АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЗРЫВОЛОКАЛИЗУЮЩИЙ ЗАСЛОН
AUTOMATIC EXPLOSURE ISOLATION BARRIER

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при локализации взрыва газа и пыли в шахтах.
Известен автоматический взрыволокализующий заслон (патент на полезную модель №105669, дата приоритета 28.02.2011, дата публикации 20.06.2011, класс МПК E21F 5/00). Известный взрыволокализующий заслон содержит распылительные блоки, заполненные огнегасящим веществом, с рассредоточенными по их длине зарядами взрывчатого вещества со средствами их инициирования и исполнительное устройство, соединенное с датчиками взрыва, сетью основного и резервного питания, линией связи с диспетчером и со средствами инициирования зарядов в распылительных блоках.
Недостатком известной полезной модели является то, что используются однотипные блоки, заполненные огнегасящим веществом. В случае несрабатывания их по какой-то причине может произойти авария. Нет резервного источника гашения взрыва.
Известна автоматическая система пневмогидроорошения (патент №2539194, заявка №2013148543, дата приоритета №30.10.2013, дата публикации 20.01.2015 в бюл. №2, класс МПК E21F 5/04), которая включает каналы для подачи воды и воздуха, фильтры, электронные манометры, датчик метана. Система имеет электронный блок управления, принимающий и анализирующий сигналы от приборов учета концентрации метана, давления воды и воздуха и регулирующий подачу ингибитора. Каналы для подачи воды и воздуха соединены с распылительными блоками форсунок, состоящими из двух камер. Каждая из камер соединена отдельными входами с распылительными форсунками. К каналу подачи воздуха через дозирующее устройство подключены баллоны с ингибитором. Известная автоматическая система пневмогидроорошения предназначена для использования на проходческом комбайне, но по смыслу может быть использована в любом месте ведения горных работ.
Недостатком является то, что система предполагалась одноярусной и однотипной. Не предусмотрена возможность одновременного применения нескольких вариантов защиты.
Известная автоматическая система пневмогидроорошения принята за прототип.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение уровня защиты при локализации взрыва метановоздушной смеси и угольной пыли за счет последовательного использования разных по функциональному назначению заслонов.
Автоматический взрыволокализующий заслон, включающий блок управления, соединенный линией связи с диспетчером, с баллонами, заполненными огнегасящим веществом, с блоками распыления жидкости и ингибитора, с датчиками представляет собой единое устройство.
Отличием является то, что блоки распыления жидкости закреплены по периметру в выработке, расположены в последовательности: первый блок распыления газообразного ингибитора, подключенный к баллонам с ингибитором, и второй блок распыления жидкости, подключенный одновременно к стационарной и автономной системам водоснабжения. Блок управления соединен со световым, тепловым датчиками, датчиком давления с возможностью передачи сигнала на электронный ключ с открытием и закрытием клапана блоков распыления. Блок управления и баллоны с ингибитором расположены во взрывозащитном кожухе, а датчики расположены на расстоянии от 200 метров от блоков распыления.
Термин «автоматический взрыволокализующий заслон» используется как устройство локализации взрыва, выполняющее в определенной технологической последовательности, без участия персонала, операции по созданию огнетушащей среды с заданными параметрами на пути распространения фронта пламени внезапно возникшего взрыва пылегазовоздушной смеси.
Сущность изобретения показана на чертеже, где приведена примерная схема расположения распылительных блоков в выработке.
В соответствии с требованиями «Правил безопасности на шахтах, опасных по взрывам метана и угольной пыли» в составе мероприятий по предупреждению взрывов должна применяться вторая линия пылевзрывозащиты, предназначенная для локализации и предотвращения распространения по горным выработкам уже возникших взрывов. Использование пассивных заслонов (сланцевые и водяные), которые создают гасящую среду, образуемую при воздействии на заслон ударной волны, содержат риск несрабатывания заслона либо запоздалого его действия.
При использовании автоматических (известных АСЛВ) систем взрывоподавления проблемой является улавливание небольшой силы ударной волны и четкое срабатывание системы. Актуальным является вопрос заблаговременных действий, направленных на инертизацию шахтной атмосферы для пресечения распространения взрыва.
Предлагаемое изобретение предполагает два этапа защиты, включающие два распылительных блока (блоки распыления жидкости и блок распыления газообразного ингибитора), расположенных на определенном расстоянии друг от друга. На  чертеже представлены блок 1 распыления газообразного ингибитора и блок 2 распыления жидкости 2. Распылительные блоки могут быть закреплены на анкерах 3 или элементах крепи и подключены к блоку управления 4. Поочередное распределение в выработке блоков распыления газообразного ингибитора 1, а затем блока распыления жидкости 2 позволяет создать более надежную в двуа и более этапов защиту.
Использование разных по функциональному назначению заслонов, дублирование принципов создания защитной преграды повышает эффективность заслона. Распыление газообразного ингибитора позволяет создать инертную атмосферы при прохождении ударной волны, а распыление жидкости снижает температуру и гасит реакцию горения. Следовательно, признаки находятся в причинно-следственной связи с заявленным техническим результатом и являются существенными.
Блок распыления газообразного ингибитора 1 подключен к баллонам с ингибитором 5, которые размещены вместе с блоком управления 4 во взрывозащитном кожухе. Взрывозащитный кожух может быть выполнен из металла.
Автоматический взрыволокализующий заслон срабатывает от сигналов, полученных от датчиков светового, теплового или датчика давления. Датчики расположены по выработке в зонах возможного возгорания (датчик №1, №2, №3). Комплект датчиков, реагирующих на температуру, вспышку и давление передает сигнал на блок управления 4, исполнительную систему заслона.
В данном случае, например, могут быть использованы извещатели пламени пожарные ИК-УФ 40/40 L-UV-IR, которые соединены проводной связью с блоком управления. Принцип действия датчика основан на двух оптических чувствительных элементах: ультрафиолетовом и инфракрасном. При возгорании происходит передача сигнала в режиме тревоги. Происходит автоматический обмен информацией с автоматическим взрыволокализующим заслоном. Блок управления 4 передает сигнал диспетчеру и одновременно приводит в рабочее состояние блоки распыления газообразного ингибитора 1 и блок распыления жидкости 2. Автоматически происходит открытие клапанов в системе заслона, и вода и ингибитор поступают в распылительные блоки.
В качестве теплового датчика может быть использован, например, тепловой датчик, принцип действия которого основан на использовании терморезисторов. В зависимости от изменения температуры изменяется электрическое сопротивление. Терморезисторы в конструкции используемого датчика выполнены из меди.
В результате искажения (резкого повышения) температурного поля происходит резкое повышение температуры терморезисторов, связанных с внешней средой, компаратор датчика срабатывает и открывает электронный ключ, открывая тем самым электромагнитный клапан. Происходит передача сигнала. Виды термодатчиков достаточно известны, и принцип их действия описан в сети интернет.
http://www.eti.su/articles/izmeritelnaya-tehnika/izmeritelnaya-tehnika_443.html
В качестве датчика давления могут быть использованы, например, измерительные приборы и приборы автоматического регулирования типа «Грюневальд». Например, искробезопасное измерительное устройство тип SMALL-EX (каталог с. 18-20). Измерительные приборы серии SMALL-Ex представляют собой стандартизированные приборы для измерения давления и в специальном исполнении - для измерения перепадов давления. Измерительные устройства могут эксплуатироваться в любом монтажном положении. С помощью процессорных технологий достигаются высокая точность измерений и быстрая реакция. Измерительные приборы рассчитаны на применение в очень тяжелых и сложных условиях и благодаря очень прочной конструкции корпуса из высококачественной стали выдерживают крайне высокие механические нагрузки. Аналогичные датчики давления предназначены для работы в условиях пожароопасных.
Датчик давления реагирует на резкое повышение давления в ситуации, когда происходит взрыв.
Датчики расположены на расстоянии не менее 200 метров от автоматического взрыволокализующего заслона и соединены проводной связью с блоком управления. При срабатывании любого из датчиков происходит передача сигнала на блок управления и система срабатывает. При этом инерционность срабатывания автоматического взрыволокализующего заслона опережает время продвижения взрывной волны и обеспечивает превентивную защиту. Расстояние от 200 метров является достаточным для передачи информации на блок управления 4 и для создания инертной среды по всему сечению выработки к моменту подхода фронта горения или взрыва.
Первый полученный сигнал от любого датчика приводит заслон в рабочее положение, открывается входной клапан (не показан) и подключаются автоматически распылительные блоки. Происходит залповый выброс огнетущащей среды. Распыление газообразного ингибитора позволяет создать инертную по взрыву среду для метана, а блок распыления жидкости усиливает защиту (охлаждают и увлажняют). Орошение осаждает взвешенные в воздухе пылевые частицы, а распыляемый одновременно ингибитор делает инертным метан. Происходит нейтрализация пылегазового облака путем распыления ингибитора и одновременно орошением.
Предлагаемый автоматический взрыволокализующий заслон может быть закреплен по выработке чередованием распылительных блоков.