книги из ГПНТБ / Сенкевич О.В. Шахтные газоопределители

хом, то есть когда оба интерферирующих луча проходят через среду с одинаковой оптиче­ ской плотностью, не происходит смещения ин­ терференционной картины. Это положение яв­ ляется исходным, фиксируется совмещением середины левой черной полосы с нулевой от­ меткой неподвижной шкалы и принимается за нуль при отсчетах.

Шкала прибора имеет равномерные деле­ ния в процентах по объему. Целые проценты обозначены цифрами от 0 до 6, цена наимень­ шего деления шкалы соответствует 0,25% мета­ на или углекислого газа.

Шахтный интерферометр ШИ-3 (рис. 1) со­ стоит из корпуса, на который выведены шту­ цер 1 для засасывания в прибор рудничного воздуха и штуцер 2 для отсасывания из при­ бора воздуха с помощью груши 8; окуляра 3, закрытого предохранительным колпачком на

цепочке; мостика,за­ крытого резьбовым колпачком 4; кнопки включения лампочки 5; маховичка 6 для перемещения интер­ ференционной кар­ тины в поле зрения, закрытого резьбо­ вым колпачком с цепочкой; патрона лампочки 7.

Оптическая схема прибора во взаимо­ связи с газовоздуш­

Fuc. 1. Прибор ШИ-3. ной камерой, имею­

10

щей три сквозные полости, показана на рис. 2.'

отразившись от ниж­ ней посеребренной грани зеркала, дважды

проходит по средней полости камеры, запол­ ненной пробой рудничного воздуха.

Оба луча света, выйдя из камеры, вновь попадают на зеркало М, и, отразившись от его верхней и нижней граней, сходятся в один све­ товой пучок, который, пройдя че-рез призму Рг, отклоняется под прямым углом и попадает в объектив зрительной трубки. Призма Рг по­ движна, что дает возможность перемещать ин­ терференционную картину вдоль отсчетной

11

шкалы и устанавливать ее в нулевое поло­ жение.

В фокальной плоскости F зрительной труб­ ки помещена щелевая диафрагма с отсчетной шкалой. В этой же плоскости наблюдается интерференционная картина через окуляр OK, как через лупу (с увеличением в 6,4).

Интерференционная картина с ясно выра­ женной световой ахроматической полосой, ог­ раниченной двумя черными полосами, возника­ ет вследствие постоянной, заданной самим прибором, разности хода интерферирующих лучей. Схема газовых линий прибора (рис. 3) состоит из двух герметически обособленных друг от друга линий — газовой и воздушной.

Так как оба определяемых газа (метан и углекислый газ) имеют одинаковые коэффи­ циенты преломления, то для раздельного оп­ ределения содержания этих газов в руднич­ ном воздухе необходимо один из них (напри­ мер, углекислый газ) поглотить внутри прибо­ ра химическим реагентом (ХПИ). Перед вхо­ дом в газовоздушную камеру помещен сили­ кагель, который из газовой пробы поглощает пары воды.

Засасываемый в прибор рудничный воздух попадает в патрон с ХПИ (химический по­ глотитель известковый) и очищается от угле­ кислого газа. Затем рудничный воздух попа­ дает в нижнюю часть патрона, заполненного силикагелем, где поглощаются пары воды. Далее исследуемая смесь проходит по трубке и попадает в полость 2 газовоздушной камеры, откуда через штуцер выходит в атмосферу. Весь этот путь рудничный воздух проходит под

12

действием разряжения, создаваемого резино­ вой грушей, подключаемой к штуцеру с помо­ щью резиновой трубки.

Таким образом, в полость 2 газовоздушной камеры попадает смесь метана с воздухом, очищенная от углекислоты и паров воды. Сле­ довательно, определяется концентрация мета­ на в анализируемом газе.

13

При определении углекислого газа резьбо­ вой колпачок К отвертывается, при этом руд­ ничный воздух засасывается в прибор гру­ шей, минуя поглотитель (ХПИ), и в газовую полость 2 попадает смесь метана, углекислого газа и воздуха. Теперь определяется суммар­ ное' содержание углекислого газа и метана.

Воздушная линия заполняется чистым ат­ мосферным воздухом, который служит для сравнения изменений показателя преломле­ ния рудничного воздуха. Лабиринт позволяет поддерживать в воздушной линии прибора дав­ ление, равное атмосферному, и препятствует вымыванию атмосферного воздуха из полостей

1 я 3.

Как работать с прибором в шахте?

Перед спуском в шахту прибор должен быть проверен на герметичность. Затем произ­ водится установка прибора на «нуль», для че­ го предварительно продуваются чистым атмо­ сферным воздухом газовая и воздушные ли­ нии. После этого нужно нажать кнопку и по­ смотреть в окуляр. Наблюдая за положением интерференционной картины, необходимо мед­ ленно вращать маховичок вправо или влево, добиваясь при этом совмещения середины ле­ вой черной полосы интерференционной карти­ ны с нулевой отметкой шкалы.

После установки прибора на «нуль» махо­ вичок закрывается резьбовым колпачком и от­ вертывать его в шахте нельзя.

В шахте при определении метана руднич­ ный воздух в прибор засасывается через шту­ цер 1 или через резиновую трубку, надетую на штуцер.

14

Для этого делается не менее пяти нажа­ тий груши. Если набранный в прибор воздух содержит метан, то интерференционная кар­ тина сместится вправо вдоль шкалы. При наблюдении в окуляр отмечают положение се­ редины левой черной полосы спектра и по шкале производят отсчет, определяя в про­ центах содержание метана.

Для определения концентрации углекисло­ го газа нужно отвернуть и снять колпачок и снова подать воздух в прибор, нажимая гру­ шу не менее пяти раз. При этом засасывание воздуха в прибор будет происходить не через штуцер, а через трубку, находящуюся под сня­ тым резьбовым колпачком. Теперь рудничный воздух не попадает в патрон с ХПИ, то есть из него не будет удалена углекислота. Сделан­ ный, как и при замере метана, второй отсчет по шкале покажет суммарное содержание ме­ тана и углекислого газа в рудничном воздухе. Оба определения необходимо делать в одном месте горной выработкой и на одной высоте от почвы. Вычитая из второго отсчета первый, показывающий только содержание метана, по­ лучаем содержание углекислого газа в объем­ ных процентах. Результаты замера заносятся

вбланк-наряд.

Вотдельных случаях может возникнуть не­

обходимость определения только содержания '«метана или углекислого газа. При этом поря­ док определения остается тот же, а фиксирует­ ся только тот газ, концентрацию которого не­ обходимо знать.

Поглотительные вещества «патронов необ­ ходимо менять примерно через 400—600 опре­

1S

делений. Следовательно, чтобы установить срок перезарядки патронов, необходимо вести учет числа замеров. Кроме того, в приборе не­ обходимо периодически менять сухой элемент

иэлектрическую лам,почку. Все это усложня­ ет .применение прибора, так как для того, что­ бы сделать перезарядку, необходимо иметь свежий поглотитель углекислого газа, высу­ шенный при температуре 200—ЗОСГС, осуши­ тель-силикагель; сухой элемент типа «сатурн»

иэлектрическую ламлочку.

Перезарядка поглотительных приборов, подготовка поглотительных веществ и устра­ нение возникших неисправностей прибора не могут быть выполнены на шахтах. Эти работы выполняются в лабораториях и механических мастерских ВГСЧ.

ЦНИЛ ВГСЧ Кузбасса разработана и вы­ пущена оіпытная партия другой модели шахтно­ го интерферометра — ШИ-5, который отлича­ ется от ШИ-З тем, что в нем нет осветительно­ го узла (сухого элемента и электрической лам­ почки). При замере шкала освещается от фа­ ры головного аккумулятора, имеющегося у га­ зомерщика или рабочего.

Врезультате вес прибора ШИ-5 умень­ шается до 1 кг. Однако замер газа с помощью источника света, расположенного вне прибо­ ра, представляет определенные неудобства. В остальном ШИ-5 имеет ту же техническую ха­ рактеристику, что и ШИ-3.

Вшахтных условиях и в других отраслях промышленности (газовой, нефтяной, химиче­ ской) возникает необходимость определять со­ держание метана или углекислого газа в более

16

широких интервалах, чем позволяют это сде­ лать приборы ШИ-3 и ШИ-5.

Для этой цели той же лабораторией разра­ ботан переносный интерферометр ШИ-3-100, позволяющий определять метан или углеки­ слый газ в пределах от 0 до 100% по объему с точностью отсчета по шкале ±2,5%. Вес прибора (без футляра) 1,1 кг. По остальным техническим и эксплуатационным данным ШИ-3-100 близок к прибору ШИ-3.

Переносные оптические интерферометры позволяют в течение одной-двух минут опре­ делять в воздухе шахты или промышленного помещения непосредственно на рабочем месте содержание метана и углекислого газа. Это в значительной степени 'повышает оперативность контроля и обеспечивает безопасные условия

труда.

Прибор ШИ-3 серийно выпускается пред­ приятием Новосибирского совнархоза и широ­ ко внедрен на шахтах страны.

ХИМИЧЕСКИЙ ГАЗООПРЕДЕЛИТЕЛЬ ГХ-1

Процесс добычи угля на шахтах почти всег­ да сопровождается выделением таких ядо­ витых газов, как окись углерода (СО) и окис­ лы азота (NjO ), которые постоянно образуют­ ся при взрывных работах. Окись углерода и сернистый газ образуются так же при начав­

Г

17

Учитывая, что состав рудничного воздуха в условиях горных выработок изменяется не­ прерывно и быстро и что отравляющее дейст­ вие таких ядовитых газов, как СО, H2 S, SO2 и N02 может сказаться на людях в течение не­ скольких /минут, а иногда и секунд, очень важ­ но иметь высокочувствительные приборы для быстрого определения ядовитых газов в гор­ ных выработках.

При ведении горноспасательных работ срочность выполнения анализа рудничного воздуха приобретает особо важное значение, так как от времени, затраченного на производ­ ство анализов, в значительной степени зави­ сит срок восстановления нормальных работ на участке или на шахте.

Группой сотрудников Центральной научноисследовательской лаборатории по горноспа­ сательному делу Донецкого совнархоза разра­ ботан прибор для быстрого определения непо­ средственно на рабочем месте содержания в воздухе промышленных ядовитых газов.

Прибор ГХ-1 (газоопределитель химиче­ ский) состоит из индикаторных трубок на окись углерода, сероводород и сернистый газ и воздухозаборного устройства -— ручного ме­ хового аспиратора. Общий вид прибора и его положение во время работы показаны на ірис. 4.

Принцип действия индикаторной трубки основан на изменении окраски белого реак­ тивного препарата порошка после просасывания через трубку воздуха, содержащего опре­ деляемый газ.

18

направление движения воздуха. Для облегче­ ния отсчета результатов замера газа на реак­ тивной части трубки нанесены цветные коль­ ца, соответствующие определенной концентра­ ции газа. Сопротивление насоса и индикатор­ ной трубки обеспечивает протягивание 100 мл. воздуха за 6—9 секунд.

19