Пункт переключения в самоспасатели
POINT OF SWITCHING TO SELF-RESCUERS

Изобретение относится к горной промышленности и применяется для хранения резервных самоспасателей и защиты подземного персонала от воздействия вредных факторов рудничной атмосферы  при переключении в резервные самоспасатели во время выхода из аварийных участков, а также для отдыха горноспасателей во время ликвидации аварий.
Пункты переключения в самоспасатели относятся к спасательному оборудованию и являются автономным техническим устройством. Основное назначение предлагаемого изобретения это защита горнорабочих от вредного воздействия рудничной атмосферы во время аварии. К вредным факторам рудничной атмосферы относятся газы, образующиеся при взрывах, дым взвешенная угольная пыль.
Использование пунктов переключения в самоспасатели является одним из способов спасения подземного персонала, застигнутого в горных выработках.
Аварии на шахтах показали актуальность подобных разработок, а также выявили дополнительные требования к конструктивным особенностям таких пунктов. Последняя авария на шахте Листвяжная в Кемеровской области - Кузбассе показала, что существует острая необходимость в оснащении шахт надежными средствами хранения/переключения в резервные самоспасатели.
Известно несколько конструкций аналогичных пунктов. Известен пункт переключения в резервные самоспасатели (патент №114480, заявка №2011136271/03, опубликована 27.03.2012 в бюл. №9).
Известный пункт переключения в резервные самоспасатели представляет собой сборную конструкцию модульного типа: модуль входной, модуль выходной и модули промежуточные. Все модули между собой соединяются герметично с помощью уплотнителя, концевые модули (входной и выходной) имеют герметично закрывающиеся двери. В каждом модуле установлены камеры для обдува, соединенные с баллоном свежего воздуха с помощью крана, открывающимся вручную.
Недостатком известного устройства является ограниченное время поддержания пригодной атмосферы и отсутствие автоматизированного контроля за состоянием воздуха.
Известен пункт переключения в самоспасатели по патенту №101085 (заявка №2010126442/03, опубликован 10.01.2011 в бюл.1).
Известный пункт переключения в резервные самоспасатели представляет собой сборную металлическую конструкцию модульного типа: модуль входной, модуль выходной и модули промежуточные. Все модули между собой соединяются герметично с помощью уплотнителя, концевые модули (входной и выходной) имеют герметично закрывающиеся двери. В каждом модуле установлены камеры для обдува, открытые с фронтальной стороны, соединенные с баллоном свежего воздуха с помощью крана, открывающимся нажатием ногой на педаль.
Недостатком известного устройства является ограниченное время поддержания пригодной атмосферы и отсутствие автоматизированного контроля за состоянием воздуха.
Техническим результатом является повышение надежности использования пункта переключения в резервные самоспасатели и автоматизация процессов контроля за состоянием атмосферы воздуха внутри пункта.
Предлагается пункт переключения в самоспасатели включающий модульную конструкцию сборного типа, содержащую модуль входной, модуль выходной с герметичными дверями, модули для хранения и смены самоспасателей с полками для резервных и использованных самоспасателей, пункт снабжен источником свежего воздуха для создания в пункте пригодной для дыхания атмосферы.
Отличием является то, что
пункт дополнительно снабжен системой датчиков, передающих сигналы на  автоматическую систему контроля и управления состоянием атмосферы внутри пункта, источником бесперебойного электропитания, аварийного освещения и оповещения с возможностью передачи сигналов на пульт диспетчера, ввод сетевого воздуха производится через штуцер, который соединен с первым входом распределителя выбора источника свежего воздуха, ко второму входу распределителя выбора источника свежего воздуха присоединен источник автономный свежего воздуха, а выход распределителя выбора источника свежего воздуха соединен с соплами свежего воздуха через систему подготовки воздуха, расположенными по всему объему корпуса, входной и выходной модули снабжены автономным индивидуальным воздушным душем. Система датчиков состояния атмосферы содержит датчики задымления, угарного газа, двуокиси углерода внутри пункта и снаружи пункта. Пункт дополнительно содержит воздушную завесу входного и выходного модулей. Электропитание осуществляется от шахтной электросети с источником бесперебойного питания. Асистема управления без вмешательства человека контролирует состояния источников свежего и выбирает наиболее подходящий.
Сущность предлагаемого пункта показана на фиг.1 и фиг.2, где на фиг.1 показана схема расположения модулей пункта переключения в самоспасатели, а на фиг.2 показана схема передачи информации в автоматизированную систему управления и передача выходных сигналов в пункты контроля безопасности шахты.
Модуль входной показан 1, модуль для хранения и смены самоспасателей показан 2, модуль выходной показан 3, баллоны со сжатым воздухом показаны 4, емкость для резервных самоспасателей – 5, емкость для использованных самоспасателей - 6, устройство распределения воздуха показана 7, стол – 8, огнетушители обозначены 9, источник бесперебойного питания и управления освещением – 10, стеллажи для хранения средств первой помощи показаны 11, место для телефона – 12,  цифрой 13 обозначены сидения, светильники показаны – 14, шкаф управления системами подачи сжатого воздуха – 15, ввод воздуха от внешней среды – 16, распределитель выбора источника свежего воздуха показан 17, система подготовки сжатого воздуха обозначена 18, 19- показан клапан управления подачей воздуха  в пункт, регулятор объема воздуха подаваемого в пункт – 20, пневмоглушитель – 21, автономный индивидуальный воздушный душ на случай разгерметизации корпуса – 22, датчики контроля состоянием дверей – 23.
Общие технические требования к пунктам переключения в самоспасатели содержатся в ГОСТ-2021 оборудование горношахтное.
Набор модулей, герметичность входных и выходных дверей, оснащенность средствами оказания первой медицинской помощи и резервными самоспасателями – требования известные и содержатся в нормативных стандартах.
Автоматическая система контроля и управления состоянием атмосферы включает в себя систему датчиков, шкаф управления содержащий электронный приборы, распределитель выбора источника свежего воздуха 17, клапан управления подачей воздуха 19, систему подготовки сжатого воздуха и баллоны со сжатым воздухом с редуктором. Выход распределителя выбора источника свежего воздуха через систему подготовки сжатого воздуха, клапан управления подачей воздуха и регулятор объема воздуха подаваемого в пункт соединен с соплами свежего воздуха, расположенными по всему объему корпуса.
Система подачи сжатого воздуха, расположенная во входном модуле состоит из серии баллонов со сжатым воздухом 4, соединенных с редуктором. Контроль давления осуществляется датчиками давления. Шкаф управления системами подачи сжатого воздуха 15 имеет штуцер ввода сетевого воздуха, пневматически соединенный с шахтной системой подачи сжатого воздуха. Штуцер ввода сетевого воздуха и рампа высокого давления соединены с входами распределителя с электроприводом, выход которого соединен с системой подготовки воздуха. Признаки находятся в причинно-следственной связи с заявленным техническим результатом.
Схема пневматическая автономного индивидуального воздушного душа 22 состоит из баллона со сжатым воздухом 4 и редуктором, оснащенного манометрами. Выход редуктора соединен с входом крана с ручным приводом (тип привода написан ранее по тексту) автономного индивидуального воздушного душа 22. Автономный индивидуальный душ расположен во входном и выходном модуле.
Автоматика шкафа управления анализирует давление в магистрали, подключенной к воздушной сети шахты, выбирая источник свежего воздуха. Если шахтная воздушная сеть цела, то используется шахтная сеть с системой подготовки и подачи воздуха. При наличии давления в шахтной пневмосети распределитель выбора источника свежего воздуха 17 с электроприводом открывает подачу воздуха от пневмосистемы шахты. Если давления нет, то распределитель переключает на баллоны. Таким образом выбирается оптимальный источник свежего воздуха. Автоматическая система анализирует атмосферу внутри и снаружи пункта. Кроме того, исходя из показаний датчиков состояния атмосферы внутри пункта переключения регулируется объем подаваемого воздуха, тем самым исключая перерасход сжатого воздуха или непригодность атмосферы к дыханию. Наличие автономного индивидуального воздушный душа повышает надежность пункта в случае его разгерметизации, обеспечивая повышение безопасности горнорабочих.
Воздушная завеса входного модуля включается при открывании двери и отключается при закрывании автоматически.
Система управления без вмешательства человека контролирует состояния источников свежего воздуха и выбирает наиболее подходящий источник. Система передачи входных и выходных сигналов показана на фиг.2.
Подача воздуха на поддержание избыточного давления и атмосферы, пригодной для дыхания, выбор источника подачи воздуха производится клапаном управления подачей воздуха в пункт 19. Сигнал на открытие источника свежего воздуха идет от шкафа управления с приборами контроля состояния атмосферы в ППС. Приборы контроля показывают наличие и содержание СО, О2, СН4, а также ΔР.
При открытии дверей по показаниям датчиков установленных на дверях система подает воздух на воздушную завесу входной или выходной двери.
Принцип действия оборудования пункта переключения в самоспасатели заключается в следующем.
В случае аварии срабатывает система аварийного оповещения. Горнорабочие начинают продвигаться в сторону пункта. В пункте переключения в самоспасатели включается внешний звуковой сигнал для ориентации людей. На входе горнорабочие срывают пломбу на двери входного модуля, срабатывает концевик входной секции, и подается сигнал о вскрытии пункта переключения в самоспасатели. В этом случае сигнал передается автоматически на пульт диспетчеру.
При входе в помещение входного модуля начинает работать автоматическая система контроля и управления состоянием атмосферы внутри пункта. Начинает работать воздушная завеса дверей входного модуля. От баллонов со сжатым воздухом 4 поступает свежий воздух, срабатывает и включается внутреннее освещение. Предусмотрен источник бесперебойного питания 10 для автономного питания систем освещения, сигнализации и автоматики пункта переключения в том случае, если внешнее питание пункта переключения в самоспасатели повреждено последствиями взрыва. Начинает работать световая сигнализация.
Автоматическая система контроля и управления состоянием атмосферы при помощи датчиков анализирует внутреннее состояние атмосферы.
Если атмосфера внутри ППС пригодная для дыхания, то горит зеленая лампа «Переключение», если не пригодная – красная лампа и надпись «Переключаться только под душем».
Автономный индивидуальный воздушный душ 22  предусмотрен на случай разгерметизации корпуса. Автономный индивидуальный воздушный душ представляет собой струю свежего воздуха, подаваемую в область переключения горнорабочих в резервный самоспасатель. Автономный индивидуальный воздушный душ включается при помощи ручного управления.
Подземный персонал, рассредоточившись по всему ППС, ожидает, когда загорится зеленая лампа с надписью «Переключение», после чего подходят к столам, снимают использованный самоспасатель и переключаются в резервный. Переключившись, группа людей покидает ППС через дверь выходного модуля. При выходе из пункта горнорабочих подача свежего воздуха прекращается автоматически.
Система сигналов включает передачу сигналов от системы освещения в шкаф управления, а с автоматических электронных приборов шкафа управления на источник бесперебойного питания. Сигналы от датчиков состояния атмосферы и давления поступают в шкаф управления, где анализируются по заданным нормативным значениям и формируется обратный сигнал на распределитель выбора источника свежего воздуха 17 с которого сигнал поступает на клапан управления подачей воздуха в пункт.
Датчики контроля состоянием дверей, датчики состояния атмосферы содержит датчики задымления, угарного газа, двуокиси углерода могут использоваться в конструкции пункта переключения в самоспасатели в конструкциях, рекомендованных для применения во взрывоопасных средах.
Пункт переключения в самоспасатели может успешно производиться с помощью известных технологий и применяться в шахтах.
Конструкция корпуса пункта переключения обеспечивает устойчивость к давлению взрывной волны за счет установки дополнительных ребер жесткости и заполнения внутреннего пространства стенок теплопоглощающим слоем. Теплопоглощающий слой может быть выполнен, например, из Техно Терма. Оптимальная толщина теплопоглощающего слоя составляет 50 мм. Материал Техно Терм обладает устойчивостью к воспламенению, по своей структуре представляет минераловатную плиту, способную гасить в определенной степени движение звуковой и ударной волны.
Шкаф управления пунктом переключения контролирует наличие людей внутри пункта за счет установки датчиков движения и регулировать расход воздушной смеси для увеличения времени работы пункта.
Шкаф управления пунктом переключения контролирует оставшееся количество резервных самоспасателей за счет установки электронной системы их учета и отправки информации диспетчеру об оставшемся числе самоспасателей.
Повышение надежности использования пункта переключения в резервные самоспасатели и автоматизация процессов контроля за состоянием атмосферы воздуха внутри пункта достигается за счет использования автоматической системы контроля и управления состоянием атмосферы внутри пункта с возможностью передачи сигналов на пульт диспетчера и сигналов на открытие каналов поступления свежего воздуха в пункт и системой учета неиспользованных самоспасателей. Установки дополнительных ребер жесткости и заполнение внутреннего пространства стенок теплопоглощающим слоем повышают надежность использования пункта переключения в самоспасатели за счет дополнительного гашения силы ударной волны.
Система учета неиспользованных самоспасателей состоит из магнита, закрепленного на самоспасателе и геркона, закрепленного в ячейке стеллажа, в месте хранения самоспасателя.
– электромеханическое коммутационное устройство измерения, изменяющее состояние подключённой электрической цепи при воздействии магнитного поля магнита от постоянного магнита или внешнего электромагнита, например, соленоида.
При изъятии самоспасателя упругие контакты геркона размыкаются, сигнал об изъятии самоспасателя передается на электронные приборы шкафа управления, на пульт диспетчера передается  информация об оставшемся количестве неиспользованных самоспасателей. Признак влияет на повышение надежности использования пункта переключения в самоспасатели.