專利名稱：聯(lián)合制冷礦用救生艙制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種聯(lián)合制冷礦用救生艙制冷系統(tǒng)，屬救生艙環(huán)境控制系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
根據(jù)世界各國對礦井事故的調(diào)查，在火災(zāi)、爆炸等事故發(fā)生現(xiàn)場瞬間受到傷害死亡的礦工只占事故傷亡人數(shù)的一部分，有相當(dāng)一部分礦工都是因?yàn)樵诘V井透水或火災(zāi)、爆炸后不能及時升井或逃離高溫、有毒有害氣體現(xiàn)場，導(dǎo)致溺水、窒息或中毒死亡。在礦難發(fā)生后，給受困人員提供一個緊急避難場所是減少礦難損失的重要措施。遇險人員進(jìn)入救生艙，由于礦難產(chǎn)生的環(huán)境高溫以及人員自身的散熱以及散濕，要求救生艙能夠有調(diào)節(jié)艙內(nèi)環(huán)境溫濕度的空調(diào)系統(tǒng)，以保障避險人員的生存。礦用救生艙的制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)有很多種，目前來看主要有蓄電式和非電式。其中蓄電式系統(tǒng)受到環(huán)境溫度的限制而制約著其應(yīng)用范圍；非電式系統(tǒng)又主要有相變制冷和氣體制冷兩種。相變制冷主要以蓄冰制冷為主，其制冷性能穩(wěn)定且無活動部件，占用艙體空間較小，能夠?yàn)榕搩?nèi)提供水源補(bǔ)給，但長期使用維護(hù)成本高。如專利申請?zhí)枮?01020626220.2的實(shí)用新型專利《一種救生艙用冰蓄冷裝置》采用防爆殼體，將制冷機(jī)組置于箱內(nèi)，克服現(xiàn)有技術(shù)中蓄冰裝置的制冷劑存在放置及易受破壞等問題，專利申請?zhí)枮?01210054183.6的發(fā)明專利《一種無電式避難硐室或救生艙用蓄冰制冷系統(tǒng)》包括外部的電動制冷機(jī)組和內(nèi)部的蓄冰柜，礦難發(fā)生時利用已經(jīng)由制冷機(jī)組對蓄冰柜蓄好的冰實(shí)現(xiàn)降溫減濕功能等。目前所采用的蓄冰制冷基本上都需外部用電，制冷作用隨著蓄冰的減少而減弱。氣體制冷性能穩(wěn)定且可控，設(shè)備維護(hù)成本低，目前主要采用的冷媒有二氧化碳、氨氣和氟利昂等。從理論上分析，氨氣單位制冷量大，空間占用小，系統(tǒng)運(yùn)行壓力低，但氨氣有毒且氣味刺激性大，具有可燃性，直接排放危險性高；氟利昂系統(tǒng)運(yùn)行壓力低，充裝密度高，空間占用相對較小，但制冷劑成本較高，溫度較高時易分解，且可造成臭氧層破壞及溫室效應(yīng)；二氧化碳制冷劑價格低廉且綠色環(huán)保，其高壓勢能可提供動力保障，直接排放可以撲滅明火，但系統(tǒng)運(yùn)行壓力高，充裝密度較低，空間占用大。目前實(shí)際應(yīng)用的礦用救生艙制冷系統(tǒng)中，二氧化碳作為制冷劑使用最為廣泛，如專利申請?zhí)枮?01110020347.9的發(fā)明專利《礦用可移動式救生艙的降溫除濕裝置》在設(shè)備艙放置若干個液態(tài)二氧化碳鋼瓶，液態(tài)二氧化碳作為制冷劑對救生艙進(jìn)行降溫除濕，專利申請?zhí)枮?01010580234.X的發(fā)明專利《一種用于煤礦救生艙的空氣冷卻系統(tǒng)》采用液態(tài)二氧化碳制冷系統(tǒng)和噴射式制冷系統(tǒng)通過管路連接成聯(lián)合制冷系統(tǒng)的方法實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)空氣冷卻等。這些專利均使用二氧化碳作為制冷劑，具有良好的降溫除濕效果，但儲存二氧化碳所用的鋼瓶需占用較大的艙體空間。鑒于單獨(dú)采用蓄冰制冷或二氧化碳制冷存在的問題，專利申請?zhí)枮?01020626223.6的實(shí)用新型專利《一種救生艙混合蓄冷裝置》采用冰蓄冷與二氧化碳蓄冷結(jié)合使用的方法對救生艙內(nèi)空氣降溫，冰蓄冷裝置外需設(shè)有防爆殼體，內(nèi)部設(shè)置的制冷機(jī)組需用電。[0006]由此可見，現(xiàn)有的制冷技術(shù)在礦用救生艙的應(yīng)用上存在一定問題。
實(shí)用新型內(nèi)容鑒于礦用救生艙的制冷要求和井下條件的限制，本實(shí)用新型的目的在于提供一種制冷劑體積小，制冷效率高的聯(lián)合制冷礦用救生艙制冷系統(tǒng)。一種聯(lián)合制冷礦用救生艙制冷系統(tǒng)，其特征在于:由蓄冰制冷子系統(tǒng)和二氧化碳制冷子系統(tǒng)組成；其中蓄冰制冷子系統(tǒng)包括安裝于救生艙頂部的蓄冰槽，蓄冰槽外表面設(shè)有翅片；其中二氧化碳制冷子系統(tǒng)依次包括二氧化碳鋼瓶、匯流排、電磁閥、初級節(jié)流閥、初級換熱器、次級節(jié)流閥、風(fēng)機(jī)組成；風(fēng)機(jī)的出氣口與救生艙艙外相通；上述二氧化碳制冷子系統(tǒng)還包括用于感應(yīng)艙內(nèi)空氣溫度控制電磁閥開啟的溫度傳感器。所述的聯(lián)合制冷礦用救生艙制冷系統(tǒng)的制冷方法，其特征在于包括以下過程:需冷量小時直接采用蓄冰制冷方式，需冷量大時采用蓄冰制冷方式與二氧化碳制冷方式聯(lián)合制冷，蓄冰制冷方式失效后單獨(dú)采用二氧化碳制冷方式；其中蓄冰制冷方式具體過程如下:將儲備的相變制冷劑投入蓄冰槽中，蓄冰槽內(nèi)的水降溫結(jié)冰，通過其外表面翅片與救生艙內(nèi)空氣的自然對流及輻射換熱實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)的降溫；其中二氧化碳制冷方式具體過程如下:當(dāng)蓄冰制冷無法滿足要求時，布置在艙內(nèi)的溫度傳感器感應(yīng)艙內(nèi)空氣溫度控制電磁閥的開啟，二氧化碳制冷方式開始工作:二氧化碳鋼瓶內(nèi)的高壓常溫二氧化碳液體經(jīng)匯流排和電磁閥，流過初級節(jié)流閥后降溫降壓成為中壓低溫的二氧化碳液體，經(jīng)由初級換熱器吸收艙內(nèi)空氣熱量變成中壓常溫的二氧化碳?xì)怏w，隨后流經(jīng)次級節(jié)流閥節(jié)流為低壓低溫的二氧化碳?xì)怏w，由次級換熱器再次與艙內(nèi)空氣換熱成為低壓常溫的二氧化碳?xì)怏w；低壓常溫的二氧化碳?xì)怏w驅(qū)動風(fēng)機(jī)帶動艙內(nèi)空氣與初級換熱器和次級換熱器換熱后排出艙外。所述蓄冰槽為若干個獨(dú)立蓄冰槽；具體數(shù)量和安裝位置通過救生艙內(nèi)流場仿真分析確定。蓄冰制冷性能穩(wěn)定且無活動部件，蓄冰槽安裝在救生艙頂部，不占用艙內(nèi)人員活動面積，蓄冰槽內(nèi)的水能夠?yàn)榕搩?nèi)提供水源補(bǔ)給，蓄冰槽表面可增設(shè)翅片以加強(qiáng)空氣與蓄冰槽的換熱。所述初級節(jié)流閥和所述次級節(jié)流閥均為毛細(xì)管式節(jié)流閥，所述初級換熱器和所述次級換熱器均為毛細(xì)管式換熱器。采用細(xì)管徑式節(jié)流閥和換熱器，具有一定的壓降分配與自調(diào)節(jié)功能。所述的聯(lián)合制冷礦用救生艙制冷系統(tǒng)，其特征在于:所述初級換熱器與所述次級換熱器的大小可根據(jù)冷量匹配需求確定，使系統(tǒng)工作效率高、合理占用空間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的礦用救生艙聯(lián)合制冷系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于:系統(tǒng)需冷量小時直接采用蓄冰制冷，需冷量大時采用蓄冰制冷與二氧化碳制冷聯(lián)合制冷，蓄冰制冷失效后單獨(dú)采用二氧化碳制冷，能較穩(wěn)定的控制艙內(nèi)的溫度，且延長制冷時間，且整個制冷過程無需外部電力設(shè)備或動力設(shè)備，系統(tǒng)安全無源。

圖1是礦用救生艙聯(lián)合制冷系統(tǒng)示意圖；圖1中標(biāo)號名稱:1.蓄冰槽，2.匯流排，3.二氧化碳鋼瓶，4.電磁閥，5.初級節(jié)流閥，6.初級換熱器，7.次級節(jié)流閥，8.次級換熱器，9.風(fēng)機(jī)，10.溫度傳感器。
具體實(shí)施方式
根據(jù)圖1所示，本實(shí)用新型的礦用救生艙聯(lián)合制冷系統(tǒng)，主要包括蓄冰槽1、匯流排2、二氧化碳鋼瓶3、電磁閥4、一級節(jié)流閥5、一級換熱器6、二級節(jié)流閥7、二級換熱器8、風(fēng)機(jī)9、溫度傳感器10等。所述蓄冰槽I安裝于救生艙頂部，根據(jù)救生艙內(nèi)流場仿真分析確定蓄冰槽數(shù)量和安裝位置；所述蓄冰槽I外表面增設(shè)翅片，通過自然對流及輻射換熱兩種方式對救生艙內(nèi)氣體進(jìn)行降溫；所述二氧化碳鋼瓶3配置多個，通過匯流排2與電磁閥4連接；所述初級節(jié)流閥5和次級節(jié)流閥7均為毛細(xì)管式節(jié)流閥，初級換熱器6和次級換熱器8均為毛細(xì)管式換熱器，次級換熱器根據(jù)需求可小于初級換熱器。礦難發(fā)生時，人員將儲備的相變制冷劑投入蓄冰槽I中，蓄冰槽I內(nèi)的水降溫結(jié)冰，通過其外表面及外表面翅片與救生艙內(nèi)空氣的自然對流及輻射換熱實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)的降溫。當(dāng)蓄冰制冷無法滿足要求，布置在艙內(nèi)的溫度傳感器10感應(yīng)艙內(nèi)空氣溫度控制電磁閥4的開啟，二氧化碳制冷開始工作:二氧化碳鋼瓶3內(nèi)的高壓常溫二氧化碳液體經(jīng)匯流排2和電磁閥4，流過初級節(jié)流閥5后降溫降壓成為中壓低溫的二氧化碳液體，經(jīng)由初級換熱器6吸收艙內(nèi)空氣熱量變成中壓常溫的二氧化碳?xì)怏w，隨后流經(jīng)次級節(jié)流閥7節(jié)流為低壓低溫的二氧化碳?xì)怏w，由次級換熱器8再次與艙內(nèi)空氣換熱成為低壓常溫的二氧化碳?xì)怏w；低壓常溫的二氧化碳?xì)怏w驅(qū)動風(fēng)機(jī)9帶動艙內(nèi)空氣與初級換熱器和次級換熱器換熱后排出艙外。采用蓄冰制冷和二氧化碳制冷聯(lián)合制冷的礦用救生艙制冷系統(tǒng)，需冷量小時直接采用蓄冰制冷，需冷量大時采用蓄冰制冷與二氧化碳制冷聯(lián)合制冷，蓄冰制冷失效后單獨(dú)采用二氧化碳制冷，兼?zhèn)湫畋评渑c二氧化碳制冷的優(yōu)點(diǎn)，空間占用體積小、工作穩(wěn)定、安全無源。
權(quán)利要求1.一種聯(lián)合制冷礦用救生艙制冷系統(tǒng)，其特征在于:由蓄冰制冷子系統(tǒng)和二氧化碳制冷子系統(tǒng)組成； 其中蓄冰制冷子系統(tǒng)包括安裝于救生艙頂部的蓄冰槽(1)，蓄冰槽(I)外表面設(shè)有翅片; 其中二氧化碳制冷子系統(tǒng)依次包括二氧化碳鋼瓶(3)、匯流排(2)、電磁閥(4)、初級節(jié)流閥(5)、初級換熱器(6)、次級節(jié)流閥(8)、風(fēng)機(jī)(9)組成；風(fēng)機(jī)的出氣口與救生艙艙外相通；上述二氧化碳制冷子系統(tǒng)還包括用于感應(yīng)艙內(nèi)空氣溫度控制電磁閥(4)開啟的溫度傳感器(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合制冷礦用救生艙制冷系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄冰槽(I)為若干個獨(dú)立蓄冰槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合制冷礦用救生艙制冷系統(tǒng)，其特征在于:所述初級節(jié)流閥(5)和所述次級節(jié)流閥(7)均為毛細(xì)管式節(jié)流閥，所述初級換熱器(6)和所述次級換熱器(8)均為毛細(xì)管式換熱器。
專利摘要一種聯(lián)合制冷礦用救生艙制冷系統(tǒng)，屬救生艙環(huán)境控制系統(tǒng)領(lǐng)域。該系統(tǒng)主要包括蓄冰槽、匯流排、二氧化碳鋼瓶、電磁閥、初級節(jié)流閥、初級換熱器、次級節(jié)流閥、次級換熱器、風(fēng)機(jī)、溫度傳感器。該救生艙制冷系統(tǒng)采用蓄冰制冷和二氧化碳制冷聯(lián)合制冷，無外部制冷機(jī)組，無需蓄電裝置即可實(shí)現(xiàn)救生艙內(nèi)有效的降溫減濕，克服了單獨(dú)采用蓄冰制冷或二氧化碳制冷的缺點(diǎn)，具有體積小、節(jié)能環(huán)保、工作穩(wěn)定等突出優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號E21F3/00GK202926370SQ20122056629
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者蔣彥龍, 劉娟, 劉志麗 申請人:南京玖壹環(huán)境科技有限公司