Устройство для гашения взрыва пылегазовой среды

СО 1 ОЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК зи Е 21 Р 5/00 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ С енкой камеру с дрос отделенную от отсека к ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) П.М. ПетрухинМ.И. Нецепляев, Е.П. Плоскоголовый, В.П. Ковалев, Р.П. Сербии и И,Л. Бабиченко (71) Государственный макеевский ордена Октябрьской Революции научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности(56) 1. Севриков В.В. Анализ применения автоматических устройств защиты от загораний и взрывов парогазовых смесей в промышленности. Ворошиловград, 1974, с. 52.2. Авторское свидетельство СССР В 635254, кл, Е 21 Р 5/00, 1977. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ ВЗРЫВА ПЫЛЕГАЗОВОЙ СРЕДЫ, включающее генератор инертных газов, заполненный ингибиторои отсек с предохранительной решеткой и успокоительную,ЯО 1101557 селирующими отверстиями, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности гашения взрыва в горной выработке путем более полного использования ингибитора и увеличения диаметра факела распила, дросселирующие отверстия выполнены в Г-образных патрубках, части которых, параллельные торцовой стенке отсека направлены по касательной к окружности с центром на продольнойосн отсека, а предохранительная решетка выполнена в виде концентрических диффузоров, поверхности которых образованы вращением вокруг продольной оси отсека дуг окружностей, центры которых расположены на продолжении диаметра выходного сечения отсека, а окружности выходных сечений диффузоров расположены иа воображаемой полусфере, центр и радиус которой совпадает с центром и радиусом выходного сечения отсека.1101557а 1 и дф- эмпирические коэффициенты,зависящие от числа диффузоров.4. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что радиусывходных сечений диффузоров составляют арифметическую прогрессию с общимчленомгЬх; а" - Й ( - 1) К,2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что количество диффузоров предохранительной решетки равно не менее 3-5.3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что расстояния центров дуг окружностей, образующих поверхности диффузоров, от продольной оси отсека и радиусы окружностей составляют арифметические прогрессии е общими членами соответственнох = а " + с 1 1 (д - 1)К;а (+(;. - 1)2 2где К - радиус выходного сеченияотсека;3,4,5 - число диффузоровв предохранительной решетке1,2 ,% 5. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что расстояния начальных точек образующих . дуг от плоскости выходного сечения отсека образуют возрастающую арифметическую прогрессиюЬЬх; = д К ( - 1).кИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано преимущественно в шахтах для гашения вспышек метана и угольной пыли в начальной стадии их возникновения.Вспышки и взрывы в угольных шахтах происходят от многих источников воспламенения, отличающихся друг от дру га по своим энергетическим параметрам. Взрывные работы могут быть причиной возникновения сильных взрывов с большой скоростью развития. Такие источники воспламенения пылегазовой среды в горной выработке, как фрикционное искрение при работе выемочных и проходческих машин, короткое замыкание в электрооборудовании и т.п. вызывают вспышки со сравнительно небольшими скоростями распространения пламени, Но на долю этих менее мощных источников воспламенения приходится значительное количество взрывов, происходящих в шахтах.Известен порошково-газовый пламегаситель для подавления взрывов пылевоздушных смесей, содержащий корпус с конической насадкой, наполненной ингибитором, и зарядную трубку с размещенным в ней пирозарядом,генерирующим при сгорании инертныегазы, снабженную разрядной головкойсо среэным диском 13.Недостатками известного устройства 5 являются значительная инерционностьпо созданию взрывогасящей среды(60-100 мс), а образующийся при этомфакел и небольшой угол раскрытияфакела, способный перекрыть сечениезащищаемой выработки только на большом расстоянии от устройства. Поэто.му оно не может быть использованодля гашения вспышек и взрывов в начальной стадии развития на расстоянии 1,5-2,0 м от очага воспламенения,Кроме того, газы, выходящие с большой скоростью иэ устройства (придавлении 150-200 МПа), не успеваютвыбросить весь ингибитор, в результате чего снижается коэффициент егоиспользования (в корпусе устройстваостается до ЗОЖ невыброшенного ингибитора).Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для локализациивзрыва пылегазовой среды, включающеегенератор инертных газов, отсек с 30 предохранительной решеткой, заполненный ингибитором, и успокоительнуюЭ 11015камеру, отделенную от отсека стенкойс дросселирующими отверстиями 2.Известное устройство имеет следующие недостатки,Факел распыла ингибитора имеетмалый угол раскрытия и перекрываетсечение защищенной устройством выработки на значительном расстоянии отего выходного отверстия. В связи сэтим,при более близком расстоянии 1 Оочага взрыва от устройства возможенпроскок пламени через незащищенноепространство выработки по перифериипламягасящего факела, Последнее делает указанное устройство неприемлемым для гашения взрывов или вспышекнепосредственно в очаге или на расстоянии 1,5-2 м от него, хотя в рядеслучаев это крайне необходимо (например, при гашении вспышек от фрикциоц Оного искрения на комбайнах).Ингибитор из отсеков капсулы вы брасывается не весь, что существенно снижает взрывогасящую эффективность устройства, неоправданно увеличивает его вес и размеры,Целью изобретения является повышение надежности гашения взрыва в горной выработке путем более полного использования ингибитора и увеличе 30 ния диаметра факела распыла при равномерном распределении ингибитора.Поставленная;. цель достигается тем, что в устройстве для гашения 35 взрыва пылегазовой среды, включающем генератор инертных газов, заполненный ингибитором отсек с предохранительной решеткой и успокоительную камеру, отделенную от отсека стенкой 40 с дросселирующими отверстиями, дросселирующие отверстия выполнены в виде Г-образных сопел, части которых параллельны торцовой стенке отсека направлены по касательной к окружности с 5 центром на продольной оси отсека, а предохранительная решетка выполнена в виде .трех-пяти концентрических диффуэоров, поверхности которых образованы вращением вокруг продольной 50 оси отсека дуг окружностей, центры которых расположены напродолжении1 диаметра выходного сечения отсека, а окружности выходных сечений диффузоров расположены на воображаемой 55 полусфере, центр и радиус которой совпадает с центром и радиусом выходного сечения отсека, при этом в на 57правлении от внешнего диффузора к центральному расстояния центров дуг окружностей от продольной оси отсека и радиусы окружностей составляют арифмет.:ческие прогрессии с общими членами. соответственнох а+(1 1)3 эг, а" + (1 (1 1)1 радиусы входных сечений диффузоров составляют убывающую арифметическую прогрессию с общим членомгЬх, а- д з (-1)Е, а расстояния начальных точек образующих дуг от .плоскости выходного сечения отсека образуют возрастающую арифметическую прогрессиюЬЪх; = д К(1-1)где К - радиус выходного сеченияконтейнера;3,4,5 - число диффузоровв предохранительной решетке;1 = 1,2, , Ма .и Й . - эмпирические коэффициенты, зависящие от числадиффузоров. На фиг, 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема предохранительной решетки; на фиг. 4 - сечение общей торцовой стенки отсека и успокоительной камеры.Устройство содержит заполненный ингибитором отсек 1, успокоительную камеру 2, сообщающуюся с отсеком 1 посредством дросселирующих Г-образных сопел 3, размещенных в проточке 4 основания контейнера 1..Камера 5 сгорания гаэогенерирующего состава 6 перекрыта срезным диском 7 и перфорированной разрядной головкой 8, размещенной в успокоительной камере 2. Через крышку 9 успокоительной камеры 2 к камере 5 сгорания подведены провода 10, Контейнер 1 с ингибитором перекрыт легкоразрушаемой диафрагмой 11 и предохранительной решеткой 12, образованной четырьмя криволинейными концент" рическими диффузорами 13, Для контейнера с радиусом выходного отверстия 75 мм концентрические диффузоры 11 выполнены в виде поверхностей, образованных вращением вокруг продольной оси контейнера 1 дуг окружностей с радиусами, равными 79, 101, 124 и 146 мм. Центры этих дуг расположенына продолжении диаметра выходного отверстия контейнера 1 на расстояниях от его продольной оси, равных соответственно 19, 58, 97 и 121 мм, Радиусы входных отверстий диффузоров 13 5 соответственно равны 60, 45, 30 и 15 мм. Диффузоры 13 закреплены на .кольцевой обойме 14 с помощью двух взаимно перпендикулярных ребер, выполненных в виде плоских полушайб 15. 1 б Плоскость входного отверстия внешнего диффузора совпадает с плоскостью выходного отверстия контейнера 1, а входные отверстия остальных диффузоров находятся от него на расстояниях, 1 З равных соответственно 13, 26 и 39 мм по продольной оси контейнера. Окружньсти выходных отверстий диффузоров 13 вместе с кольцевой обоймой 14 и внешними обводами крепежных ребер 15 20 лежат на поверхности полусферы, радиус которой равен 75 мм, а центр совпадает с центром выходного сечения контейнера 1.Устройство работает следующим 25 образом.Импульс тока от датчика пламени взрыва воспламеняет газогенерирующий состав 6, при горении которого в камере 5 образуются инертные газы. Зп Развивающимся при этом давлением срезается диск 7 и инертные газы через перфорированную разрядную головку 8 поступают в успокоительную камеру 2 и затем через дросселирующие сопла 3 - в отсек 1, который заполнен тонкодисперсным порошком ингибитора. Образующаяся при этом пылегазовая пламегасящая смесь разрушает диафрагму 11 и поступает в , выработку через кольцевые концентрические зазоры предохранительной решетки 12. Испытания устройства по-казали его эффективность. За время, не превышающее 50 мс, в 1,5-2 м от очага взрыва одним или максимум двумя устройствами (в каждом по 2,2 кг ингибитора) создается пламегасящее облако, полностью перекрывающее сечение выработки перед фронтом пламени.Проводят испытания устройства с предохранительными решетками, содержащими различное число криволинейных диффузоров. При этом отмечено, что решетка, состоящая из двух диффузоров, не обеспечивает достижения целиизобретения, а при увеличении числадиффузоров в решетке более пяти начинает существенно расти ее аэродинамическое сопротивление, обуславливаясоответственное увеличение инерционности устройства. Установлено, чтохотя для формирования требуемогофакела распыла ингибитора имеетсявозможность использования предохранительной решетки, содержащей любоеразумное число диффузоров, но не менее трех, однако для использованияв данном конкретном случае наиболееприемлема решетка, состоящая из 3-5диффуэоров. При выполнении предохранительной решетки устройства поверхности диффузоров образованы вращением вокруг продольной оси контейнера дуг окружностей, центры которых расположены на продолжений диаметра выходного сечения контейнера, окружности выходных сечений диффузоров лежат на воображаемой полусфере, центр и радиус которой совпадает с центром и радиусом выходного сечения контейнера, при этом в направлении от внешнего диффузора к центральному расстоянию центров дуг окружностей продольной оси контейнера и их радиусы составляют возрастающие арифметические прогрессии с общими членами соответственнох; аф + д(1-1)Ка + Д м(1 1) Кг градиусы входных сечений диффузоров составляют убывающую арифметическую прогрессию с общим членомтЬха 1 - й (д"1)К расстояния начальных точек образующих дуг от плоскости выходного сечения контейнера образуют возрастающую арифметическую прогрессиюЬЬх; й" К(д),где К - радйус выходного сеченияконтейнера;М - 3,4,5 - число диффузоровв предохранительной решетке;х 1 2а значения коэффициентов а и д в зависимости от числа диффузоров в предохранительной решетке определяются из таблицы.0 0 0 0,175 0,120 0,230 Предлагаемое устройство эффективно в условиях высокой запыленности воздуха, при котором значительно 25 сужаются возможности используемых в автоматических взрывогасящих системах оптических датчиков пламени. В этом случае пламя может быть за-.4 жксировано на весьма малых расстояниях от взрывоподавляющего устройства и погашено лишь при наличии полного перекрытия сечения выработ-, ки пламегасящим облаком. Укаэанные обстоятельства имеют место при гашении вспышек и взрывов от фрикционного искрения на проходческих и вы-, емочных комбайнах. Предлагаемое устройство может быть использовано в качестве исполнительного органа авто- матических систем гашения взрывов на проходческих и выемочных комбайнах, а также для локализации взрывов на распределительных пунктах, у электроприводов различных машин и механнз иов.Предлагаемое устройство для гашения взрыва пылегаэовой среды отличается простотой, компактностью, следовательно, более низкой стоимостью автоматической системы гашения взры, вов на комбайнах, состоящей из двух взрывоподавляющих устройств 3 более эффективным использованием ингибито, ра, поскольку гашение взрыва на комбайне с помощью предлагаемых взрывог,подавляющих устройств обеспечиваетсяпри расходе 4,4 кг ингибитора (посравнению.с 64 кг, необходимыми прииспользовании устройств базового объекта); значительно более высокойнадежностью предлагаемых взрывоподавляющих устройств, поскольку запасэнергии, необходимой для выброса ираспыления ингибитора, в нем (газогенерирующий заряд) не подверженутечкам сам по себе и под действиемвибрации и ударов, сопровождающихработу комбайнов (в противоположность сжатому газу в баллонах); простотой в эксплуатации и обслуживаниивзрывоподавляющих устройств, поскольку отсутствует необходимость в регулярном контроле и возобновлении запаса энергии (сжатого газа); значительным снижением вероятности самопроизвольного срабатывания взрывоподавляющего устройства, посколькуэлектровоспламенитель газогенерирующего заряда и он сам не чувствительны к внешнии воздействиям (толчкам,вибрации и т.д.) в противоположностьэлектродетонаторам, используемымв .базовом объекте; значительно болеебезопасной эксплуатацией предлагаемых взрывоподавляющих устройств, поскольку в их конструкции не использованы потенциально опасные компоненты,подобные сосудаи высокого давления,1101557 Составитель Н. Руденктрушева Техред М. Надь Ференц орре тор 37/19 Тираж 427 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113 О 35, Москва, Ж, Раущская наб., д