воэства 7устанавливается в устья скважины 21 духораспределительного устройствав месте выхода бурового снаряда 20 и байпас 9 в боковое окно пылеприемника 1, где, смешиваясь с воздушнымДля пояснения действия установки потоком, поступающим из скважинй,на схеме фиг. 1 обозначены: ч,Р - 10 отсасывается в пылеулавливающиеобъемный расход и давление воздуха агрегаты первой и второй ступенейкомпрессора; Ч , Р - то же, на вы- для повторной очистки.Ч Ч - Вариант возможного исполнения воэобъемные расходы воздуха, соответст- духораспределителя и соответствуюэенно вентилятора, фильтра тонкой 15 щих элементов показан на фиг. 2.очистки, диффузора и байпаса; цданный узел может. быть представленобъемы буровой мелочи сост- в виде устройства 7 типа крестовиныветственно осадительной камеры, цикло со вСтроенными в отводах заслонкана и фильтра тонкой очистки; У ,Л 3 , ми 8 а,б,в, приводимыми в действиеэлектрические сигналы соВ одним или несколькими электродвигаветственно датчика давления, располо- телями Д регулятора 16, рабо щЯС16 аботаю егоженного у устья скважины, датчика пд сигналам датчиков влажности 11 ивлажности и датчика давления фильт- давления 10, Соединения воздуководара тонкой очистки (д 6 - частота враще с нижним окном крестовины воэдухония вентилятора: Б - устанавлива распределения окном ппржщемое Начальное значение частоты вра- ка 1 могут быть ыпо идфока 1 мог т быть выполнены в видещения вентилятора: д.ц =-0, фланцевых соединений, как наиболееЧ = Ч - Ч - Ч; ф - угол поворо- пРостых по исполнению.та заслонки воздухораспределителя В предлага.ОА,. Ц - соответственно напряженйя дится автоматическое с переключеа б оков 13 и 15 сравнения. ЗО нием при необходимости на ручнойна выходах блоков и сравнения.ежим ег ли вания) управление зассвязи (трубопроводы и т,д.) показаныдвойными линиями, электрические свя стройством 6 регенерации Фильту рров тонкой очистки 5 и частотой Я 6зи - сплошными одинарными линиями.35 вращения вентилятора 4. Это необхоПунктирными линиями на схеме покадимо по следующим причинам.заны механические связи регуляторовТрудность ручного регулированияс исполнительными узлами и злеменпроизводительности воздушного пототами.Установкаработает следующим об- ка в пылеуловителях объясняется4 О непостоянным количеством воздушнопылевой смеси, поступающим иэ стволаВоздушный поток производительностью и давлениемдавлением Р, создаваемальное)количество сжатого воздухаказана) пневмотранспортной системыовлетворительной очисткибуровбго станка и направленный по .45 для удовлетвори еполой буровой штанге 20 в скважину важины при урскважины п и ее бурении является величиной переменной и зависит от21, выносит продукты бурения в пылемногих факторов: типа бурового инстприменик 1. Одновременно поток производительностью Ч , создаваемый Руме та, прента, п очностных характеристикггорных пород, степени и характеравентилятором 4 и равный его произ-горных пород,трещиноватости обуриваемого массиваводительности, под действием разрежения отсасывает не успевшие осесть и д . Значения и характер изменедрфпродукты бурения из пылеприемникаыле риемника 1 ния оптимальных величин требуемогоколичества сжатого воздуха дляи по пылепроводу направляет в перудовлетворительной очистки скважин55 даже при бурении сравнительно однокамеру . а ер2. В камере 2 резко снижародных по структуре пород сланецалевролит изменяются случайно и вчего происходит гравитационноевесьма широком пределе.осаждение крупных частиц продуктовбурения. Дальнейшее отделение и Кроме вышеуказанного непостоянулавливание пылевых частиц происхо О ства требуемого количества воздуха,дит во второй ступени очистки - в практике бурения бывают случаи,инерционных цйклонах 3. Подвергну- когда вследствие значительной тре.тый обеспыливанию воздушный поток щиноватости горных пород, подаваенагнетается в воэдухораспреде- мый для очистки скважины воздухлйтельное устройство 7, в котором 65 расходится по трещинам и лишь неэна 1068593чительная его часть поступает вместес продуктами бурения в пылеприемное устройство. В этом случае ввоздуховоде между пылеприемником1 и осадительной камерой 2 будетпроходить воздушный поток, производительность которого может оказаться недостаточной для создания требуемой скорости потока для подъемакрупных частиц, поступающих иэ скважины. Произойдет. закупорка пылеприемника 1, т.е. возникает .аварийныйрежим, приводящий к прекращению процесса бурения,С другой стороны, сопротивлениефильтров тонкой очистки даже при 15автоматизации процесса регенерации,.в процессе их работы будет изменяться от минимального (при очищенныхфильтрах после прекращения регенерации) до максимального значения(при засорении фильтров до допусти.мого предела, при котором долженвключаться механизм регенерации),Следовательно, даже при нормальной1 работе пневмосистемы поток воздуха,производительностью Ч , будет изменяться (увеличиваясь или уменьшаясь),что также приведет к нарушению расчетного режима работы пылеуловителей 1-й и 2-й ступени, а также нарушению стабилизации процесса пневмотранспорта в воздуховоде от устьяскважины. Чтобы исключить это, требуется автоматическое управление потоком поаредством регулировочныхзаслонок 8 распределительного уст- З 5ройства 7.Диффузор 19 в установке предназначен для выброса воздушного потока с 1 в атмосферу в том случае,когда бурение скважин происходит 40в условиях пород водонасыщенных, В.этом случае необходимость в фильтрах тонкой очистки Отпадает и ониисключаются из рабочего цикла. Дляцели автоматического управления переключением выхода воздушного потока о в атмосферу через диффуэор 19предусмотрены регулировочные заслонки 8 с автоматизированным приводом.Сигнал на переключение заслонок поступает от датчика 10 влажности на вход.анализатора 15 и далее - на регулятор 16, управляющий этими заслонками. При предельном значении влажносФ,ти, выше установленной нормы, заслонки 8 полностью отключают фильтры5 тонкой очистки и воздух выбрасывается через диффуэор 19 в атмосферу, При незначительной (ниже нормы)влажности регулирование положениязаслонок осуществляется по сигналу 6 Оот датчика 11 давления воздуха,Такое регулирование обеспечивает промежуточное положение заслонок 8, когда часть воздуха проходит в фильтр 5 тонкой очистки, а другая его часть через байпас 9 возвращается ,в пылеприемник 1.Регистрация (очистка 1 фильтров тонкой очистки (например тканевых) осуществляется периодически с помощью автоматического включения привода исполнительных органов регенерации (например механизма встряхивания), при достижении допустимого критического давления воздуха в фильтрах (для тканевых фильтров Рщ, = 200 кг/мф.) . Сигнал на включение устройства б регенерации фильтров поступает от датчика 12 давления, расположенного в камере фильтров тонкой очистки, Этот сигнал подается на вход блока 13 сравнения и далее - на регулятор 14, приводящий в действие устройство б регенерации. При этом учитывается величина влажности потока из скважины, так как на вход блока 13 сравнения поступает также сигнал от датчика 10 влажности. При влажности выше предельного значения регулятор регенерации не включается.Регулирование частоты вращения вентилятора 4 производится по сигналу от датчика 11 давления, расположенного у устья скважины, в пылеприемнике 1 с помощью регулятора 18, при этом учитывается начальное значение частоты вращения, устанавливаемое оператором.по сигналу Б 1, . При увеличении давления датчика 11 увеличивается частота (0 вентилятора 4, а при уменьшении давления датчика 11 эта частота пропорционально уменьшается. Таким образом, при изменяющихся условиях бурения и свойствах воздушно-шламовой смеси, значение давления Ро у устья скважины поддерживается практически постоянным, чем достигается постоянный рабочий режим пылеулавливающей установки и предупреждаются выбросы в атмосферу пыли из пылеприемника через уплотнительные устройства и другие элементы пылеулавливающей установки.При использовании пылеулавливающей установки на буровых станках аварийные простои и непроизводительные затраты времени на обслуживание и ремонт снижаются по сравнению сдействующими установками в 3-4 раза,увеличивается эффективность и долговечность фильтров тонкой очистки в 2-3 раза, улучшаются санитарно-гигиенические условия труда обслуживающего персонала буровых станков и трудящийся занятых на смежных работах;.Заказ 1143 тк ая илиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул, Проектная 27 Тираж 568ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений13035, Москва, 3-35, Рауш Подписнета СССРытийнаб д, 4/5