МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР УПРАВЛЕНИЕ КАПИТАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОРГАНИЗАЦИИ И МЕХАНИЗАЦИИ ШАХТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

внииомше

РУКОВОДСТВО

ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ, СОЕДИНЕНИЮ И ПОДВЕСКЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ТРУБ

Харьков 1072

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР

УПРАВЛЕНИЕ КАПИТАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОРГАНИЗАЦИИ И МЕХАНИЗАЦИИ ШАХТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

В Н И И О м ш С

У т в v р ж л a ie : Заместитель министра угольно:: промышленности СССР

И. А. ПОЛ У ЭК ^г О К

РУКОВОДСТВО

ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ, СОЕДИНЕНИЮ И ПОДВЕСКЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ТРУБ

Харьков

- 10

I^м

U

я

Рвс.^. Труба

- II

вают подвижный фланец толщиной 10 ьш, и на расстоянии- 7 мм от кроя приваривают упорное кольца толщиной 15 мы. Б, остальном эта конструкция аналогична первому варианту. Для второго хорак-терна лишь увеличенная длила зажимных болтов и двух ограничивающих втулок, установленных между фланцами вместо шайб. Подвижный фланец и упорное кольцо изготовляют из толетолистовой стали.

Второй вариант по сравнению с основным имеет некоторое преимущество при монтаже. Наличие подвижного фланца позволяет быстрее и проще соединять звенья труб при наращивании. Однако технология производства таких труб сложнее, а стоимость несколько выше. Поэтому настоящим Руководством предусматривается в качестве основного первый вариант*

Труба якорная

Якорная труба (рис.5) - основа, на которой монтируется весь вентиляционный трубопровод и закрепляются удерживающие его канаты. Она изготовляется из листовой стали толщиной 5,0 или 6.0 мм в зависимости от диаметра трубы* Если по каким-либо причинам химки подвески не смогут удерживать трубопровод, якорная труба, имея достаточный запас прочности, не будет деформироваться и возьмет на себя всю нагрузку. Длина этой трубы 1200 мм.

Для закрепления канате на трубу наваривают хомут с отверстиями под болты на концах. Концы канатов зажинаются клиновыми зажимами. Для большей надежности пропущенный через клиповый зажим конец каната прижимают к самому канату накладками с помощью болтов. Клиновой зажим крепят к хомуту одним болтом с гайкой, под шплинт.

Колено поворотное с подвижной частью

Поворотное колено (рис.6) служит для соединения идущей по поверхности горизонтальной части трубопровода с подвешенной в стволе вертикальной.

Предлагаемая конструкция имеет:

- верхние и нижние зажимь: (их, в зависимости от диаметра труб, шесть-двенадцать), с помощью которых поворотное колено можно быстро присоединить к вертикальной и горизонтальной час-

Рис.5. Труба якорная

Рис.6. Колено поворотное с подвижной частью

тн а трубопроводе;

-    шарнир, о помощью которого колено присоединяют к горизонтальной части трубопровода;

-    подвижную часть, расположенную н вертикальном отрезке (сечение ь-В, рис.6).

Наличие шарнира и зажинов позволяет значительно облегчить, упростить и ускорить отсоединение и присоединение поворотного колена к трубопроводу. Для этого служит подвешиваемый к колену на перекинутой через блочок канате противовес.

Так как металлические вентиляционные трубопроводы подвешены на канатах двух лебедок большой грузоподъемности, маневрировать ими для установки трубопровода на определенном уровне очень трудно. Подвижная часть позволяет присоединять колено к трубопровода без перекосов и зазоров независимо от уровня остановки трубопровода, но в определенных пределах, так :сак свободный ход подвижной части равен 280 мм.

Чтобы не было утечек воздуху через подвижную часть, на верхнем ее конце по внутреннему периметру приклеивают клеем БФ-2, а затем приклепывают резиновый манжет, который выступает наружу на 30-40 мм.

После установки поворотного колена н присоединения подвижной части к трубопроводу на выступающий манжет натягивают склеенный в кольцо резиновый шнур диаметром 8 мм. Он плотно прижимается к колену и не дает возможности воздуху выходить через зазор.

Чтобы подвижна-: часть не спадала, по ев внутренней поверхности рядом с резиновым манжетом приваривают упорное кольцо.

При движении подвижной части вниз она фиксируется в упорном кольпе, приваренном гаружи на конце поворотного колена. При движении этой части вверх упором для нее служит перай сегмент, приваренный под углом к -^птикальной части поворотного колена.

Закругленная часть поворотного колена сварена нз пятя сегментов, которые с обоих концов имеют наружную отбортовку краев величиной 5 нм. При сборке сегментов в колено ввы сваривают по наружной отбортовке (сечение Д-Д, рис.б).

Колено поворотное жесткое

Жесткие поворотные колена (рис.13 н 18) предназначены для» вентиляционньх трубопроводов ствола. По конструкции от

ничем не отличаются от колен для горизонтальных rorv.ix выработок. Они не имеют подвижной части, присоединяются к трубопроводу на болтах с помощью фланцевого соединения.

2. Трубы и фасонные части для проветривания горизонтальных горк.х выработок

№

Первый вариант (основной). Конструкция грубы (рис.7) of-дичается от трубы для вертикальных выработок отсутствием на ее фланцах овальных отверстий, под болты.

При выборе длины трубы необходимо учитывать следующие требования:

-    удобство транспортировки труб по стволам;

-    снижение утечек воздуха.

Руководством предусмотрено применение труб следующей длины: 3000 , 3500 и 4000 мм. Для вентиляции труба болы^:оо длины выгоднее короткой, так как при этом количество стыков в it\6o-проводе и утечки воздуха меньше. С увеличением количества стыков увеличивается также й объем работ по соединению труб.

В комплекте с трубами предусматривается поставка под весок, представляющих собой охватывающий трубу обруч из круглой проволоки диаметром 8 мм и приваренной к нему пластины с 4 отверстиями. Эт отверстия служат для подвески на крючья, с помощью которых трубопровод крепится к крепи выработки.

Второй вариант (рис.8) отличается от первого наличием на трубе подвижного фланца, который обеспечивает некоторое преимущества эксплуатационного характера. Однако, изготовление этого вида труб более сложно.

Фасонные части трубопровода, как и трубы, изготовляются в двух вариантах:

-    с приварными фланцами;

-    с приварным и подвижным фланцами.

Колена

Конструкция колен с углами поворота 15°, 30°, 45°, 6С°

epXdi -л-оиа

и 90° с приварными фланцами представлена на рис.9, 10, Н, 12 и 13, а е приварным н подвижным - на рис. 14, 15, 16, 17 и 18. Радиус закруглении колен выбран с учетом снижения коэффициента местного сопротивления и равен 1,5 2) •

Набор колен с различными углами поворотов обеспечивает удобство монтажа трубопровода в выработках любой конфигурации. Герметизации соединения колена с трубами достигают при помоци применения резиновых прокладок, предназначенных для соединения труб.

Обечайку колен изготовляют из идентичных для всех колен отдельных сегментов, которые сваривают по отбортовакгш За счет этого достигают гладко# внутренней пор^г mcsb.

Отводы 45° я 90°

Конструкции отводов о углами 45° и 90° представлены на рис. 19, 20, 21 и 22. Обечайка их изготовляется из листового металла. По ре концам наваривайте:; фланцы. Во втором варианте присоединенный к трубопроводу со стороны вентилятора фланец -подвижный.

Тройник вильчатый

Вильчатые тройники с приварными, а также с приварным и подвижным фланцами представлены на рис. 23, 24. Подвижный располагается в оторону вентилятора.

Герметизация соединений достигается при помоци резиновой прокладки квадратного сечения 15x15 мм.

Переход

Перехода (рис.25, 26) применяются при изменении диаметра трубопровода. Длина перехода выбрана с учетом аэродинамических требований, в больвинстве случаев трубопровод с большего диаметра переходит на меньший, поэтому и выступающий буртяк в переходе показан на трубе болыего диаметра. Если трубопровод переходит с меньшего диаметра на больший, буртик предусматривается на трубе меньшего диаметра.

Руководство рассматривает вопросы выбора конструкции фланцевого соединения, обеспечивающего наибольшую экономическую эффективность, минимальное аэродинамическое сопротивление и высокую степень герметизации.

Приведена принципиально новая простая по конструкции подвеска металлических труб, отвечающая наиболее безопасной и надежной работе трубопровода.

Руководство составлено на основе последних достижений науки и техники с учетом всех изменений ж способах и технологии изготовления металлически* вентиляционных труб и предназначено для работников заводов-изготовнтелей, проектных организаций, а также строительных и эксплуатационных горных предприятий.

Руководство разработали ст.научный сотрудник Ф.А.Кожанов я гл.инженер УК6а ЛУП СССР канд.техн.наук А.М.Федоров (руководители работы).

В его подготовке приняли участив мл.научные сотрудники П.Н.Деиянко и Л.В.Соболева, ст.техник Н.А.Воронин.

^ В Руководстве использованы ГОСТ, разработанного ВНЙМОМШСом

РксЛО, Колено 30°

ВВЕДЕНИЕ

В современной практике проходки тупиковых горизонтальных и наклонных выработок, а также стволов проветривание осуществляется г основной с помощью вентилятора и присоединенного к нему трубопровода.

Выпускаемые в настоящее время металлические вентиляционные трубы со сварными швами внахлестку имеют большую относительную шероховатость, а значит и высокий коэффициент аэродинамического сопротивления (о£) - О,ООСЙ-0,0006. Если в трубах сварные ивы внахлестку заменить соединениями встык, значение коэффициента можно снизить в 1,5-2 раза.

Трубы, покрытые антикоррозионным составом, кроме значительного увеличения срока службы, обладают аэродинамическими свойствами, близкими к свойствам труб из полимерных материалов с коэффициентом аэродинамического сопротивления 0,0001-0,0002.

Современные технические возможности позволяют наладь производство труб в условиях рембаз в рудоремонтных заводов видуатриальными методами с учетом аэродинамических требований.

Руководство предусматрвает изготовление труб при помощи сварных швов встык как продольных, так и поперечных.

Фланцевые соединения являются наиболее распространенными для металлических Вентиляционных труб. Основные их достоинства - прочность, надежность, достаточная воздухонепроницаемость стыка, а также возможность применения как для горизонтальных и наклонных, так и для вертикальных трубопроводов.

Рассматриваются два варианта фланцевых соединений:

-    оба соединяемых фланца неподвижны, т.е. жестко соединены с трубой (основной вариант);

-    один фланец неподвижен, второй вращается вокруг трубы.

Первый вариант фланцевого соединении (рис.1) предусматривает сварку одного из фланцев звена на расстоянии 7 мм от конца трубы„образующего выступающий буртик. На последний надевается уплотнительная резиновая прокладка. При стягивании фланцев болтами буртик предотвращает перемещение резиновой прокладки (15x15 мм) внутрь трубы при деформации. Прокладка плотно прижимается к фланцам, заполняя все неровности, и предотвращает тем самым .утечки воздуха через стык.

Резиновые прокладки но техническим условиям должны изготовляться на заводе резино-технических изделий и отправляться на заводы-изготовители металлических вентиляционных труб* Завод-изготовитель шесте с трубами выдает шахтам соответствующее количество резиновых прокладок*

На рие.2 показана конструкция фланцевого соединения при одном неподвижном и втором подвижном фланцах. Упором для подвижного фланца служит приваренный на конце трубы буртик.

Вес данного трубопровода по сравнению с ныне существующими снижается примерно на 5-7% за счет сварки швов встык и видоизменения конструкций подвески, которая в 4-5 раз легче хомутов.

Предлагаемая конструкция труб дает лучшие экономические показатели за счет снижения стоимости изготовления труб индустриальными методами. Кроме того, применение их обеспечивает снижение расхода электроэнергии на проветривание шахт, так как вентиляционные трубы имеют меньшее аэродинамическое сопротивление и малые потери воздуха.

Данное Руководство разработано с учетом следующих требований: конструкция труб должна снизить их аэродинамическое сопротивление, а стыки - утечки воздуха до минимума. Конструкция трубопровода должна быть экономически выгодной, а также должна отвечать основному требованию снижения коэффициента аэродинамического сопротивления, определяющего экономическую эффективность проветривания.

Предусмотренное настоящим Руководством выполнение соединений встык обеспечивает более гладкую внутреннюю поверхность труб, что способствует уменьшению их коэффициента .аэродинамического сопротивления по сравнению с эксплуатируемыми на шахтах на 40-50% и отвечает установленным нормативам.

Следует отметить, что конструкция и соединение труб, предложенные в Руководстве, включают элементы конструкции труб и соединений, применяемых на отечественных, и зарубежных шахтах.

Основным экономическим показателем при применения предлагаемых труб является расход электроэнергии на проветривание выработок.

Потребляемая мощность характеризуется известной формулой

- 7 -

производству вентиляционных труб, индустриализации методов их изготовления, повышающих экономическую эффективность проветривания*

I* ТРУБЫ й ФАСОННЫЕ ЧАСТИ ТРУБОПРОВОДОВ

1* Ттбы и Фасонные части для проветривания вертикальных горных выработок

Ттба

Первый вариант (основной)* Общий вид трубы представлен на рис.З. Ее длина принята с учетом расстояния между расстрелами при проходке стволов о одновременной армировкой и равна 4000 и 4168 мм. При этом способе проходки трубопровод может крепиться к расстрелам, а трубы наращиваться снизу. Длина звена выбрана равной расстоянию между расстрелами, т.е. 4000 и 4168 мм, диаметры - 500 , 600 , 700 , 800 , 900, 1000 и 1200 мм*

Производство звена трубопровода начинают с приготовления заготовки соответствующих выбранному диаметру размеров. На вальцах или. на специальном станке ей придают цилиндрическую форму, а затем сваривают швы.

Учитывая аэродинамические требования, предусматривают изготовление трубы из минимально возможного количества листов тонколистовой стали. Швы выполняют встык с применением автоматической сварки под флюсом* Толщина листа - 2,0 или 2,5 мм в зависимости от диаметра трубы.

Для сварки швов встык используют автомат типа ТС-17Р, разработанный институтом электросварки имени Е.О.Патона и изготовляемый на Павлоградском заводе химического машиностроения. Швы сваривают со скоростью 16-126 м/ч. электродной проволокой диаметром 1,6-5 мм* Бес автомата - 42 кг*

Kpolie автомата ТС-17Р можно использовать полуавтомат типа А-547У, разработанный в тбм же институте и изготовляемый на Киевском Машиностроительном заводе* Сварка различных металлов толщиной 1 мм и более производится в среде углекислого газа плавящимся электродом. Вес полуавтомата - 11,8 кг.

Соединение отдельных звеньев трубопровода - фланцевое, с

- 8 -

помощью болтов* Фланцевые отверстия сверлят по кондуктору перед сваркой* Фланцы привариваются на приспособлении, обеспечивающем соосность болтовых отверстий с погрешностью до 5 им на длину трубы* На фланцах по диаметру сверлят два овальных от-ворегия (рис.З, узел I), в которые вставляются болты, удерживающие детали подвески трубопровода к канатам или к тягам подвесок. Диаметр этих отверстий на 2 мм больше диаметра болта. Фланцы выполняют из уголкового профиля 50x50x5 или 63x63x6 мм.

Один из фланцев приваривают на расстоянии 7 мм от края, чтобы выступающая часть трубы образовала буртик, на который надевают резиновое кольцо из шнура квадратного сечения 15x15 мм, ГОСТ 6467-57. Упругость резины должна обеспечить сжатие ее на

7 мм иод действием удельной

На фланцах, привариваем    ¹о    бурти

ка, снимают фаску 3 мм. По ней фланец приваривают к обечайке

трубы.

Остаточная деформация в условиях длительной нагрузки (10000 ч) и влажной среды не должна превышать 20%. Резиновый шнур следует соединять на ус под углом 30°. Диаметр уплотнительного резинового кольца должен быть на 1,0 мм больше наружного диаметра трубы, благодаря чему кольцо можно свободно надеть не трубу. При затяжке заэшмных болтов сжатие резинового кольца обеспечивает высокую степень воздухонепроницаемости соединения. При этом коэффициент воздухонепроницаемости К не будет превышать 0,0003.

Наличие бурта высотой 7 мм препятствует сползанию уплотнительной резиновой прокладки. Деформация резины происходит за счет расширения .в наружную сторону. Чтобы резиновая прокладка не размялась и не передавилась, между фланцами трубы в местах постановки зажимных болтов устанавливают шайбы высотой 8 мм, которые изготовляют из трубы. Они являются ограничителями за-тг-жи. Нелерпендикулярность фланцев к оси трубы допускается не более 2 мм по длине, равной окружности зажимных бол-го ъ. при этом допускается постановка с одной стороны под болт в’ загнивающей ограничительной шайбы с увеличенной до Ю мм высотой.

Второй вариант. Общий вид трубы представлен на рис.4. Обечайка ее изготовляется так же, как и в основном варианте.

В отличие от первого варианта на одном конце трубы устанавли-