взрывоподавляющее устройство

Формула изобретения

1. Взрывоподавляющее устройство, включающее заполненный ингибитором контейнер, с одного торца которого размещены легкоразрушаемая диафрагма и распылитель, а с другого торцевая стенка, на которой соосно размещена цилиндрическая камера сгорания с размещенным в ней газогенерирующим зарядом, электровоспламенитель, патрубки с дросселирующими отверстиями, установленные на боковой поверхности камеры сгорания, отличающееся тем, что цилиндрическая камера сгорания выполнена с резьбовым отверстием для соединения с электровоспламенителем, камера сгорания и входное отверстие каждого патрубка связаны посредством размещенной между ними срезающей мембраны, а диаметр входного отверстия каждого патрубка меньше диаметра каждого дросселирующего отверстия, при этом газогенерирующий заряд выполнен в виде пучка цилиндрических пороховых элементов, имеющего у торца, удаленного от патрубков, воспламенительную навеску, а у противоположного торца навеску пламягасящего состава, причем боковая поверхность контейнера в верхней части выполнена с заправочно-компенсационной горловиной, имеющей крышку, при этом объем горловины не менее 1,5% объема контейнера.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в навеске пламягасящего состава размещен порошковый ингибитор того же состава, что и ингибитор, заполняющий контейнер.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнорудной промышленности, в частности к взрывоподавляющим устройствам (ВПУ) для гашения вспышек рудничного газа и угольной пыли в начальной стадии возникновения очага горения.

Известно включающее заполненный ингибитором контейнер, а также распыливающий заряд взрывчатого вещества [1] Недостаток устройства малое время срабатывания при скорости выброса порошка, существенно превышающей необходимую для обеспечения безопасности персонала работающих людей.

Ближайшим аналогом является включающее заполненный ингибитором контейнер, с одного торца которого размещены легкоразрушаемая диафрагма и распылитель, а с другого торцевая стенка, на которой соосно размещена цилиндрическая камера сгорания с размещенным в ней газогенерирующим зарядом, электровоспламенитель, патрубки с дросселирующими отверстиями, установленные на боковой поверхности камеры сгорания [2]

Данная конструкция имеет ряд недостатков, снижающих эффективность гашения вспышек рудничного газа и угольной пыли и уменьшающих безопасность использования ВПУ.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении эффективности подавления вспышек газопылевоздушных смесей за счет уменьшения времени задержки, увеличения полноты диспергирования порошкового ингибитора, обеспечении безопасности при штатном срабатывании за счет равномерности диспергирования порошкового ингибитора, а также при аномальном (самопроизвольном) срабатывании, при нарушении целостности диафрагмы и высыпании ингибитора из контейнера за счет ингибирования продуктов сгорания газогенерирующего заряда.

Указанный технический результат достигается тем, что во включающем заполненный ингибитором контейнер, с одного торца которого размещены легкоразрушаемая диафрагма и распылитель, а с другого торцевая стенка, на которой соосно размещена цилиндрическая камера сгорания с размещенным в ней газогенерирующим зарядом, электровоспламенитель, патрубки с дросселирующими отверстиями, установленные на боковой поверхности камеры сгорания согласно изобретению цилиндрическая камера сгорания выполнена с резьбовым отверстием для соединения с электровоспламенителем, камера сгорания и входное отверстие каждого патрубка связаны посредством размещенной между ними срезающей мембраны, а диаметр входного отверстия каждого патрубка меньше диаметра каждого дросселирующего отверстия, при этом газогенерирующий заряд выполнен в виде пучка пороховых элементов, имеющего у торца, удаленного от патрубков, воспламенительную навеску, а у противоположного торца навеску пламягасящего состава, причем боковая поверхность контейнера в верхней части выполнена с заправочно-компенсационной горловиной, имеющей крышку, при этом объем горловины не менее 1,5% объема контейнера.

В частном случае в навеске пламягасящего состава размещен порошковый ингибитор того же состава, что и ингибитор, заполняющий контейнер.

Использование газогенерирующего заряда в виде пучка трубчатых пороховых элементов, имеющего у торца, удаленного от патрубков, воспламенительную навеску, а у противоположного торца навеску пламягасящего состава, позволяет максимально быстро создать в защищаемом объеме инертную аэрозольную среду при соблюдении всех требований по обеспечению безопасности как при штатном срабатывании, так и в нештатной ситуации.

Быстрое и безопасное создание защитной среды достигается, во-первых, за счет быстрого воспламенения пучка трубчатых пороховых элементов воспламенительной навеской, размещенной с торца пучка, удаленного от патрубков, благодаря чему продукты сгорания воспламенителя наиболее эффективно воздействуют на поверхность пороховых элементов во-вторых, равномерное выгорание газогенерирующего заряда, обусловленное трубчатой формой и спецификой горения (параллельными слоями) пороховых элементов, позволяет поддерживать практически постоянное давление в камере сгорания и в контейнере во время работы ВПУ, обеспечивая скорость перемещения фронта аэрозольного облака на уровне максимально допустимой из условия безопасности персонала. При этом последующие порции газа "подталкивают" замедляющиеся предыдущие, чем обеспечивается заданная дальнобойность взрывоподавляющей установки. В нештатных случаях безопасность обеспечивается или непревышением допустимой скорости диспергирования ингибитора, например, в случае самопроизвольного срабатывания из-за ложной команды датчика пламени, или ингибированием продуктов сгорания навеской пламягасящего состава при самопроизвольном срабатывании из-за разрушения диафрагмы и высыпания из контейнера ингибитора до пуска.

Срезающиеся мембраны, установленные между камерой сгорания и входным отверстием каждого патрубка способствуют организации быстрого воспламенения и устойчивого сгорания цилиндрических пороховых элементов, что обеспечивает малую инерционность и в связи с этим большую эффективность ВПУ. Выполнение входного отверстия патрубка меньше любого из дросселирующих отверстий, во-первых, обеспечивает устойчивую работу газогенерирующего заряда на расчетном уровне давления во-вторых, позволяет удалить срезавшуюся часть мембраны без перекрытия тракта истечения газа.

Выполнение боковой поверхности контейнера в верхней части с заправочно-компенсационной горловиной, имеющей крышку, при объеме горловины не менее 1,5% объема контейнера, позволяет компенсировать технологические допуски при заполнении контейнера ингибитором и уплотнении его в контейнере в процессе эксплуатации таким образом, что всегда реализуется заполнение контейнера ингибитором, без зазоров, что обеспечивает равномерность истечения порошка из контейнера и отсутствие прорыва продуктов сгорания, опережение струи газов и полноту выброса ингибитора из контейнера способствует повышению эффективности ВПУ.

Предлагаемое ВПУ представлено на чертеже, здесь 1 контейнер, 2 порошковый ингибитор, 3 легкоразрушаемая диафрагма, 4 распылитель, 5 - дно, 6 патрубок, 7 дросселирующие отверстия, 8 входное отверстие патрубка, 9 камера сгорания, 10 срезающая мембрана, 11 - электровоспламенитель, 12 пучок цилиндрических пороховых элементов, 13 - воспламенительная навеска, 14 навеска пламягасящего состава, 15 - заправочно-компенсационная горловина, 16 крышка.

ВПУ состоит из контейнера 1 с порошковым ингибитором 2, имеющего с одного торца легкоразрушаемую диафрагму 3 и предохранительно-распылительную решетку 4, с другого торца дно 5. В контейнере расположены патрубки 6 с дросселирующими отверстиями 7 и входным отверстием 8, размещенными на боковой поверхности камеры сгорания 9, закрепленной на дне 5 соосно с ним. Между камерой сгорания 9 и патрубками 6 установлены срезающиеся при определенном давлении мембраны 10. Камера сгорания 9 с одного торца заглушена, а с другого имеет резьбовое отверстие для стыковки с электровоспламенителем 11, и оснащена также газогенерирующим зарядом 12, выполненным в виде пучка цилиндрических пороховых элементов, прикрепленной с одного торца воспламенительной навеской 13 в картузе, а с другого навеской пламягасящего состава 14 в картузе. В качестве воспламенительной навески используется, например, дымный ружейный порох. В качестве пламягасящих составов, ингибирующих продукты сгорания пороховых элементов, используются биокарбонаты, хлораты натрия и калия и т. п. Целесообразно в данном случае использовать тот же порошковый ингибитор, который размещен в контейнере. На боковой поверхности контейнера 1, в верхней части, размещена заправочно-компенсационная горловина 15, закрытая крышкой 16, предназначенная для заправки контейнера 1 порошковым ингибитором 2 компенсации разбросов (в пределах допусков) величины объема внутренней полости контейнера и усадки порошкового ингибитора в контейнере при хранении и транспортировки с тем, чтобы обеспечить отсутствие зазора между порошковым ингибитором и стенками контейнера, объем внутренней полости должен быть не менее 1,5% объема внутренней полости контейнера.

Предлагаемое ВПУ работает следующим образом. По сигналу внешнего управляющего устройства, например, датчика пламени электровоспламенитель 11 зажигает воспламенительную навеску 13, а та пучок цилиндрических пороховых элементов 12. При этом давление в камере сгорания 9 возрастает, при определенной величине разрушается срезающая мембрана 10 и продукты сгорания пороха, смешанные с пламягасящим составом 14, истекают через входное отверстие 8 патрубков, а затем через дросселирующие отверстия 7 в контейнер 1, перемешиваются с порошковым ингибитором 2, образуется газо порошковый гель, который давлением прорывает легкоразрушающуюся диафрагму 3 и диспергируется через распылитель 4 в защищаемый объем. По мере образования защитной среды заданного объема и концентрации очаг загорания затухает, вспышка газа или пылевоздушной смеси подавляется, взрыв предотвращен. Малое время задержки (до 1010^-3 с), минимальное время образования защитной среды при обеспечении безопасности персонала, находящегося в зоне действия ВПУ, позволяют эффективно гасить вспышки рудничного газа и угольной пыли не только в начальной стадии возникновения очага загорания, но и останавливать, локализовывать и подавлять вспышки со скоростью фронта пламени в сотни метров в секунду.

Таким образом, предлагаемое ВПУ позволяет устранить недостатки известных конструкций и существенно увеличить эффективность подавления вспышек и предотвращения взрывов.