УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ВОЗДУШНО-ДЕПРЕССИОННОЙ СЪЕМКИ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

Заявляемое техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для проведения воздушно-депрессионной съемки в лабораторных условиях с целью получения навыков работы в шахтных условиях.
Известно устройство (Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Аэрология горных предприятий». - Донецк: ДонНТУ, 2010. - С. 37.), включающее вентилятор, модель горизонтальной выработки постоянного сечения, микроманометры, воздухомерные трубки Пито-Прандтля и патрубок, обеспечивающий плавный вход воздуха.
Недостатком указанного устройства является повышенные габариты аэродинамической трубы, имитирующей горную выработку, для которой требуется помещение значительных размеров. Кроме того, недостатком является низкая информативность модели, так как на аэродинамической трубе не предусмотрены изменения аэродинамических коэффициентов на отдельных участках выработки, а также нет возможности задания различных утечек, вызывающих потери количества воздуха. При этом отсутствуют закругления и повороты, вызывающие резкие изменения сопротивления выработок, что ограничивает возможность варьирования величины аэродинамического сопротивления воздуховода.
Известно также устройство (Бедарев Н.Т., Ситников Г.А., Камалов В.М. Демонстрационный стенд для производства депрессионной съемки. - В сборнике: Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Материалы XII Международной научно-практической конференции «Сибресурс 2008», 20-21 ноября 2008 г. - Кемерово: КузГТУ, 2008. - С. 122-124), принятое за прототип, включающее стенд, имитирующий горные выработки, в виде трех каналов, одного длинного и двух коротких, для движения воздуха с наличием поворотов воздушного потока на 180 и 90 градусов, всасывающий вентилятор, отверстия для измерения скорости движения воздуха и температуры внутри каналов и в диффузоре вентилятора, верхние и нижние шиберы, а также шибер под вентилятором для создания утечек воздуха, задания различных режимов проветривания и получения различных депрессиограмм с использованием приборов для измерения скорости и температуры воздуха в каналах, а также депрессиометров и микроманометров.
Недостатком указанного устройства является недостаточная информативность депрессионной съемки в лабораторных условиях. Демонстрация воздушного потока осуществляется преимущественно на трех основных прямолинейных каналах постоянного сечения. Отсутствуют примеры усложнения путей движения воздушного потока при входе его в камеры различного сечения (очистные забои, насосные и другие камеры) с резким расширением и сужением потока, что необходимо учитывать при исследовании параметров воздушного потока применительно к конкретным условиям проветривания очистных и подготовительных выработок. Для более полного исследования воздушного потока в горных выработках не предусмотрена возможность раздельного способа проветривания как всасывающего, так и нагнетательного, а также возможность изучать комбинированный нагнетательно-всасывающий способ проветривания с построением общей депрессиограммы. Кроме того, в описанном устройстве не предусмотрена возможность демонстрации тепловой депрессии.
Технический результат - повышение информативности депрессионной съемки в лабораторных условиях путем приближения к реальным условиям.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве, включающем стенд, имитирующий горные выработки, в виде трех каналов, одного длинного и двух коротких, для движения воздуха с наличием поворотов воздушного потока на 180 и 90 градусов, всасывающий вентилятор, отверстия для производства замеров скорости движения воздуха и температуры внутри каналов и в диффузоре вентилятора, верхние и нижние шиберы, а также шибер под всасывающим вентилятором для создания утечек воздуха, задания различных режимов проветривания и получения различных депрессиограмм с использованием приборов для измерения скорости и температуры воздуха в каналах, депрессиометров и микроманометров, согласно заявляемому техническому решению, стенд снабжен добавочным объемом, связанным с основной конструкцией посредством нижних шиберов, внутри которого оборудовано дополнительное аэродинамическое сопротивление для создания подобия горных выработок, снабженное дополнительными отверстиями для производства замеров, при этом в добавочный объем через дополнительное аэродинамическое сопротивление пропущен вспомогательный канал, оборудованный двумя дополнительными шиберами и связанный с добавочным нагнетательным вентилятором, также имеющим в диффузоре дополнительное отверстие для замеров, кроме того, добавочный объем снабжен нагревательным элементом, а длинный канал над нижними шиберами - дополнительным отсекающим шибером.
Предлагаемое техническое решения поясняется иллюстрациями, где на фиг. 1 представлен вид устройства спереди, на фиг. 2 - вид справа с сечением А-А, на фиг. 3 - вид слева с сечением Б-Б.
Устройство включает стенд, имитирующий горные выработки, в виде трех каналов, одного длинного 1 и двух коротких 2, 3, для движения воздуха с наличием поворотов воздушного потока на 180 и 90 градусов, всасывающий вентилятор 4, отверстия 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 12 - для производства замеров скорости движения воздуха и температуры внутри каналов 1, 2, 3 и отверстие 13 - в диффузоре вентилятора 4, верхние 14, 15 и нижние 16, 17 шиберы, а также шибер 18 под всасывающим вентилятором 4 для создания утечек воздуха, задания различных режимов проветривания и получения различных депрессиограмм с использованием приборов для измерения скорости и температуры воздуха в каналах, депрессиометров и микроманометров. Стенд снабжен добавочным объемом 19, связанным с основной конструкцией посредством нижних шиберов 16 и 17, внутри которого оборудовано дополнительное аэродинамическое сопротивление 20 для создания подобия горных выработок, снабженное дополнительными отверстиями 21, 22, 23 для производства замеров, при этом в добавочный объем 19 через дополнительное аэродинамическое сопротивление 20 пропущен вспомогательный канал 24, оборудованный двумя дополнительными шиберами 25, 26 и связанный с добавочным нагнетательным вентилятором 27, также имеющим в диффузоре дополнительное отверстие 28 для замеров, кроме того, добавочный объем снабжен нагревательным элементом 29, а длинный канал 1 над нижними шиберами 16, 17 - дополнительным отсекающим шибером 30.
Устройство работает следующим образом.
Первый режим - после закрытия шибера 15 и шиберов 16, 18, движение воздушной струи осуществляется от отверстия 5 (здесь же шибер 14) по направлению к шиберу 15; после поворота на 90 градусов далее - по направлению отверстий 6, 7, 8; после разворота на 180 градусов далее - по направлению отверстий 9, 10; после разворота на 180 градусов далее - по направлению отверстий 11, 12; а затем, после поворота на 90 градусов - до отверстия 13 (диффузор всасывающего вентилятора 4). Это - самый длинный путь воздушного потока.
Второй режим - после открытия шибера 15 и 30 и закрытия шибера 14, при закрытых шиберах 16, 18 длина воздушного потока уменьшается. На участке между шиберами 14 и 15 происходит некоторое подсасывание и завихрение воздуха.
Третий режим - после открытия шибера 16 (шиберы 15, 18, 30 и 14 закрыты) основной поток воздуха устремляется по направлению отверстий 8, 9, 10, 11, 12, 13, дважды поворачивая на 180 градусов и один раз на 90 градусов. На участке отверстий 5, 6, 7 происходит подсасывание и завихрение.
Дополнительные режимы можно задавать, открывая шиберы 14, 15, 18 на заданные величины, чтобы исследовать различные режимы проветривания с наличием утечек (подсосов) и получать различные депрессиограммы. После полного открытия шибера 18 вентилятор 4 практически работает вхолостую.
Четвертый режим - нагнетательное проветривание (вариант 1). При включении нагнетательного вентилятора 27 (открыты шиберы 14, 26, 17, 30, остальные шиберы 15, 18, 25 закрыты) воздушный поток в режиме нагнетания движется по направлению отверстий 28, 23, 22, 21, через шибер 17 далее по направлению отверстий 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5.
Пятый режим - нагнетательное проветривание (вариант 2) При включении нагнетательного вентилятора 27 (шиберы 14, 15, 25 открыты, шиберы 15, 18, 17, 26 закрыты) воздушный поток движется по направлению отверстий 28, 21, 22, 23, шибера 16, отверстий 8, 7, 6, 5.
Шестой режим - всасывающий вентилятор 4 выключен, диффузор открыт, шиберы 14, 30, 16, 25 открыты, шиберы 15, 18, 17, 26 закрыты. Воздушный поток движется по направлениям: 1-е - отверстий 5, 6, 7, 8. К этому потоку по 2-му направлению примыкает поток отверстий 28, 21, 22, 23, 8, а далее смешанный поток движется по направлению отверстий 9, 10,11, 12, 13.
Возможно задавать и другие второстепенные потоки, но приведем лишь смешанный комбинированный нагнетательно-всасывающий способ - седьмой режим проветривания. В этом режиме работают оба вентилятора 27 и 4 (шиберы 18, 17, 26, 30 закрыты, шиберы 15, 16, 25, 14 открыты). Воздушный поток в режиме нагнетания движется от нагнетательного вентилятора 27 по направлению отверстий 28, 21, 22, 23, 8. Далее поток движется по направлению отверстий 9, 10, 11, 12, 13. Для исключения опрокидывания струи в любом из воздушных потоков (депрессия и производительность одного из вентиляторов значительно выше) необходимо уменьшать депрессию и производительность более сильного вентилятора путем частичного закрытия диффузора, открытия некоторых шиберов, создания дополнительных сопротивлений и др.
Восьмой режим - демонстрация тепловой депрессии. В этом случае включают нагревательный элемент 29, и по истечении некоторого времени (зависит от мощности нагревательного устройства) открывают шиберы 25, 16, 30, 15, 14 и в отверстиях 28, 21, 22, 23, 8, 7, 6 фиксируют возрастание температуры и начало движения воздушной струи за счет возникновения тепловой депрессии.
Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает повышение информативности депрессионной съемки в лабораторных условиях путем приближения к реальным условиям исследования воздушного потока в горных выработках.