Способ газовой защиты для угольных шахт и устройство для его осуществления
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 Р 5/0 ГОСУД ДРС ТВЕНПО ИЗОБРЕТЕНПРИ ГКНТ СССР НЫИ КОМИТЕТИЯМ И ОТНРЦТИЯ НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И А ВТОРСН Бюл. М 9 й электроме металлист" нко, В.П. Б нический лон(5) СПОСОБ ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ ДЛЯ УГОЛЬ. НЫХ ШАХТ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ- ЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к горнойавтоматике и предназначено для авто"матической сигнализации об опаснойпылегазовой обстановке. Цель изобретения - повышение достоверности защиты за счет снижения погрешностиопределения концентрации (К) метанапутем устранения влияния флуктуацийсодержания пыли и за счет учета истинной К пыли в лавеКонтролируемыйобьем 1 шахтной атмосферы толщинойЙ просвечивают пучком инфракрасногоизлучения (ИКИ). Регистрируют интен1548468 сивность Т прошедшего через контро-лируемый объем 4 потока ИКИ, интенсивность 1 рассеянного в направлении вперед потока ИКИ и интенсивность 10 прошедшего через чистый разреженный воздух потока ИКИ. Определяют зна" ценил К пыли Си метана Св кон" тролируемом объеме 4 по формулам Г= ф 1 р ( Гд Кд( С (Ф 1) 1 п То 10 коэффициенты ослабления ИКИ метаном и пылью; Кп " градуировочный коэффициент, Задают пороги по допустимым К метана Сд и пыли С. Сравнивают 15 Си С, с пороговыми С и См, и при Ся ) С или См См сигналиэируют Изобретение относится к горнойавтоматике, а более конкретно к автоматической сигнализации об опасной 25пылегазовой обстановке и может бытьиспользовано для повышения производительности и улучшения техники безопас.ности в угольных шахтах, опасных повыбросам пыли и газа,30Цель изобретения - повышение достоверности защиты за счет сниженияпогрешности определения концентра цииметана путем устранения влияния флуктуаций содержания пыли и за счет уце- Зта истинной концентрации пыли в лаве.На Фиг. 1 приведена функциональнаясхема устройства газовой защиты; наФиг, 2 - ход лучей инфракрасного излучения через контролируемый объем шахт Оной атмосферы при установке передфотоди одом второго с ужа ющегос я коллиматора, на фиг. 3 - то же, при уста-.новке перед Фотодиодом третьего кольцевого коллиматора . 45Устройство газовой защиты дляугольных шахт содержит пороговый блок1, к входу которого подключен первыйзадатчик 2, а к выходу - сигнализатор 3, а также установленные другпротив друга по разные стороны отконтролируемого объема 4 шахтнойатиосферы толщиной Й лазерный инфракрасный светодиод 5 и инфракрасныйфотодиод 6. Устройство снабжено также55неподвижным коллиматором 7, двумя подвижными коллиматорами 8 и 9, двигателем 10 с обтюратором 11 на валу 12,исполнительным механизмом 13, пятью об опасной пылегаэовой обстановке вшахте, Устройство для реализации способа содержит пороговый блок 1, задатцик 2, сигнализатор 3, лазерный инфракрасный светодиод 5 и инфракрасный Фотодиод 6. Дополнительно устройствоснабжено неподвижным коллиматоромвращающимся обтюратором 11 с подвижными коллиматорами 8 и 9, эадатциками 14-18, блоками 19, 26 и 32 хранениявыборки, логарифматорами 20,27, блоками 21 и 22 умножения, генератором23 импульсов, делителем 24 частоты,управляемым коммутатором 25, ОЗУ 28,измерителями разности 29,30 и отношений 31, 33-35, 2 с,п, ф-лы, 3 ил,задатчиками 14 - 18, блоком 19 хранения-выборки, логарифматором 20, двумя блоками 21 и 22 умножения, генератором 23 импульсов, делителем 24 частоты, управляемым коммутатором 25, цепью из последовательно соединенных второго блока 26 хранения-выборки, второго логарифматора 27, оперативного запоминающего устройства 28, двух измерителей 29 и 30 разности и измерителя 31 отношений, а также цепью из последовательно соединенных третьего блока 32 хранения-выборки и трех измерителей 33-35 отношений,Информационный вход управляемого коммутатора 25 соединен с выходом инфракрасного фотодиода 6, первый управляющий вход соединен с первым выходом генератора 23 импульсов и с входом шагового двигателя 10. Второй управляющий вход соединен с входами оперативного запоминающего устройства 28 и исполнительного механизма 13 и с выходом делителя 24 частоты, вход которого соединен с вторым выходом ге.- нератора 23 импул ьсов. Выходы упра вляемого коммутатора 25 соединены с входами блоков 19, 26 и 32 хранения- выборки. Выход первого блока 19 хранения-выборки соединен с вторым входом второго измерителя 33 отношений. Выход третьего блока 32 хранения-вы" борки через первый логарифматор 20 соединен с вторым входом первого измерителя 29 разности, Выходы первого 31 и четвертого 35 измерителей отношений соединены с вторым и третьим50 5 15484 входами порогового блока 1, четвертый вход которого соединен с вторым задатчиком 14. Выход третьего измерителя 34 отношений соединен с первым вхо 5 дом первого блока 22 умножения, второй вход которого соединен с третьим задатчиком 18, а выход соединен с вторым входом второго измерителя 30 разности. Второй вход третьего измерителя 34 отношений соединен с четвертым задатчиком 16. Второй вход четвертого измерителя 35 отношений соединен с пятым эадатчиком 17 и с первым входом второго блока 21 умножения, второй вход которого соединен с шестым задатчиком 15, а выход соединен с вторым входом первого измерителя 31 отношений. В состав устройства входит также двухканальный блок 20 36 индикации и регистрации, входы которого соединены с выходами первого 31 и четвертого 35 измерителей отношении.Первый коллиматор 7 выполнен рас ширяющимся (в виде конического от,верстия) и установлен у лазерного инфракрасного светодиода 5 широкой стороной к инфракрасному фотодиоду 6, Второй коллиматор 8 выполнен сужающимся (в виде конического отверстия) и установлен перед инфракрасным фото- диодом 6 на одной лопасти 37 обтюратора 11 узкой стороной к светодиоду 5. Третий коллиматор 9 выполнен кольцевым (прозрачное для инфракрас 35 ного излучения кольцо 38 и непрозрачный пятачок "39 вцентре) и установлен на второй лопасти 40 обтюратора 11.Контролируемый объем 4 шатной ат мосферы образован двумя параллельными друг другу и прозрачными для инФракрасного излучения торцовыми стенками 41 и 42, установленными на расстоянии д друг от друга. Для возможности герметизации объема и откачки из него воздуха служат боковые стенки 43-46, которые устанавливаются при надобности исполнительным механизмом 13.Исполнител ьный меха низм 13 может быть выполнен, например, в виде герметизирующего устройства, герметично закрывающего контролируемый объем 4, и вакуум-насоса, откачивающего воздух иэ герметизированного объема . Пороговый блок 1 может быть выполнен, например, в виде двух блоков сравнения с элементом ИЛИ на выходе. Остальные Ь 8 6блоки я вля ются ста нда рт ными широкораспростра ненными блоками схем авто.ма ти ки, выполняют од ноз нач ные функ"ции и в дополнительных поясненияхне нуждаются.Способ газовой защиты для угольных шахт реализуется следующей последовательностью операций,Контролируемый объем шахтной атмосферы толщиной с 1 просвечивают пучком инфракрасного излучения, например, с длиной волны около 3,39 мкм.Регистрируют интенсивность прошедшегочерез контролируемый объем потокаинфракрасного излучения 1. Регистрируют интенсивность рассеянного в направлении вперед потока инфракрасного излучения 1 р . Регистрируют одинраз на много измерений интенсивностьпрошедшего через чистый разряженныйвоздух потока инфракрасного излучения 1,. Определяют значения концентраций пыли Си метана Св контролируемом объеме шахтной атмосферы поформула м С= 1 р-(1 КЙГ; См=: (М, а)- 1 1-1 1- Задают пороги по допустимым концентрациям метана С и пыли С.Сравнивают значения С и С с пороговыми Сп и С д и при С,)Сп илиСА,)Ссигнализируют об опасной пылегазовой обстановке в шахте, Остальныеопера ции повторяют при каждом измерении.Сущность способа состоит в следующем,Если через контролируемый объемшахтной атмосферы толщиной Й пропус"кать тонкий пучок инфракрасного излучения с длиной волны около 3,39 мкм(те, в полосе поглощения метана), тоинтенсивность прошедшего потока излучения согласно закону Бугера-Памберта-Бера запишется в виде1 п =1 оехР Г пап 1СД Йгде 1 - и нтенси вност ь прошедшегочерез чистый разреженныйвоздух (без пыли и метана)потока инфракрасного излучения;Си С,- концентрация пыли и метанаЖи Ж, - коэффи ци енты ослабления и нФракрасного излучения пыльюи метаном,Зависимость (1) будет иметь местов показанной на Фиг. 2 геометрии измерений, 1518168Бсли теперь между источником 5 ифотоприемником б поставить непрозрачный для инфракрасного излучения пятачок 39 (по диаметру потока излученияот источника 5 на Фотоприемник 6), авокруг пятачка выполнить прозрачноедля излучения кольцо 38, то прямыелучи от источника 5 на фотоприемник6 не попадут (фиг.3). Зато на фотоприемник 6 попадут кванты инфракрасного излучения, которые в результа те рассеяния на частичках пыли изменили свое первоначальное направлениераспространения и прошли на Фотоприемник 6 через прозрачное кольцо 38,Направления таких квантов показанысплошными линиями со стрелками нафиг. 3. Интенсивность потока рассеянного вперед инфракрасного излучения 20Трв аппроксимируется выоажением1 =Т (Кр,СЙ)ехр(-ЖСдс,Сй), (2)где К " градуировочный коэффициент .Из выражения (2) видно, что приС-О величина Т в также стремится к25нулю, Объясняется это тем, что приисчезновении частичек пыли исчезаютцентры рассеяния и в чистом воздухерассея ния и злучения вперед не происходит, Показатель экспоненты в выражении (2) как и в выражении (1)характеризует ослабление прямого ирассеянного квантов инфракрасногоизлучения пылью и метаном.РазДелив Тлв по УРавнению (2) на З 51 по ура вне нию (1), пол уча ютТрв 1 о(К Са 1)ехР( лСл 1 ЖСм 1)о л РТо То ехр(-УСлЙ-Ж,С,Й)= КСй, (3) 40Отсюда получают С= 1 р (ТлК й) (4)Подста вив С д из ура внения (Й 3 вуравнение (1) и решив полученное уравнение относительно См. получают С, ==(Ж 1) 1 То 1 П Тл л РВ ТлКл)3 ( )концентра цию мета на в контролируемомобъеме шахтной атмосферы.Перед запуском в работу устройст"во градуируют. Процесс градуировкиустройства заключается в следующем,Значения С, и С заносятся в задатчики 2 и 14. Значение й заносят в задатчик 17, значение Кзаносят в задатчик 16, Ж, - в задатчик 15 а зна 55чение Ж- в, эадатчик 18, ВеличиныСм и СА являются заранее известными для конкретной лавы, где будетустановлено устройство, значение д известно из конструкции устройства,а величины Ж, Ки Копределяют,пропуская через контролируемый объем,искусственные смеси с известными концентрациями пыли и метана и измеряякаждый раз величины 1, 1 п и 1 р (например, по методу наименьших квадратов по уравнениям (1) и (5).Работа устройства осуществляетсяследующим образом,При запуске устройства исполнительным механизмом 13 герметизируют контролируемый объем ч и откачивают оттуда чистый воздух. Устанавливаютобтюратор 11 в показанное на фиг,1и 2 положение, соединяют выход фотодиода б с входом второго блока 26хранения-выборки. В блоке 26 фиксируется значение 1, которое логарифмируется в блоке 27 и заносится в оперативное запоминающее устройство 28в виде (1 пТ ). Эти операции обычноосуществляют (как и операции градуировки) на заводе-изготовителе устройстваПри включении устройства в работуимпульсом с генератора 23 шаговыйдвигатель ставит обтюратор 11 в показанное на фиг1 и 2 положение,а управляемый коммутатор 25 соединяет фотодиод б с входом третьего блока32 хранения-выборки. Начинается пер"вый такт измерения. Поток инфракрасного излучения от источника 5 проходит через контролируемый объем толщиной Й и регистрируется фотоприемником б. Сигнал с Фотоприемника бпоступает на вход третьего блока 32хранения-выборки где формируетсясигнал Тд согласно уравнению (1). Влогарифматоре 20 при этом Формируется сигнал 1 п 1. По окончании первого такта импульсомм с генератора 23 ша говый д вига тель 10 устанавливает обтюратор 11 в показанное на фиг, 3 положение, а управляемый коммутатор 25 соединяет фо тодиод б с входом первого блока 19 хранения-выборки. Начинается второй такт измерений. Рассеянный в направлении вперед поток инфракрасного излучения проходит через кольцо 38 и попадает на фотодиод 6. Сигнал с фотоприемника б поступает на вход пер" вого блока 19 хранения-выборки где формируется сигнал 1 согласно уравнению (2),48468 51015 20 25 ве 28,35 40 45 50 9 15 По окончании второго такта сигнал 1 иэ блока 32 и сигнал 1 риз блока19 поступают на входы второго измерителя 33 отношений где формируется сигнал 1 р(1)-, который посту"пает на вход третьего измерителя 34отношений, на второй вход которогос задатчика 16 поступает сигнал К.На выходе блока 34 формируется сигнал1, (1 К) , который поступает навходы блоков 22 и 35. На второй входизмерителя 35 отношений с задатчика17 поступает сигнал й и поэтому навыходе блока 35 формируется сигнал1 р (1 КЙ), численно ра вный концентрации пыли Св контролируемом объеме согласно уравнению (4), На второйвход блока 22 умножения иэ задатчика18 поступает сигнал у. Поэтому навыходе блока 22 формируется сигналМ 1 р (1 К)-, который поступает навторой вход второго измерителя 30разности, На входы первого измерителя 29 разности с блоков 28 и 20 посту.пают сигналы 1 п 1 и 1 п 1. На выходеизмерителя 29 разности формируетсясигнал (1 п 1 -1 п 1), который посту"пает на первый вход второго измерите.ля 30 разности. На выходе блока 30 Формируется сигнал 11 п 1,-1 п 1- Ко 1 рв(1 пК) 1который подается на первый вход измерителя отношений 31, На входы блока 21 умножения с задатчиков 17 и 15 подаются сигналы ж, и й поэтому на выходе блока 21 формируется сигнал (Я,3), поступающий на второй вход блока 31. На выходе измерителя отношений 31 формируется сигнал (р,й) 11 п 1 -1 п 1 фп 1 рв(1 пКп)котоРый согласно уравнению (5) численно равен концентрации метана в контролируемом объеме. Сигналы о концентрациях пыли и метана с блоков 35 и 31 поступают на входы блока 36, где индицируются и регистрируются в процентах содержания метана и в мг/м содержания пыли,3Эти же сигналы С и С с блоков 35 и 31 подаются на входы порогового блока 1, где сравниваются с сигналами Сл и С, с задатчиков 2 и 14.При выполйении одного из условий Сп) Сд или См) Сна выходе порогового блока 1 появляется сигнал, включающий сигнализатор 3, который сигналиэирует об опасной пылегазовой обстановке в лаве. После этого начинается первый такт уже второго цикла измерений, который как и описанный состоит из двух тактов. Длительность одного цикла измерений составляет около О, 15 с. (по , 0,07 с. на каждый такт и около 0,0 с на переходные процессы и обработку сигналов).По истечении 288000 тактов (или 144000 циклов, или 6 ч непрерывной работы) на выходе делителя частоты 24 на 288000 появляется импульс, под действием которого исполнительный механизм 13 герметизирует контролируемый объем 4 и откачивает оттуда воздух, шаговый двигатель 1 О ставит обтюратор 11 в показанное на фиг.1 и 2 положение, управляемый коммута" тор 25 соединяет выход фотодиода 6 с входом второго блока 26 хранениявыборки, сбрасывается содержимое оперативного запоминающего устройства28. После этого сигнал с фотодиода6 поступает в блок 26 и на его выходе формируется с иг нал 1, сиг нал .1 логарифмируется в логарифматоре 27 и сигнал (1 п 1 ) запоминается в оперативном запоминающем устройстПосле этого снова начинается первый такт первого цикла измерений и все происходит снова в описанной последовательности. формула и зобретения 1. Способ газовой защиты для угольных шахт, основанный на просвечивании контролируемого объема шахтнойатмосферы пучком инфракрасного излучения, регистрации интенсивностипрошедщего через контролируемый объемпотока инфракрасного излучения 1,на задании порогов и на сигнализацииопасной обстановки, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыщения достоверности защиты, дополнител ьно регистрируют интенсивностьрассеянного в направлении вперед пото "ка инфракрасного излучения 1 , пороги задают по допустимым концентрациям метана С и пыли С в шахтнойатмосфере, дополнительно регистриру"ют интенсивность прошедшего черезчистый разреженный воздух потока ин.Фракрасного излучения 1 О определяют11 1значения концентраций пыли Си метана ССп - 1 р (г 31 п) РС,: (М,а)- Г 1 п , - 1.д- ЖрРв (п и)где й - толцина контролируемого объема,ЖМ- коэФфициенты ослабления ин"Фракрасного излучения метаноми пылью;К - градуировочный коэффициент,фсравнивают концентрации Си С с допустимыми онцентрациями С и См ипри превышении концентрациями пылиили метана допустимых концентраций;игнализируют об опасной пылегазовой.бс та нов ке в шахте,2. Устройство газовой защиты для угольных шахт, содержащее пороговый блок, к входу которого подключен задатчик, а к выходу подключен сигнализатор, а также установленные друг против друга по разные стороны от контролируемого объема шахтной атмосферы толщиной Й лазерный инфра крас" ный светодиод и инфракрасный Фотодиод, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности защиты, оно снабжено одним неподвижным коллиматором, вращающимся обтюратором с двумя подвижными коллиматорами, пя,тью задатчиками, блоком хра нения-выборки, логарифматором, двумя блоками умножения, генератором импульсов, делителем частоты, управляемым коммутатором, цепью из последовательно соединенных второго блока хранения" выбор ки, второго логарифматора, оператив" ного запоминающего устройства, двух измерителей разности и измерителя отношений, а также цепью из последовательно соединенных третьего блока хранения"выборки и трех измерителей отношений, причем информационный вход управляемого коммутатора соединен с 12выходом инфра красного Фотодиода, первый управляющий, вход соединен с первым выходом генератора импульсов, вто.рой управляющий вход соединен с входом оперативного запоминающего устройства и с выходом делителя частоты,вход которого соединен с вторым выходом генератора импул ьсов, а входы 1 управляемого коммутатора соединены свходами блоков хранения-выборки, выход первого из которых соединен свторым входом второго измерителя отношений, а выход третьего блока хранения-выборки через первый логарифматор соединен с вторым входом первого. измерителя разности, выходы первого и четвертого измерителей отношений соединены с вторым и третьим 2 О входами порогового блока, четвертыйвход которого соединен с вторым задатчиком, выход третьего измерителяотношений соединен с первым входомблока умножения, второй вход кото рого соединен с третьим задатчиком,а выход соединен с вторым входом вто"рого измерителя разности, второй входтретьего измерителя отношений соеди"нен с четвертым задатчиком, второйвход четвертого измерителя отношенийсоединен с пятым задатчиком и с пер"вым входом второго блока умножения,второй вход которого соединен с шестым задатчиком, а выход соединен свторым входом первого измерителя отношений, при этом неподвижный колли"матор выполнен расширяющимся и уста"новлен у лазерного инфракрасного светодиода широкой стороной к инфракрасному Фотодиоду, первый подвижный кол"лиматор выполнен сужающимся и установлен перед инфракрасным фотодиодомодной лопасти обтюратора узкой стороной к светодиоду, а второй подвижный коллиматор выполнен кольцевыми установлен на второй лопасти обтюратора.1548468 Л. Зэйц Ре П Тираж 377 каз 126 сно ГКНТ СССР открытиям и митета по изобретениям и сква, 3-35, Раушская наб оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101 ВНИИПИ Государственного 113035, Составитель И. Наз Техред Л,Сердоковаи л с т е наКорректор М. Шароши
СмотретьЗаявка
4425506, 16.05.1988
КОНОТОПСКИЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЗАВОД "КРАСНЫЙ МЕТАЛЛИСТ"
ОНИЩЕНКО АЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ, БЕЛОНОЖКО ВИКТОР ПЕТРОВИЧ, ИВАШОВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ
МПК / Метки
МПК: E21F 5/00
Метки: газовой, защиты, угольных, шахт
Опубликовано: 07.03.1990
Код ссылки
<a href="https://patents.su/8-1548468-sposob-gazovojj-zashhity-dlya-ugolnykh-shakht-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ газовой защиты для угольных шахт и устройство для его осуществления</a>
Предыдущий патент: Способ многостадийного воздействия на призабойную зону угленосной толщи для борьбы с газовыделением, пылеобразованием, выбросами, обрушениями и температурой
Следующий патент: Способ поинтервальной гидрообработки массива горных пород
Случайный патент: Способ получения элементоорганических полимеров с лестничной структурой молекул