Файл: Шепелев С.Ф. Газовость промышленных взрывчатых веществ на рудниках.pdf

чена гайка 3 с заборной трубкой. Отверстие 4 трубки пере­ крывается стаканчиком 5 из термостойкого стекла, кото­ рый зажат между двумя резиновыми шайбами с помощью гайки 6. Снаружи термостат с выступающим из него ста­ канчиком покрыт сплошным слоем 7 асбеста с глиной, а баллон 2 обернут асбестовой ватой. Для предохранения отверстия 4 от попадания крупных брызг к кольцу 8 сни­ зу крепится сетка из тонкого нихрома с площадью ячеек по 25 мм2.

Отбор пробы производится следующим образом. Ва­ куумных! баллон 2 эвакуируется до остаточного давления 0,1—0,2 мм рт. ст. и помещается в термостат. Измеряется уровень ванны в конвертере, и прибор опускается в кон­ вертер так, чтобы заборная трубка прибора оказалась на заданном расстоянии от зеркала ванны.

Затем прибор подводится точно против отверстия гор­ ловины и через люк быстро опускается в конвертер. Сво­ бодный конец троса, на котором укреплен прибор, подве­ шивается так, чтобы при падении прибора в горловину стаканчик 5 оказался сорванным на заданной высоте. Плоскость излома стаканчика проходит на 2—3 мм выше плоскости отверстия 4. Это условие задается с помощью кольцевого надреза на асбестовом колпачке, прикрываю­ щем стаканчик 5, и положением хомута 9. ;

После срыва стеклянного стаканчика нарушается гер­ метичность баллона, а газ через отверстие; 4 заполняет баллон 2.

Время заполнения десятилитрового баллона при диа­ метре отверстия в 4 мм составляет 3 сек.

Длительность операции отбора пробы (спуск, заполне­ ние газом и подъем прибора) — 7—10 сек. Температура стенок вакуумного баллона при этом изменяется на 2— 3°С.

После отбора пробы отверстие 4 закрывается резино­ вой пробкой, покрытой жидким стеклом. Затем баллон с пробой газа вынимается из термостата, а в термостат вставляется другой баллон для отбора следующей пробы. Однако прибор не удобен для использования в подземных условиях, так как в нем не заложен автоматический прин­ цип отбора проб.

Рассмотрим еще одну конструкцию вакуумного пробо­ отборника, сконструированного в ВостНИИ (рис. 21).

Прибор состоит из насадки 6, стакана 1, гибкой свя­ зи 20, часового механизма, щитка 12, на котором крепят­ ся направляющие 18 и весь приводной механизм 13.

Пробы газа отбираются в стакан, для чего из него че­

68

рез штуцер и эластичную трубку 10 выкачивают воздух до определенного давления и надевают предохранитель­ ный колпачок из стекла 11. Стаканы вместе с насадками прикрепляются гибкой нитью к направляющим и крепят­ ся между направляющими за счет подвижной планки, ко-

торая через гибкую связь соединена с часовым механиз­ мом. После взрыва ударная волна запускает часовой ме­ ханизм, который, в свою очередь, замыкает цепь электро­ двигателя. Гибкая нить наматывается на барабан и передвигает подвижную планку. Передвигаясь, планка

69

освобождает подвешенные к ней пробоотборники и те на­ чинают опускаться вниз на длину гибкой нити. Нить на­ тягивается и за счет инерции движения происходит сме­ щение стакана и насадки относительно друг от друга. При этом разрушается предохранительный колпачок и в открытый объем набирается проба. Регулировка времени между пробами осуществляется за счет часового механиз­ ма контактора, который запускает через определенное время электродвигатель.

Основным недостатком этого прибора является то, что пробы газа не фиксируются после их набора. Из-за этого может наблюдаться диффузия между пробами и окру­ жающей атмосферой.

Подобно гидравлическим пробоотборникам время за­ полнения вакуумных после разрушения различного типа предохранителей рассчитывается по известной формуле гидрогазодинамики

t

(Ш.2)

где V — объем стакана пробоотборника;

Q — коэффициент расхода, отнесенный к единице пло­ щади;

F — сечение входного отверстия;

g— ускорение силы тяжести;

К— показатель адиабаты;

R — газовая постоянная;

Т— абсолютная температура;

Р— остаточное давление в стакане; Ро — давление атмосферного воздуха.

Для практических расчетов можно использовать упро­ щенную формулу

Таким образом, в зависимости от желаемого времени заполнения сосудов выбираются сечения входных отвер­ стий.

Из рассмотренных конструкций вакуумных пробоот­ борников видно, что они более просты в изготовлении и эксплуатации, чем гидравлические. Однако существую­ щие образцы нуждаются в дальнейшем совершенствова­ нии. В первую очередь как общий недостаток следует от­ метить малый диапазон времени между набором проб, а

ГО

это не позволяет использовать приборы для анализа газо­ динамических процессов после массовых взрывов. Но, не­ смотря на это, использование вакуума в пробоотборниках новых систем считается перспективным.

Электромеханические пробоотборники

Этот класс пробоотборников можно разделить на два подкласса: механические и электрические. В приборах первого подкласса используется только механический принцип отбора, а второго — электромеханический.

Конструкций механических пробоотборников довольно

Рис. 22. Поршневой механиче­

много, но все они рассчитаны на одноразовый отбор проб, поэтому подробно описывать каждую, отдельно взятую конструкцию, нет необходимости. Рассмотрим лишь ха­ рактерные из них, а интересующимся другими схемами можно рекомендовать соответствующую библиографию, приведенную в конце работы. В книге И. В. Боброва [31] приводится описание простейшего поршневого пробоотбор­ ника шахтного воздуха (рис. 22).

На рисунке 22 прибор показан в положении, подготов­ ленном для отбора проб. Упорная втулка удерживается в фиксированном верхнем положении штифтом 11, хсоторый прижимается гашеткой 10. Перед взрывом пробоотборник укрепляется в выработке на расстоянии 1—20 м от забоя

71

и затем выкручивается предохранительный винт. Удар­ ная волна освобождает штифт и под действием пружины шток 3 опускается. За счет скоса на упорной втулке 15 штифт 11 выдавливается, а поршневой клапан 4 и верх­ ний узел опускаются вниз. Клапан 4 вытесняет воздух, на­ ходящийся в пробоотборнике, через нижние окна и заса­ сывает загрязненный через верхние.

В нижнем положении шток фиксируется фиксато­ ром 12, который удерживается пружиной 16. В это же время поршневой клапан 4 садится на нижнее, а клапан узла 5 на верхнее седло.

Из-за вставленной в клапаны резины и заостренных концов седел создается надежная герметизация отобран­ ной пробы. Для анализа газовой смеси прибор доставляет­ ся в лабораторию, где ее через штуцеры 8 подают к соот­ ветствующему анализатору.

Описанный прибор пригоден для определения началь­ ной газовой ситуации после взрыва, так как время его сра­ батывания колеблется от 50 до 200 мсек.

Аналогичный прибор описан Г. Зелеманом [39]. При такой же схеме работы газоотборник имеет длину 685 мм, внешний диаметр 89 мм, вес 13 кг. При взрывании детона­ тора во взрывной камере перемещается поршень и засасы­ вает газовоздушную смесь в пробоотборную герметически закрытую штоком поршня камеру. Полное время срабаты­ вания прибора — 35—42 мсек.

Механический принцип заложен также в устройстве для отбора проб фирмы «Комиссариат ал Энержи Атомик» [40]. Особенностью этого устройства является то, что для достижения лучшей герметизации подвижные части устройства закрыты сильфоном, а во входном шту­ цере находится тонкая мембрана, которая перед началом отбора пробы просекается острой кромкой подвижной гильзы. Однако для отбора проб газов после взрывов в подземных условиях он не приспособлен.

Механический принцип отбора проб используется и в другом приборе [41] (рис. 23).

Устройство содержит цилиндр 1, рабочий поршень 2 с крепежной гайкой 5, укрепленными на ведущем полом штоке 3. Последний жестко соединен со стаканом 4. Внут­ ри штока расположен еще один шток 6 с перекрывающим поршнем 7. Между стаканом и цилиндром находится пру­ жина 8, стремящаяся поднять стакан над цилиндром.

Перед работой устройства его элементы находятся в исходном положении, изображенном на рисунке 23. Рабо­ чая пружина 8 удерживается фиксатором 9, который кре­

72