УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАНА ИЗ ОБЩЕШАХТНОЙ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СТРУИ ВОЗДУХА

Устройство для извлечения метана из общешахтной вентиляционной струи воздуха относится к угольной промышленности.
Известно устройство для извлечения метана из общешахтной вентиляционной струи воздуха, в основе которого лежит механическое закручивание потока воздуха в камере и отбор осевой, центральной струи, образованной в результате действия центробежных сил, для практического использования в турбине после выполнения ряда циклов /1/. Недостатком аналога устройства является сложность конструкции.
Наиболее близким техническим решением устройства для извлечения метана из общешахтной вентиляционной струи воздуха является устройство, в котором необходимое закручивание струи для разделения потока на метан и воздух создается за счет тангенциального ввода общешахтной струи в цилиндрическую, разделительную камеру, при этом более легкий по сравнению с воздухом метан собирается в свободную центральную по продольной оси камеры струю, которая затем выводится патрубком, находящимся по центру задней стенки камеры, для утилизации /2/. Недостатком прототипа устройства являются значительные потери в центробежной силе, разделяющей поток на воздух и метан из-за большого сопротивления трения потока о стенки камеры.
Техническим результатом полезной модели является увеличение содержания метана в свободной струе за счет отсутствия трения потока воздуха о стенки разделительной камеры.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для извлечения метана из общешахтной вентиляционной струи воздуха, содержащем трубопровод, камеру центробежного разделения потока воздуха с метаном на струи с меньшим и большим содержанием метана и патрубок вывода обогащенной струи из центральной части камеры, в центре передней стенки корпуса камеры на входящей стороне установлен привод вращения корпуса камеры, при этом внутренняя сторона вращающейся передней стенки корпуса камеры имеет радиальные реборды, а задняя неподвижная стенка камеры выполнена меньшего диаметра, образуя по периметру кольцевую щель между вращающейся частью камеры и неподвижной задней стенкой, и имеет окна - регуляторы вывода чистой струи воздуха.
Наличие вращения корпуса камеры позволяет исключить трение потока о стенки цилиндрической поверхности камеры и довести содержание метана на выходе до 100%. Радиальные реборды на передней стенке, вращающейся вместе с корпусом разделительной камеры, представляющие на вид лопатки вентилятора, подхватывают поток воздуха и позволяют обеспечить вместе с тангенциальным внутренним вводом необходимое для центробежного извлечения метана закручивание воздуха в камере. Кольцевая щель между задней неподвижной стенкой камеры и концом вращающегося корпуса камеры совместно с окнами-регуляторами обеспечивают управление выходом из камеры очищенного от метана чистого воздуха в необходимом соотношении с общим потоком. В целом с помощью предлагаемого устройства достигается высокая эффективность извлечения метана и охрана окружающей природной среды.
Далее предложение поясняется чертежами.
На фиг.1 показано продольное сечение вентиляционного ствола и надшахтного здания главного вентилятора, места установки разделительной камеры; фиг.2 - увеличенный вид разделительной камеры, узел G с фиг.1; фиг.3 - поперечное сечение разделительной камеры на уровне реборд, сечение С-С с фиг.2; фиг.4 - поперечный разрез разделительной камеры на уровне внутреннего фигурного тангенциального ввода потока в камеру, сечение В-В с фиг.2; фиг.5 - задняя неподвижная стенка камеры, вид по стрелке А с фиг.2.
Где: 1 - ствол с общешахтной вентиляционной струей; 2 - канал главного вентилятора, по которому общешахтная вентиляционная струя поступает в главный вентилятор; 3 - здание главного вентилятора; 4 - главный вентилятор; 5 - устройство для извлечения метана из метановоздушного потока воздуха с помощью разделительной камеры; 6 - диффузор главного вентилятора, из которого выбрасывается в атмосферу чистый воздух из разделительной камеры; 7 - вращающийся цилиндрический корпус разделительной камеры; 8 - передняя шлицевая втулка для посадки корпуса в привод вращения разделительной камеры, шлицевая втулка выполнена за одно целое с передней вращающейся стенкой разделительной камеры; 9 - трубопровод общешахтной вентиляционной струи воздуха от главного вентилятора в разделительную камеру, трубопровод проходит в разделительную камеру по центру шлицевой втулки; 10 - внутренний фигурный трубопровод тангенциального ввода потока в разделительную камеру, он отходит внутри камеры под прямым углом от трубопровода общешахтной вентиляционной струи; 11 - реборды дополнительного закручивания потока выполнены за одно целое с передней вращающейся стенкой разделительной камеры; 12 - сальниковое уплотнение, герметизатор между подвижной шлицевой втулкой и неподвижным трубопроводом общешахтной вентиляционной струи; 13 - задняя неподвижная стенка разделительной камеры, ее диаметр меньше диаметра вращающегося цилиндрического корпуса разделительной камеры, конструктивно задняя неподвижная стенка прикреплена неподвижно к фундаменту здания вентилятора; 14 - патрубок вывода из камеры метана; 15 - центральная втулка-герметизатор в задней неподвижной стенке разделительной камеры с выложенным по внутренней части сальниковым уплотнением между втулкой герметизатором и патрубком вывода метана, который может вдвигаться в камеру или выдвигаться из нее; 16 - крепеж втулки-герметизатора к задней стенке; 17 - кольцевая щель между задней неподвижной стенкой и вращающимся корпусом для выхода чистого воздуха из разделительной камеры; 18 - окна-регуляторы выхода чистого воздуха, выполнены в задней неподвижной стенке с возможностью изменения камеры. Двойные свободные струи позволяют исключить трение потока о цилиндрическую внутреннюю поверхность разделительной камеры и повысить до 100% содержание метана в центральной свободной струе 19. Центральная струя с высоким содержанием метана выходит для дальнейшего использования из камеры по патрубку 14 через заднюю стенку 13. Задняя стенка выполнена неподвижной, что позволяет вывести воздух, очищенный от метана, через щелевое пространство 17 по периметру задней стенки, а именно между стенкой и вращающимся корпусом камеры. В задней стенке камеры имеется также несколько окон-регуляторов 18 для управления выходом чистого воздуха.
Источники информации:
1. Патент РФ на изобретение №2096626. Способ утилизации шахтной метановоздушной смеси и устройство для его осуществления / Л.А.Пучков, Г.Г.Каркашадзе, С.А.Гончаров.
2. Патент на полезную модель №70546. Устройство для извлечения метана из общешахтной вентиляционной струи воздуха / И.Л.Машковцев, И.В.Башмаков, Деб Саумитра Нараян, А.В.Титова, А.А.Захарова, Ю.С.Губина, Е.В.Казакова, А.А.Артюшков.