Гидропневмоаккумулятор сжатого воздуха

(51) 21 17/10 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ обеспечение заданного, непрерывного, постоянного давления сжатого воздуха в рудничной пневмосети за счет повышения надежности системы заполнения пневмокамеры водой и ее перекачки в гидрокамеру. Предложен гидропневмоаккумулятор сжатого воздуха, состоящий из двух пневмокамер,размещенных на одном уровне и соединенных трубопроводами с компрессором и потребителями,между собой связанных каналом для перетока воды,выполненным в виде всасывающего и нагнетательного трубопровода, соединенных между собой патрубком с расположенным на нем насосом и обратным клапаном, обе пневмокамеры сообщаются с гидрокамерой посредством водовода,соединенного с каналом для перетока воды, при этом гидрокамера расположена на высоте 60100 м выше их уровня, отличающийся тем, что он снабжен эжектором, который состоит из сопла, соединенного с отводящим воздуховодом пневмокамеры,приемной камеры, соединенной с отводящим воздухопроводом гидрокамеры, камеры смешивания и диффузора, при этом подводящий воздухопровод гидрокамеры снабжен редукционным клапаном.(72) Кумыкова Татьяна Михайловна Кумыков Валентин Хасанович Клапутина Ирина Николаевна(73) Республиканское государственное казенное предприятие Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Предварительный патент РК 19314, 2008(57) Изобретение относится к области горного дела,а именно к технологии развития пневматического хозяйства подземного рудника и может быть использована на шахтах и рудниках при строительстве гидропневматических аккумуляторов сжатого воздуха,включенных в состав пневмоэнергокомплекса между компрессорной станцией и потребителями (технологическим оборудованием). Задача - повышение надежности работы гидропневмоаккумулятора,снижение расхода электроэнергии. Технический результат Изобретение относится к области горного дела,а именно к технологии развития пневматического хозяйства подземного рудника и может быть использована на шахтах и рудниках при строительстве гидропневматических аккумуляторов сжатого воздуха,включенных в состав пневмоэнергокомплекса между компрессорной станцией и потребителями (технологическим оборудованием). Известен гидропневмоаккумулятор сжатого воздуха (А.с. СССР 1790684 кл. Е 21 17/10, 1993),включающий камеру для воздуха, соединенную трубопроводами с компрессором и потребителем, и для воды, сообщенные каналом для перетока воды между камерами с насосом и запорными элементами, отличающийся тем, что, с целью снижения материальных и трудовых затрат и повышения эффективности его работы, камеры размещены на одном уровне, а канал для перетока воды выполнен в виде всасывающего и нагнетательного трубопровода, соединенных между собой патрубком с расположенным на нем насосом и обратным клапаном, причем одна из камер соединена с магистральным водяным трубопроводом, при этом каждая камера связана трубопроводами с компрессором и потребителями. Недостаток - невозможность обеспечения непрерывной подачи сжатого воздуха потребителям из-за цикличности работы гидропневмоаккумулятора. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемуюизобретению является гидропневмоаккумулятор сжатого воздуха(предварительный патент РК 19314, опубл. 15.04.2008 г., бюл.4), состоящий из двух пневмокамер, размещенных на одном уровне и соединенных трубопроводами с компрессором и потребителями, между собой связанных каналом для перетока воды, выполненным в виде всасывающего и нагнетательного трубопровода,соединенных между собой патрубком с расположенным на нем насосом и обратным клапаном,отличающийся тем,что обе пневмокамеры сообщаются с гидрокамерой посредством водовода, соединенного с каналом для перетока воды, при этом гидрокамера расположена на высоте 60100 м выше их уровня. Недостаток повышенный расход электроэнергии, а также недостаточная надежность системы заполнения пневмокамеры водой и ее перекачки в гидрокамеру, т.е. при поломке системы насос-обратный клапан и дроссельный клапан,гидропневмоаккумулятор не может работать. Задача - повышение надежности работы гидропневмоаккумулятора,снижение расхода электроэнергии. Технический результат обеспечение заданного,непрерывного, постоянного давления сжатого воздуха в рудничной пневмосети за счет повышения надежности системы заполнения пневмокамеры водой и ее перекачки в гидрокамеру. Сущность изобретения заключается в следующем. Предложен гидропневмоаккумулятор 2 сжатого воздуха, состоящий из двух пневмокамер,размещенных на одном уровне и соединенных трубопроводами с компрессором и потребителями,между собой связанных каналом для перетока воды,выполненным в виде всасывающего и нагнетательного трубопровода, соединенных между собой патрубком с расположенным на нем насосом и обратным клапаном, обе пневмокамеры сообщаются с гидрокамерой посредством водовода,соединенного с каналом для перетока воды, при этом гидрокамера расположена на высоте 60100 м выше их уровня, отличающийся тем, что он снабжен эжектором, который состоит из сопла, соединенного с отводящим воздуховодом пневмокамеры,приемной камеры, соединенной с отводящим воздухопроводом гидрокамеры, камеры смешивания и диффузора, при этом подводящий воздухопровод гидрокамеры снабжен редукционным клапаном. Сущность изобретения поясняется фигурой, где представлена схема гидропневмоаккумулятора сжатого воздуха. Заявляемое устройство содержит две пневмокамеры 1 и 2, гидрокамеру 3, водовод 4,насос 5, дроссельный клапан 6, нагнетательный трубопровод 7, всасывающий трубопровод 8,обратный клапан на подводящем воздуховоде 9,обратный клапан на всасывающем трубопроводе 10,питающе-расходный воздуховод 11, подводящий воздуховод 12, отводящий воздуховод 13, задвижку 14 на отводящем воздуховоде из пневмокамеры 1,задвижку 15 на подводящем воздуховоде в пневмокамеру 1, задвижку 16 на отводящем воздуховоде из пневмокамеры 2, зумпфы 17 пневмокамер, задвижку 18 на подводящем воздуховоде в пневмокамеру 2, задвижки 19, 20 на нагнетательном трубопроводе 7, задвижки 21, 22 на всасывающем трубопроводе 8, датчики 23 минимального уровня воды в пневмокамерах 1 и 2,датчики 24 максимального уровня воды в пневмокамерах 1 и 2, задвижку 25 на водоводе 4,эжектор 26, датчики давления 27 в пневмокамерах 1 и 2, датчик давления 28 в гидрокамере 3, датчик нижнего 29 и верхнего 30 уровня жидкости в гидрокамере 3, отводящий воздухопровод 31 гидрокамеры 3, подводящий воздухопровод 32 гидрокамеры 3, редукционный клапан 33, задвижки 34 на подводящем и 35 на отводящем воздуховодах гидрокамеры. Отводящие воздухопроводы 13 и 31 соединены между собой через эжектор 26, который состоит из сопла 36, соединенного с отводящим воздуховодом 13, приемной камеры 37, соединенной с отводящим воздухопроводом 31, камеры смешивания 38 и диффузора 39. Гидропневмоаккумуляторсжатого воздуха работает следующим образом. При подготовленном гидропневмоаккумуляторе к работе одна из пневмокамер (например, 2) заполнена водой, а другая (пневмокамера 1) сжатым воздухом с давлением, развиваемым компрессорной установкой. Гидрокамера 3 заполнена воздухом с давлением, равным атмосферному. В гидрокамере 3 остается минимальный уровень воды, поэтому срабатывает датчик 29 уровня жидкости, от которого поступает сигнал на автоматический привод регулирующей задвижки 18, которая открывается, и сжатый воздух по подводящему воздуховоду 12 и питающерасходному воздуховоду 11 поступает в пневмокамеру 2, вытесняя воду по водоводу 4 в гидрокамеру 2. Задвижка 25 на водоводе 4,соединяющем гидрокамеру 3 с каналом для перетока воды, состоящим из всасывающего 8 и нагнетательного 7 трубопроводов, соединенных патрубком с расположенным на нем насосом 5 и обратным клапаном 10, открыта. Также открыта задвижка 19. Включается насос 5, открываются задвижки 22 и 20 и вода через обратный клапан 10 начинает поступать в камеру 1, сжимая воздух до регулируемого дроссельным клапаном 6 давления,после чего открывается задвижка 14 и сжатый воздух поступает к потребителям. При падении давления в пневмокамере 1 ниже оптимальных условий в нее поступает вода в количестве,достаточном до восстановления оптимального давления. Расход этой воды регулируется открытием дроссельного клапана 6. Расход воды при работающем насосе, не поступающей в пневмокамеру 1, нагнетается в гидрокамеру 3. Объем воды в пневмокамере 2 при перетоке в пневмокамеру 1 и гидрокамеру 3 заполняется сжатым воздухом, поступающим от компрессора через обратный клапан 9 по подводящему воздуховоду 12 через задвижку 18. По достижении минимального(нижнего) уровня воды в пневмокамере 2 срабатывает датчик 23 уровня жидкости, отключается насос и закрывается задвижка 22. Дальнейшее поддержание давления на оптимальной величине в пневмокамере 1 происходит за счет расхода воды из гидрокамеры 3 и гидростатического давления. Когда вода в гидрокамере 3 достигнет максимального уровня,срабатывает датчик 30 верхнего уровня жидкости,сигнал от которого поступает на привод регулирующей задвижки 34. Задвижка 34 открывается и сжатый воздух из подводящего воздуховода 12 через редукционный клапан 33,отрегулированный на определенное давление,поступает в гидрокамеру 3. При достижении в гидрокамере 3 определенного давления, например,0,1 МПа, срабатывает датчик давления 28,соединенный с приводом задвижки 34, и она закрывается. При этом давление сжатого воздуха в пневмокамере 2 будет равно высоте столба воды в водоводе 4,равного расстоянию между пневмокамерой 2 и гидрокамерой 3, и плюс дополнительное давление сжатого воздуха,поступившего в гидрокамеру 3. Потребление сжатого воздуха из пневмокамеры 1 продолжается до тех пор, пока вода не достигнет максимального(верхнего) уровня в ней, срабатывает датчик уровня жидкости 24, закрывается задвижка 20, открывается задвижка 21, включается насос 5 и затем, при создании в пневмокамере 2 оптимального давления перетоком воды через дроссельный клапан 6 и задвижку 19, закрывается задвижка 14 и открывается задвижка 16 и сжатый воздух с 3 повышенным давлением поступает к потребителям. После расхода сжатого воздуха из пневмокамеры 2 и последующей ее зарядки вода из нее сжатым воздухом, поступающем по воздуховоду 12, должна вытесняться по водоводу 4 в гидрокамеру 3. Однако более быстрому ее вытеснению будет препятствовать дополнительный сжатый воздух,находящийся в гидрокамере 3. Поэтому для сокращения срока зарядки пневмокамеры 2 (или пневмокамеры 1) отводящий сжатый воздух потребителям воздуховод 13 и отводящий воздухопровод гидрокамеры 31 соединены между собой через эжектор 26. Сжатый воздух из пневмокамеры 2 (или пневмокамеры 1) и гидрокамеры 3 через эжектор 26 поступает к потребителям пневмоэнергии по отводящему воздуховоду 13. Эжектор 26 выполнен так, чтобы полный отсос воздуха из гидрокамеры 3 заканчивался с полным расходом сжатого воздуха из пневмокамеры 2 (пневмокамеры 1). Эжектор 26 работает следующим образом. При скоростном истечении сжатого воздуха из пневмокамеры 2 (или пневмокамеры 1) через сопло 36 в приемной камере 37 создается некоторое фиксированное разрежение,за счет чего воздух из гидрокамеры 3 по воздухопроводу 31, соединенному с приемной камерой 37, отсасывается в воздуховод 13, идущий к потребителю. Поскольку при отсосе воздуха эжектором 26 из гидрокамеры 3 давление в пневмокамере 2 (или 1) будет уменьшаться пропорционально объему воздуха, отсасываемого из гидрокамеры 3, то когда потоки сжатого воздуха из пневмокамеры 2 (или 1) и гидрокамеры 3 поступают в камеру смешивания 38, скорости движения их выравниваются, что сопровождается повышением давления. Из камеры смешивания 38 поток воздуха поступает в диффузор 39, где происходит дальнейшее повышение его давления. Вследствие чего падение давления сжатого воздуха в пневмокамере 2 (или 1) за счет отсоса сжатого воздуха из гидрокамеры 3 повышается до исходного давления после эжектора 26. Сжатый воздух повышенного давления выдается потребителям пневмоэнергии из пневмокамер 1 и 2 поочередно,при этом в период расхода воздуха освобождающийся в ней объем заполняется водой из другой пневмокамеры (1 или 2) или же из гидрокамеры 3. Расход же воды из пневмокамеры (1 или 2), заполненной водой, компенсируется сжатым воздухом,вырабатываемым компрессорной станцией рудника. После расхода сжатого воздуха из пневмокамеры 2 (или 1) цикл зарядки повторяется в той же последовательности. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Гидропневмоаккумулятор сжатого воздуха,состоящий из двух пневмокамер, размещенных на одном уровне и соединенных трубопроводами с компрессором и потребителями, между собой связанных каналом для перетока воды,выполненным в виде всасывающего и нагнетательного трубопровода, соединенных между собой патрубком с расположенным на нем насосом и обратным клапаном, обе пневмокамеры сообщаются с гидрокамерой посредством водовода,соединенного с каналом для перетока воды, при этом гидрокамера расположена на высоте 60100 м выше их уровня, отличающийся тем, что он снабжен эжектором, который состоит из сопла, соединенного с отводящим воздуховодом пневмокамеры, приемной камеры, соединенной с отводящим воздухопроводом гидрокамеры, камеры смешивания и диффузора, при этом подводящий воздухопровод гидрокамеры снабжен редукционным клапаном.