專利名稱：自壓式快速啟動(dòng)連續(xù)水噴霧防爆抑爆系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于可燃?xì)怏w爆炸預(yù)防與抑制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種自壓式快速啟動(dòng)連續(xù)水噴霧防爆抑爆系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前的煤礦井下抑爆系統(tǒng)或裝置只有抑爆功能，沒(méi)有防止瓦斯爆炸功能。煤礦井下抑爆技術(shù)可分為被動(dòng)式抑爆和主動(dòng)式抑爆。被動(dòng)式隔爆棚是最常見(jiàn)的被動(dòng)式抑爆裝置， 它利用爆炸動(dòng)壓拋撒抑爆劑(巖粉或水)，因此，被動(dòng)式隔爆棚只適用于抑制爆炸動(dòng)壓大于 18kPa、火焰?zhèn)鞑ニ俣却笥?00m/S的瓦斯煤塵爆炸，并且只能安裝在距爆炸中心60米以外的區(qū)域，保護(hù)范圍有限。并且，由于被動(dòng)式隔爆裝置需要一定的爆炸動(dòng)壓才能動(dòng)作，而瓦斯爆炸壓力比煤塵爆炸壓力低一個(gè)數(shù)量級(jí)，所以，被動(dòng)式隔爆裝置不能可靠地被瓦斯爆炸壓力啟動(dòng)，達(dá)不到需要的隔爆效果。主動(dòng)式抑爆技術(shù)利用機(jī)械觸發(fā)機(jī)構(gòu)感知爆炸并利用儲(chǔ)能驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)拋撒抑爆劑。由于機(jī)械觸發(fā)機(jī)構(gòu)總有一定的延遲時(shí)間，所以，由機(jī)械觸發(fā)到抑爆劑布滿整個(gè)巷道斷面需要一定時(shí)間，這時(shí)，爆炸火焰已部分或者全部傳過(guò)這一斷面，抑爆效果不是十分理想。因此迫切需要一種能快速有效預(yù)防并遏制瓦斯爆炸的防爆抑爆系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有抑爆系統(tǒng)和抑爆裝置存在的問(wèn)題，為克服現(xiàn)有技術(shù)不具備預(yù)防瓦斯爆炸、抑爆劑釋放時(shí)間與爆炸火焰到達(dá)時(shí)間難以同步甚至滯后、抑爆劑不能連續(xù)釋放、難以抑制后續(xù)爆炸火焰的缺點(diǎn)，本發(fā)明以廉價(jià)的水作為抑爆劑，利用地面與井下高度差產(chǎn)生的水壓差，基于高壓霧化原理將水霧化為細(xì)水霧，并結(jié)合快速啟動(dòng)技術(shù)，提供一種自壓式快速啟動(dòng)連續(xù)水噴霧防爆抑爆系統(tǒng)。具體的技術(shù)方案如下
自壓式快速啟動(dòng)連續(xù)水噴霧防爆抑爆系統(tǒng)包括地面供水機(jī)構(gòu)4、主供水管路6和一條以上的支供水管路10 ；
所述地面供水機(jī)構(gòu)4包括水箱，所述水箱的上部連通著進(jìn)水管路1，進(jìn)水管路1上串聯(lián)著進(jìn)水控制閥2和過(guò)濾器A3;
所述主供水管路6的一端連通著水箱的一側(cè)下部，另一端連通著一條以上的支供水管路10 ；主供水管路上串聯(lián)著電動(dòng)閥A7、過(guò)濾器B8和水壓控制器A9 ；
所述每條支供水管路10上串聯(lián)著電動(dòng)閥B13、水壓控制器B14、過(guò)濾器C15、細(xì)過(guò)濾器 19、閘閥D20和防爆快速啟動(dòng)機(jī)構(gòu)21，支供水管路10的另一端并聯(lián)著兩個(gè)以上的細(xì)水霧噴頭27 ；所述電動(dòng)閥B13的進(jìn)口并聯(lián)著閘閥All的進(jìn)口，閘閥All的出口為排污口 12 ；所述過(guò)濾器C15的進(jìn)口連通著三通管的第一口，過(guò)濾器C15的出口連通著三通管的第二口，三通管的第二口上串聯(lián)著閘閥C18，三通管的第三口上串聯(lián)著閘閥B16，閘閥B16的出口為清潔口 17 ；所述防爆快速啟動(dòng)機(jī)構(gòu)21由并聯(lián)的惰化啟動(dòng)閥22、抑爆啟動(dòng)閥23和閘閥EM組成，所述惰化啟動(dòng)閥22與瓦斯?jié)舛葌鞲衅?5相連，所述抑爆啟動(dòng)閥23與瓦斯爆炸傳感器沈相連。所述進(jìn)水控制閥2、惰化啟動(dòng)閥22和抑爆啟動(dòng)閥23均為電磁閥。所述過(guò)濾器A3、過(guò)濾器B8和過(guò)濾器C15均為網(wǎng)狀雜質(zhì)過(guò)濾器。所述水壓控制器A9和水壓控制器B14均為可聯(lián)動(dòng)式水壓控制器。所述電動(dòng)閥A7、電動(dòng)閥B13均為聯(lián)動(dòng)式自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。閘閥A11、閘閥B16、閘閥C18、閘閥D20和閘閥EM均為手動(dòng)閘閥。所述地面供水機(jī)構(gòu)4的水箱內(nèi)設(shè)有水位傳感器5。本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面
1、本發(fā)明既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)已達(dá)到爆炸極限但尚未引燃的瓦斯實(shí)施惰化而防止發(fā)生爆炸的目的，也可以對(duì)已發(fā)生的瓦斯爆炸實(shí)施火焰抑制而阻隔爆炸火焰?zhèn)鞑サ哪康??？朔F(xiàn)有技術(shù)不具備防止瓦斯爆炸、抑爆劑釋放時(shí)間與爆炸火焰到達(dá)時(shí)間難以同步甚至滯后、抑爆劑不能連續(xù)釋放、難以抑制后續(xù)爆炸火焰的缺點(diǎn)；
2、本發(fā)明采用水作為惰化、抑爆劑，價(jià)格低廉、不失效；利用水壓差自動(dòng)噴水(自壓式噴水)，不需高壓泵加壓也可常年保持高壓細(xì)水霧噴霧的工作壓力條件，所以，本發(fā)明既可靠又不消耗能源；同時(shí)，高壓細(xì)水霧用水量比水幕少得多，連續(xù)噴霧也不會(huì)產(chǎn)生水害。所以，這是一種可靠、環(huán)保、節(jié)能的安全預(yù)防技術(shù)；
3、本發(fā)明采用瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞲櫃z測(cè)巷道保護(hù)區(qū)內(nèi)瓦斯?jié)舛茸兓?guī)律，在預(yù)測(cè)該區(qū)瓦斯?jié)舛葘⑦_(dá)到爆炸極限范圍時(shí)，立即啟動(dòng)快速啟動(dòng)閥連續(xù)釋放細(xì)水霧，利用細(xì)水霧具有的良好跟隨特性，細(xì)水霧滴群跟隨氣流運(yùn)動(dòng)不斷在含瓦斯空氣中擴(kuò)散、混合，從而惰化瓦斯混合氣使之失去爆炸能力；
4、本發(fā)明采用瓦斯爆炸傳感器，具有快速探測(cè)瓦斯爆炸火焰的功能。驗(yàn)證試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)可以可靠探測(cè)20米以外的瓦斯火焰，并在數(shù)十毫米內(nèi)啟動(dòng)抑爆啟動(dòng)閥，所以可以在瓦斯爆炸傳播火焰達(dá)到之前就能連續(xù)釋放出細(xì)水霧，保證水霧充滿斷面后瓦斯爆炸火焰才會(huì)到達(dá)，解決了貯壓式隔爆裝置或一般機(jī)械觸發(fā)式啟動(dòng)裝置動(dòng)作時(shí)間相對(duì)較慢的難題。


圖1為自壓式快速啟動(dòng)連續(xù)水噴霧防爆抑爆系統(tǒng)示意圖。上圖中序號(hào)進(jìn)水管路1、進(jìn)水控制閥2、過(guò)濾器A3、地面供水機(jī)構(gòu)4、水位傳感器 5、主供水管路6、電動(dòng)閥A7、過(guò)濾器B8、水壓控制器A9、支供水管路10、閘閥All、排污口 12、 電動(dòng)閥B13、水壓控制器B14、過(guò)濾器C15、閘閥B16、清潔口 17、閘閥C18、細(xì)過(guò)濾器19、閘閥 D20、防爆快速啟動(dòng)機(jī)構(gòu)21、惰化啟動(dòng)閥22、抑爆啟動(dòng)閥23、閘閥EM、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?5、瓦斯爆炸傳感器洲、細(xì)水霧噴頭27。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。 實(shí)施例參見(jiàn)圖1，自壓式快速啟動(dòng)連續(xù)水噴霧防爆抑爆系統(tǒng)包括地面供水機(jī)構(gòu)4、主供水管路6和二條以上的支供水管路10 ；地面供水機(jī)構(gòu)4包括水箱，水箱內(nèi)設(shè)有水位傳感器5;水箱的上部連通著進(jìn)水管路1，進(jìn)水管路1上串聯(lián)著進(jìn)水控制閥2和過(guò)濾器A3。主供水管路6的一端連通著水箱的一側(cè)下部，另一端連通著二條以上的支供水管路10 ；主供水管路上串聯(lián)著電動(dòng)閥A7、過(guò)濾器B8和水壓控制器A9 ；二條以上的支供水管路 10分別延伸到地下斷面保護(hù)區(qū)，水通過(guò)主供水管路6再經(jīng)支供水管路10輸送到保護(hù)區(qū)。每條支供水管路10上串聯(lián)著電動(dòng)閥B13、水壓控制器B14、過(guò)濾器C15、細(xì)過(guò)濾器 19、閘閥D20和防爆快速啟動(dòng)機(jī)構(gòu)21，支供水管路10的另一端并聯(lián)著兩個(gè)以上的細(xì)水霧噴頭27 ；電動(dòng)閥B13的進(jìn)口并聯(lián)著閘閥All的進(jìn)口，閘閥All的出口為排污口 12 ；過(guò)濾器C15 的進(jìn)口連通著三通管的第一口，過(guò)濾器C15的出口連通著三通管的第二口，三通管的第二口上串聯(lián)著閘閥C18，三通管的第三口上串聯(lián)著閘閥B16，閘閥B16的出口為清潔口 17。防爆快速啟動(dòng)機(jī)構(gòu)21由并聯(lián)的惰化啟動(dòng)閥22、抑爆啟動(dòng)閥23和閘閥EM組成，惰化啟動(dòng)閥 22與安裝在保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的瓦斯?jié)舛葌鞲衅?5相連，抑爆啟動(dòng)閥23與安裝在保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的瓦斯爆炸傳感器沈相連。上述進(jìn)水控制閥2、惰化啟動(dòng)閥22和抑爆啟動(dòng)閥23均為電磁閥；上述過(guò)濾器A3、 過(guò)濾器B8和過(guò)濾器C15均為網(wǎng)狀雜質(zhì)過(guò)濾器；上述水壓控制器A9和水壓控制器B14均為可聯(lián)動(dòng)式水壓控制器；上述閘閥All、閘閥B16、閘閥C18、閘閥D20和閘閥EM均為手動(dòng)閘閥。在保護(hù)區(qū)內(nèi)，從離工作面30米位置的斷面開(kāi)始，每間隔5米的斷面上設(shè)置一支供水管路10，連續(xù)設(shè)置5個(gè)供水支路(每一支供水管路形成一個(gè)保護(hù)斷面)，形成第一連續(xù)噴霧區(qū)；間隔60米再連續(xù)設(shè)置5個(gè)保護(hù)斷面(斷面間距仍為5米)，形成第二連續(xù)噴霧區(qū)；在第一連續(xù)噴霧區(qū)之前和兩個(gè)連續(xù)噴霧區(qū)之間并列設(shè)置兩組瓦斯?jié)舛葌鞲衅?5和瓦斯爆炸傳感器26。主要工作特點(diǎn)如下
利用水箱內(nèi)的水位傳感器5和進(jìn)水控制閥2保持地面供水機(jī)構(gòu)4內(nèi)的水位，提供充足的可連續(xù)噴霧所需水源，并產(chǎn)生足夠的水壓差，由水壓控制器A9監(jiān)測(cè)和控制電動(dòng)閥A7保證供水主管內(nèi)水壓大于細(xì)水霧噴頭的最小工作壓力，并連續(xù)供水，由水壓控制器B14監(jiān)測(cè)和控制電動(dòng)閥B13保證供水支管內(nèi)水壓達(dá)到細(xì)水霧噴頭的工作壓力。水流經(jīng)過(guò)過(guò)濾器C15、細(xì)過(guò)濾器19可獲得無(wú)顆粒雜質(zhì)的清水。在正常工作狀態(tài)下，開(kāi)啟電動(dòng)閥B13和閘閥D20，關(guān)閉閘閥B16和閘閥C18。在維修情況下，關(guān)閉電動(dòng)閥B13，開(kāi)啟閘閥B16和閘閥C18，對(duì)過(guò)濾器 C15和細(xì)過(guò)濾器19進(jìn)行日常維護(hù)(清洗或更換)。在正常工作狀態(tài)時(shí)，開(kāi)啟閘閥EM可清洗細(xì)水霧噴頭。在正常工作狀態(tài)下，惰化啟動(dòng)閥22、抑爆啟動(dòng)閥23和閘閥EM都處于關(guān)閉狀態(tài)。 當(dāng)瓦斯?jié)舛葌鞲衅?5監(jiān)測(cè)到監(jiān)測(cè)點(diǎn)局部瓦斯?jié)舛冗_(dá)到4%，立即啟動(dòng)第一連續(xù)噴霧區(qū)的惰化啟動(dòng)閥22工作，通過(guò)細(xì)水霧噴頭27開(kāi)始噴灑高壓細(xì)水霧。由于本發(fā)明產(chǎn)生的是高壓細(xì)水霧且連續(xù)噴霧，細(xì)水霧不會(huì)像水幕那樣會(huì)很快沉降消退，而是一直保持著足夠的細(xì)水霧濃度；加之高壓細(xì)水霧能夠跟隨空氣流動(dòng)，利用通風(fēng)氣流攜帶高壓細(xì)水霧與瓦斯空氣混合氣混合可實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯惰化(與此同時(shí)，地面控制中心會(huì)很快發(fā)現(xiàn)瓦斯?jié)舛纫呀?jīng)超過(guò)1%，并開(kāi)始采取其他相應(yīng)安全技術(shù)措施)，直至控制中心人工停止噴射細(xì)水霧。在瓦斯?jié)舛葲](méi)有超限或沒(méi)有發(fā)生瓦斯爆炸的情況下，井下不會(huì)出現(xiàn)瓦斯爆炸火焰光，由于瓦斯爆炸傳感器沈具有很高的瓦斯火焰光譜選擇性，瓦斯爆炸傳感器沈不會(huì)因?yàn)榈V燈光等其他光源而被觸發(fā)而向抑爆啟動(dòng)閥23發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，水不會(huì)流過(guò)抑爆啟動(dòng)閥23。 但是，當(dāng)意外發(fā)生瓦斯爆炸時(shí)，瓦斯爆炸傳感器沈可以及時(shí)準(zhǔn)確識(shí)別出其周圍20米范圍內(nèi)的瓦斯火焰，并立即發(fā)出信號(hào)迅速同時(shí)啟動(dòng)第一、第二連續(xù)噴霧區(qū)的抑爆啟動(dòng)閥23，同時(shí)利用細(xì)水霧噴頭27進(jìn)行噴霧。當(dāng)瓦斯爆炸火焰?zhèn)鞑サ降谝贿B續(xù)噴霧區(qū)前端時(shí)，整個(gè)保護(hù)區(qū)已經(jīng)充滿水霧，可對(duì)爆炸火焰實(shí)施抑制。第二連續(xù)噴霧區(qū)可以對(duì)第一連續(xù)噴霧區(qū)已抑制的氣流實(shí)施降溫，也可以防止因爆炸火焰被抑制而引起氣流反向流動(dòng)引起的后續(xù)爆炸。
權(quán)利要求
1.自壓式快速啟動(dòng)連續(xù)水噴霧防爆抑爆系統(tǒng)，其特征在于包括地面供水機(jī)構(gòu)(4)、 主供水管路(6)和一條以上的支供水管路(10)；所述地面供水機(jī)構(gòu)(4)包括水箱，所述水箱的上部連通著進(jìn)水管路(1 )，進(jìn)水管路(1) 上串聯(lián)著進(jìn)水控制閥(2)和過(guò)濾器A (3)；所述主供水管路(6)的一端連通著水箱的一側(cè)下部，另一端連通著一條以上的支供水管路(10);主供水管路上串聯(lián)著電動(dòng)閥A (7)、過(guò)濾器B (8)和水壓控制器A (9)；所述每條支供水管路(10 )上串聯(lián)著電動(dòng)閥B (13 )、水壓控制器B (14 )、過(guò)濾器C (15 )、 細(xì)過(guò)濾器(19)、閘閥D (20)和防爆快速啟動(dòng)機(jī)構(gòu)(21)，支供水管路(10)的另一端并聯(lián)著兩個(gè)以上的細(xì)水霧噴頭(27)；所述電動(dòng)閥B (13)的進(jìn)口并聯(lián)著閘閥A (11)的進(jìn)口，閘閥 A (11)的出口為排污口(12);所述過(guò)濾器C (15)的進(jìn)口連通著三通管的第一口，過(guò)濾器C (15)的出口連通著三通管的第二口，三通管的第二口上串聯(lián)著閘閥C (18)，三通管的第三口上串聯(lián)著閘閥B (16)，閘閥B (16)的出口為清潔口(17);所述防爆快速啟動(dòng)機(jī)構(gòu)(21)由并聯(lián)的惰化啟動(dòng)閥(22 )、抑爆啟動(dòng)閥(23 )和閘閥E (24)組成，所述惰化啟動(dòng)閥(22 )與瓦斯?jié)舛葌鞲衅?25 )相連，所述抑爆啟動(dòng)閥(23 )與瓦斯爆炸傳感器(26 )相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自壓式快速啟動(dòng)連續(xù)水噴霧防爆抑爆系統(tǒng)，其特征在于所述進(jìn)水控制閥(2 )、惰化啟動(dòng)閥(22 )和抑爆啟動(dòng)閥(23 )均為電磁閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自壓式快速啟動(dòng)連續(xù)水噴霧防爆抑爆系統(tǒng)，其特征在于所述過(guò)濾器A (3)、過(guò)濾器B (8)和過(guò)濾器C (15)均為網(wǎng)狀雜質(zhì)過(guò)濾器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自壓式快速啟動(dòng)連續(xù)水噴霧防爆抑爆系統(tǒng)，其特征在于所述水壓控制器A (9)和水壓控制器B (14)均為可聯(lián)動(dòng)式水壓控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自壓式快速啟動(dòng)連續(xù)水噴霧防爆抑爆系統(tǒng)，其特征在于所述電動(dòng)閥A (7)、電動(dòng)閥B (13)均為聯(lián)動(dòng)式自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自壓式快速啟動(dòng)連續(xù)水噴霧防爆抑爆系統(tǒng)，其特征在于所述閘閥A (11)、閘閥B (16)、閘閥C (18)、閘閥D (20)和閘閥E (24)均為手動(dòng)閘閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自壓式快速啟動(dòng)連續(xù)水噴霧防爆抑爆系統(tǒng)，其特征在于所述地面供水機(jī)構(gòu)(4)的水箱內(nèi)設(shè)有水位傳感器(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及自壓式快速啟動(dòng)連續(xù)水噴霧防爆抑爆系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括地面供水機(jī)構(gòu)、主供水管路和一條以上的支供水管路；地面供水機(jī)構(gòu)包括水箱；主供水管路的一端連通著水箱的一側(cè)下部，另一端連通著一條以上的支供水管路；每條支供水管路上串聯(lián)著電動(dòng)閥B、水壓控制器B、過(guò)濾器C、細(xì)過(guò)濾器、閘閥D和防爆快速啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，支供水管路的另一端并聯(lián)著兩個(gè)以上的細(xì)水霧噴頭；防爆快速啟動(dòng)機(jī)構(gòu)由并聯(lián)的惰化啟動(dòng)閥、抑爆啟動(dòng)閥和閘閥E組成，惰化啟動(dòng)閥上設(shè)有瓦斯?jié)舛葌鞲衅?，抑爆啟?dòng)閥上設(shè)有瓦斯爆炸傳感器。本發(fā)明既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)已達(dá)到爆炸極限但尚未引燃的瓦斯實(shí)施惰化而防止發(fā)生爆炸的目的，也可以對(duì)已發(fā)生的瓦斯爆炸實(shí)施火焰抑制而阻隔爆炸火焰?zhèn)鞑サ哪康摹?br> 文檔編號(hào)E21F5/04GK102410039SQ20111032070
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者劉暄亞, 盧平, 王昌建, 陸守香, 黎昌海 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)