一種礦井救生艙用空調(diào)凈化一體的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)，包含至少一個(gè)鋼瓶，含有氣體吸收劑的凈化裝置，氣動(dòng)風(fēng)機(jī)，至少一個(gè)蒸發(fā)器，至少一個(gè)減壓閥，至少節(jié)流閥以及至少一個(gè)節(jié)流短管。連接方式為：從高壓CO2的存儲(chǔ)鋼瓶的截止閥接節(jié)流閥，之后接節(jié)流短管，再與蒸發(fā)器相連，而后接減壓閥再與蒸發(fā)器連接，之后與氣動(dòng)風(fēng)機(jī)連接，在氣動(dòng)風(fēng)機(jī)前放置含CO2和CO的氣體吸收劑的凈化裝置。本實(shí)用新型具有簡(jiǎn)單方便，便于操作，安全性強(qiáng)，占用面積少等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)，屬于空氣調(diào)節(jié)和空氣凈化【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)生產(chǎn)了世界35%左右的原煤，而因煤礦事故造成的死亡人數(shù)竟達(dá)到世界煤礦死亡總?cè)藬?shù)的80%以上。鑒于我國(guó)煤炭開采行業(yè)事故發(fā)生率過高，且造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，已經(jīng)影響到了行業(yè)的發(fā)展和社會(huì)的穩(wěn)定，并有損于我國(guó)的國(guó)際形象，因此在事故發(fā)生前如何減少甚至避免礦難，在事故發(fā)生時(shí)如何減少傷亡人數(shù)，事故發(fā)生后如何提高救援效率和被困井下礦工的存活率，是煤炭行業(yè)以及全社會(huì)面臨的重大課題。
[0003]國(guó)外礦井救生艙產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)范成熟，國(guó)家和行業(yè)有較為完善的標(biāo)準(zhǔn)可供參考，企業(yè)產(chǎn)品種類較多，且有較多的實(shí)際應(yīng)用案例。但是限于企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，目前只能大致了解相關(guān)產(chǎn)品的信息，并無詳細(xì)的研究成果。
[0004]國(guó)內(nèi)礦井救生艙的研發(fā)及應(yīng)用相對(duì)國(guó)外較晚，且國(guó)內(nèi)的救生艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)常與礦井降溫系統(tǒng)相結(jié)合，如采用冰蓄冷技術(shù)為礦井作業(yè)面降溫的同時(shí)，也為救生艙和避難硐室提供冷量?jī)?chǔ)備；或是采用高壓氣體膨脹制冷，來降低艙內(nèi)空氣溫度并除濕。但是目前都僅限處于模仿制造階段，缺少創(chuàng)新，同時(shí)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也遲遲未能正式出臺(tái)。
[0005]礦井救生艙用空調(diào)設(shè)備一般采用電動(dòng)制冷，蓄冰制冷，高壓氣體膨脹制冷，但是如果采用電動(dòng)制冷，在遇險(xiǎn)時(shí)外接電源很有可能停電，而本身自帶的蓄電池在瓦斯?jié)舛容^高的情況下也不允許工作。而如果采用蓄冰制冷需要在平時(shí)將水制成冰以備遇險(xiǎn)時(shí)使用，系統(tǒng)比較復(fù)雜，同時(shí)為維持結(jié)冰狀態(tài)需要消耗大量電量，且使用時(shí)有安全隱患。如果采用高壓氣體膨脹制冷因?yàn)榫哂袩o電源及電氣設(shè)備，維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為礦井救生艙和避難硐室空調(diào)方式的首選。雖然高壓氣體膨脹制冷可以使用的制冷劑有液氨、氟利昂、液態(tài)CO2等。其中，使用液氨作為制冷劑時(shí)，其蓄冷量大，但對(duì)設(shè)備有較高的耐腐蝕性要求，同時(shí)氨氣泄露會(huì)對(duì)人員造成毒害和化學(xué)燒傷；氟利昂作為空調(diào)系統(tǒng)最常采用的制冷劑，具有較好的安全性，易于儲(chǔ)存，但其能量密度低，若要儲(chǔ)存足夠使用的氟利昂制冷劑則需要很大的體積；而液態(tài)CO2，其化學(xué)穩(wěn)定性高，不燃燒，能量密度高，蓄冷量大，但卻不能儲(chǔ)存在溫度較高的環(huán)境下，否則制冷效果較差。而隨著礦井深度越來越大，人體代謝能量的釋放，礦井害熱的影響，會(huì)造成救生艙溫度的急劇升高，所以如何保證物性的同時(shí)提高制冷效果十分必要。
[0006]因此研制出一種將空氣調(diào)節(jié)空氣凈化合二為一的礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)，結(jié)合礦井救生艙和避難硐室的使用條件，借鑒高壓氣體膨脹制冷的原理，選用高壓CO2氣體，并在有限的較惡劣的條件下，提高機(jī)組的空氣調(diào)節(jié)和凈化效果，并且能有效解決電動(dòng)制冷和冰蓄冷制冷所帶來的潛在安全隱患，能有效減少冰蓄冷技術(shù)所需的大量占地面積，能解決使用液態(tài)CO2制冷條件受限的缺陷，提高設(shè)備的安全性能，維持物性和制冷效果的平衡，將是十分重要和緊迫的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型公開了一種礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)，其目的在于克服現(xiàn)有使用的電動(dòng)制冷和冰蓄冷所帶來的安全隱患，減少冰蓄冷技術(shù)應(yīng)用所需要的較大占地面積，有效解決液態(tài)CO2制冷條件受限而出現(xiàn)制冷效果差的缺陷，提高了設(shè)備的安全性能，融合了了空氣調(diào)節(jié)和空氣凈化兩個(gè)部分，提高了能源的利用率，強(qiáng)化了設(shè)備的制冷效果。
[0008]本實(shí)用新型技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0009]本實(shí)用新型提供一種礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)，其特征在于，包括:至少一個(gè)存儲(chǔ)高壓CO2氣體的鋼瓶，含有氣體吸收劑的凈化裝置，氣動(dòng)風(fēng)機(jī)，至少一個(gè)蒸發(fā)器，至少一個(gè)減壓閥，至少一個(gè)節(jié)流閥以及至少一個(gè)節(jié)流短管。高壓CO2氣體從鋼瓶中流出，經(jīng)過截止閥、節(jié)流閥以及節(jié)流短管流入蒸發(fā)器，高壓CO2氣體在蒸發(fā)器中流動(dòng)一段距離后流出蒸發(fā)器，進(jìn)入減壓閥，在壓力降低后，CO2氣體再次流入蒸發(fā)器進(jìn)行換熱，之后CO2氣體流出蒸發(fā)器進(jìn)入氣動(dòng)風(fēng)機(jī)并推動(dòng)氣動(dòng)風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。
[0010]另外，在本實(shí)用新型的礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)中，還可以具有這樣的特征:其中，節(jié)流短管的材料為紫銅管，節(jié)流短管的分路與蒸發(fā)器的分路相匹配。
[0011]另外，在本實(shí)用新型的礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)中，還可以具有這樣的特征:其中，所述節(jié)流閥為節(jié)流針閥。
[0012]另外，在本實(shí)用新型的礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)中，還可以具有這樣的特征:其中，氣動(dòng)風(fēng)機(jī)選用雙側(cè)進(jìn)氣式離心風(fēng)機(jī)。
[0013]另外，在本實(shí)用新型的礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)中，還可以具有這樣的特征:其中，氣體吸收劑為堿石灰。
[0014]另外，在本實(shí)用新型的礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)中，還可以具有這樣的特征:其中，蒸發(fā)器采用波紋套片作為翅片。
[0015]本實(shí)用新型的積極效果:
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的一種礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)，由于使用開式CO2制冷作為系統(tǒng)的空調(diào)方式，因此能夠滿足“無電源、無用電設(shè)備”的使用條件，所選用的CO2是一種能量密度和安全系數(shù)較高的制冷劑。并且由于本實(shí)用新型還設(shè)置了空氣凈化系統(tǒng)，因此這種空調(diào)凈化一體機(jī)可以同時(shí)滿足礦井救生艙對(duì)空氣溫度和濕度以及空氣中CO2和CO氣體濃度的控制，同時(shí)又可以降低系統(tǒng)復(fù)雜程度和制造成本，減少空調(diào)和凈化設(shè)備所占用的艙內(nèi)空間。
[0017]另一方面，借鑒CO2蒸汽壓縮式制冷的原理，按照跨臨界循環(huán)計(jì)算并設(shè)計(jì)的系統(tǒng)也可以滿足亞臨界循環(huán)時(shí)的負(fù)荷，保證系統(tǒng)在各種工況下都能滿足使用要求。
[0018]另外，本實(shí)用新型的節(jié)流短管的使用避免了在發(fā)生事故時(shí)因慌亂而導(dǎo)致的誤操作，造成鋼瓶大量釋放CO2氣體的浪費(fèi)，便于操作，加強(qiáng)了使用安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型一種礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]圖1是本實(shí)用新型一種礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]如圖1所示，一種礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)，包含鋼瓶9，氣體吸收裝置7，其中，氣體吸收裝置7包括CO2氣體吸收劑71，本實(shí)施例中采用的CO2的氣體吸收劑為堿石灰。CO氣體吸收劑72，氣動(dòng)風(fēng)機(jī)6，蒸發(fā)器5，減壓閥4節(jié)流閥2以及節(jié)流短管3。
[0023]其中，在本實(shí)施例中鋼瓶9采用四個(gè)鋼瓶，蒸發(fā)器5采用波紋套片作為翅片。節(jié)流閥2的類型為節(jié)流針閥。節(jié)流短管的材料為紫銅管，并且節(jié)流短管的分路與蒸發(fā)器的分路相匹配，在本實(shí)施例中由于蒸發(fā)器中的管道分為四路，因此節(jié)流短管的分路也設(shè)置為四路。
[0024]從高壓CO2的存儲(chǔ)鋼瓶9的截止閥I接節(jié)流閥2，之后接節(jié)流短管3，再與蒸發(fā)器5相連，而后接減壓閥4再與蒸發(fā)器5連接，之后與氣動(dòng)風(fēng)機(jī)6連接，在氣動(dòng)風(fēng)機(jī)6前放置氣體吸收裝置7。本實(shí)施例中氣體吸收裝置7分為三層布置，分別吸收CO2和CO，但在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需要再增加吸收其它有害氣體的吸收層，比如二氧化硫吸收層。氣動(dòng)風(fēng)機(jī)6選用雙側(cè)進(jìn)氣式離心風(fēng)機(jī)。
[0025]機(jī)組運(yùn)行方式為:儲(chǔ)存在鋼瓶9中的CO2經(jīng)過節(jié)流閥2及節(jié)流短管3后壓力和溫度下降，其中一部分變成液體，這些液體和氣體混合后成為濕蒸氣，CO2濕蒸氣進(jìn)入蒸發(fā)器5中吸收艙內(nèi)空氣的熱量后發(fā)生氣化，變成過熱氣體，此時(shí)CO2制冷劑氣體壓力仍然較高，經(jīng)減壓閥4減壓后變成低溫低壓的氣體，此過程相當(dāng)于節(jié)流過程，低溫低壓的CO2氣體再次進(jìn)入蒸發(fā)器5吸收熱量，溫度升高。CO2氣體接著進(jìn)入氣動(dòng)馬達(dá)推動(dòng)氣動(dòng)風(fēng)機(jī)6旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)艙內(nèi)空氣流動(dòng)形成循環(huán)氣流，氣流在通過蒸發(fā)器5前先經(jīng)過裝有CO2氣體吸收劑71和CO氣體吸收劑72的凈化裝置，以吸收艙內(nèi)空氣中的CO2和CO氣體，艙內(nèi)空氣接著通過蒸發(fā)器5被降溫除濕。在推動(dòng)氣動(dòng)風(fēng)機(jī)6做功后CO2制冷劑氣體壓力降低排出救生艙外，如此連續(xù)工作，完成對(duì)救生艙內(nèi)空氣溫度和濕度的控制以及空氣中CO2和CO氣體的吸收凈化及制冷降溫。
[0026]實(shí)施例作用與效果
[0027]根據(jù)本實(shí)用新型一種礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)的實(shí)施例，一方面，由于使用了節(jié)流短管，因此CO2制冷劑的流量均勻平緩，使得制冷效果更為均勻，另外，也避免了發(fā)生事故時(shí)由于誤操作而導(dǎo)致的鋼瓶大量CO2氣體突然放出，節(jié)約了制冷氣體。
[0028]另外，由于本實(shí)用新型的實(shí)施例采用了減壓閥，使得經(jīng)過蒸發(fā)器換熱的CO2氣體減壓節(jié)流而后再次與蒸發(fā)器換熱，因此提高了制冷劑的利用效率。
[0029]由于本實(shí)用新型在制冷后的氣體還用來推動(dòng)風(fēng)機(jī)做功，因此進(jìn)一步提高了制冷劑的利用率。
[0030]由于本實(shí)施例以開式CO2制冷作為系統(tǒng)的空調(diào)方式，因此能夠滿足“無電源、無用電設(shè)備”的使用條件。
[0031]因?yàn)樯鲜鰧?shí)施例中使用了 4個(gè)鋼瓶連接在一起使用，按照換算要求選用一個(gè)蒸發(fā)器和減壓閥即可，在理想情況下，按照設(shè)計(jì)條件，可以增加蒸發(fā)器和減壓閥的數(shù)量，只要保證最終空氣調(diào)節(jié)效果即可，但是由于實(shí)踐應(yīng)用考慮，地下礦井的位置并不大，使用更多的鋼瓶和減壓閥占地面積或者如何連接也是難題。另外，主要減緩氣流速度作用的是節(jié)流短管，減壓閥也可以減緩，畢竟有一個(gè)減壓節(jié)流過程，但不是主要的。所謂過熱氣體一般指從蒸發(fā)器出來后經(jīng)過管道的換熱從而溫度未變但是內(nèi)部所含熱量增加且壓力增加的氣體，它的過熱是因?yàn)閺恼舭l(fā)器出來后吸收了艙內(nèi)氣體的熱量后發(fā)生氣化，但壓力較高，因此通過減壓閥減壓，變成低溫低壓的氣體，本實(shí)施例中這樣設(shè)計(jì)保證了節(jié)流前后和減壓前后制冷劑壓力的穩(wěn)定，各點(diǎn)溫度比較穩(wěn)定。
【權(quán)利要求】
1.一種礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)，其特征在于，包括: 至少一個(gè)存儲(chǔ)高壓CO2氣體的鋼瓶，含有氣體吸收劑的凈化裝置，氣動(dòng)風(fēng)機(jī)，至少一個(gè)蒸發(fā)器，至少一個(gè)減壓閥，至少一個(gè)節(jié)流閥以及至少一個(gè)節(jié)流短管， 所述高壓CO2氣體從鋼瓶中流出，依次經(jīng)過截止閥、節(jié)流閥以及節(jié)流短管流入蒸發(fā)器，所述高壓CO2氣體在所述蒸發(fā)器中流動(dòng)一段距離后流出蒸發(fā)器，進(jìn)入所述減壓閥，在壓力降低后，所述CO2氣體再次流入所述蒸發(fā)器進(jìn)行換熱，之后所述CO2氣體流出蒸發(fā)器進(jìn)入氣動(dòng)風(fēng)機(jī)并推動(dòng)所述氣動(dòng)風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)，其特征在于: 其中，所述節(jié)流短管的材料為紫銅管，所述節(jié)流短管的分路與所述蒸發(fā)器中管道的分路相匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)，其特征在于: 其中，所述節(jié)流閥為節(jié)流針閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)，其特征在于: 其中，所述氣動(dòng)風(fēng)機(jī)選用雙側(cè)進(jìn)氣式離心風(fēng)機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)，其特征在于: 其中，所述氣體吸收劑為堿石灰。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井救生艙用空調(diào)凈化一體機(jī)，其特征在于: 其中，蒸發(fā)器采用波紋套片作為翅片。
【文檔編號(hào)】E21F11/00GK203488200SQ201320439019
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】姚晶珊, 宋丹萍, 陳秋火, 鄒思, 胡毛毛 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)