СКИПОВАЯ ПНЕВМОПОДЪЁМНАЯ УСТАНОВКА
SKIP HOISTING SYSTEM

Изобретение относится к подъемным устройствам, а именно к оборудованию подъемного отделения ствола рудничными скиповыми подъемниками.
Известна скиповая пневмоподъемная установка (Патент РК №3343. Карьерный скиповой пневматический подъемник. Николаев Ю.А. - Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений 10.06.1996), включающая скип с гладкой цилиндрической частью, трассу в виде шахтного ствола с направляюще-уплотнительными устройствами, расположенными в стволе с шагом, равным половине высоты цилиндрической части скипа, воздуходувку, загрузочную и разгрузочную станции. Подъем груженого скипа осуществляется за счет потока воздуха, подаваемого воздуходувкой в ствол, спуск порожнего скипа происходит под собственным весом с выпуском воздуха в нижней части ствола в атмосферу.
Недостатком указанной установки является необходимость в высоком давлении воздуха, создаваемом воздуходувкой, из-за значительного аэродинамического сопротивления, вызванного многочисленными направляюще-уплотнительными устройствами, а также из-за подъема, кроме массы транспортируемого материала, собственной массы скипа.
Известна скиповая пневмоподъемная установка (Николаев Ю.А. Горнодобывающим отраслям - новый вид транспорта. - Изв. вузов. Горный журнал, 1999, №3-4. - С. 14-17), включающая два скипа, имеющих гладкую цилиндрическую часть, трассу, выполненную в виде подъемного и спускного трубопроводов, внутри каждого трубопровода расположены направляюще-уплотнительные устройства с шагом, равным половине высоты цилиндрической части скипа, воздуходувку, загрузочную и разгрузочную станции.
Недостатком указанной установки является необходимость в высоком давлении воздуха, создаваемом воздуходувкой, из-за значительного аэродинамического сопротивления, вызванного многочисленными направляюще-уплотнительными устройствами, а также из-за подъема, кроме массы транспортируемого материала, собственной массы скипа.
Целью изобретения является снижение энергозатрат при скиповом подъеме материала.
Указанная цель достигается тем, что воздух из спускного трубопровода подается на вход воздуходувки, и направляюще-уплотнительные устройства размещены не внутри трубопроводов, а на цилиндрической части скипов.
Сущность изобретения заключается в том, что нижняя часть спускного трубопровода соединена воздуховодом с входом воздуходувки, направляюще-уплотнительные устройства размещены на цилиндрической части скипов, а внутренний диаметр трубопроводов рассчитан в зависимости от конкретных значений массы скипа, массы транспортируемого материала, плотности воздуха на входе и выходе воздуходувки при атмосферном давлении.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемой скиповой пневмоподъемной установки, включающая подъемный 1 и спускной 2 трубопроводы, смонтированные в шахтном стволе (на чертеже не представлен), соединенные соответственно с разгрузочной 3 и загрузочной 4 станциями. На нижнем горизонте шахтного ствола расположена воздуходувка 5 с пневмораспределительной системой, включающей воздуховоды 6, 7 и кран 8, снабженный приводом, позволяющим открывать и закрывать его по сигналам системы управления (на схеме не представлена), содержащей датчики для регистрации давления в трубопроводах 1 и 2, положения скипов.
Спускной трубопровод 2 воздуховодом 6 соединен с входом воздуходувки 5, а ее выход через воздуховод 7 соединен с подъемным трубопроводом 1, в котором находится груженый скип 9, порожний скип 10 находится в спускном трубопроводе 2. Скипы 9 и 10 имеют форму цилиндрической емкости расчетных размеров.
Скипы 9 и 10 (фиг. 2) снабжены направляюще-уплотнительными устройствами 11, например, в виде колец из антифрикционного материала, размещенных на наружной цилиндрической поверхности скипов.
Предлагаемая скиповая пневмоподъемная установка работает следующим образом.
В исходный момент груженый скип 9 находится в загрузочной станции 4, порожний скип 10 - в разгрузочной станции 3, воздуходувка 5 включена, кран 8 закрыт, воздух в воздуходувку не поступает, она работает в режиме паузы, ее производительность равна нулю.
Когда начинается спуск порожнего скипа 10 под действием собственного веса, воздух в спускном трубопроводе 2 сжимается, в нем возникает избыточное давление, которое фиксируется системой управления. По ее сигналу открывается кран 8, и воздух по воздуховоду 6 начинает поступать во входное окно воздуходувки, а из ее выходного окна по воздуховоду 7  в подъемный трубопровод 1 под груженый скип 9. Пауза в работе воздуходувки 5 заканчивается и начинается период неустановившегося движения груженого скипа 9, который перемещается с ускорением под действием избыточного давления, равного разности давлений в воздуховодах 7 и 6 (то есть в трубопроводах 9 и 10).
По мере разгона груженого скипа 9 объемная производительность воздуходувки повышается до расчетной величины, и скипы 9 и 10 приобретают постоянные скорости, наступает период установившегося движения скипов, и энергия расходуется воздуходувкой только на перемещение материала.
При приближении груженого скипа 9 на расчетное расстояние к разгрузочной станции 3, а порожнего скипа 10 к загрузочной станции 4 система управления начинает постепенно закрывать кран 8, причем время закрывания крана 8 рассчитано таким образом, что к моменту полного перекрытия воздуховода 6 груженый скип 9 прибывает на разгрузочную станцию 3, а порожний скип 10 - на загрузочную станцию 4, и воздуходувка 5 переходит в режим паузы. Выполняются операции разгрузки скипа 9 и загрузки скипа 10, затем загруженный скип 10 перемещается в подъемный трубопровод 1, а порожний скип 9 перемещается в спускной трубопровод 2. Цикл подъема материала завершается.
Для обеспечения одновременного прибытия скипов 9 и 10 на разгрузочную 3 и загрузочную 4 станции необходимо, чтобы масса воздуха, вытесненного порожним скипом 10 из спускного трубопровода 2, равнялась массе воздуха, заполнившего подъемный трубопровод 1 под груженым скипом 9. Выполнение данного условия обеспечивается величиной внутреннего диаметра трубопроводов, рассчитываемой с учетом разности температур воздуха на входе и выходе воздуходувки.
Таким образом, соединение спускного трубопровода с входом воздуходувки, уменьшение количества направляюще-уплотнительных устройств и установка их на скипы позволят снизить энергозатраты скиповой пневмоподъемной установки за счет снижения аэродинамического сопротивления трассы и устранения невозвратных затрат энергии на подъем собственной массы скипа.