專利名稱：一種礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)及實(shí)施方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷領(lǐng)域，特別是適合于應(yīng)急救生用的一種礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng) 及實(shí)施方法。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，礦井內(nèi)部經(jīng)常出現(xiàn)各類事故，其中有不少事故引起重大的人員傷亡。分 析這些人員傷亡的原因，大多是因?yàn)槿藛T不能及時(shí)逃離又得不到及時(shí)的救援及及時(shí)的防護(hù) 所造成。如果能夠有一種方法，在人員不能得到及時(shí)救援的情況下，能有一個(gè)暫時(shí)的避難地 方的話，將可以大幅度地降低人員的傷亡數(shù)量。一般情況下，礦難最初發(fā)生在礦井的局部地點(diǎn)，但會(huì)很快擴(kuò)散到整個(gè)礦井。礦井內(nèi) 部的人員，難以及時(shí)逃離到井上。所以，已經(jīng)有人設(shè)想在井下多處設(shè)置臨時(shí)避難所。這種避 難所的具體實(shí)施方案是在井下不同位置設(shè)置小型的密閉箱體，當(dāng)發(fā)生礦難時(shí)，人員發(fā)現(xiàn)如 果不能及時(shí)逃離了，就躲井這個(gè)箱體內(nèi)部等待救援。該箱體在人員進(jìn)入后，將門關(guān)閉就完全 密閉了，內(nèi)部貯存有食物、飲用水、氧氣發(fā)生器等各種應(yīng)急救生用的工具、物品，這樣就不必 擔(dān)心礦井巷道中的瓦斯氣體或其它氣體或是地下水了，只需等待外部救援人員排除各種安 全因素外，將人員救出。這種救生艙里面，一般設(shè)計(jì)成可以躲進(jìn)10個(gè)人左右。礦井內(nèi)部在異常情況下，空氣溫度會(huì)達(dá)到35-45°C以上，還可能更高。而躲進(jìn)內(nèi)部 的人員本身也會(huì)散發(fā)熱量，因此必須為密閉箱內(nèi)部提供制冷裝置。實(shí)際上，制冷方法有多種，只是應(yīng)用于礦井內(nèi)部受到很多的限制。例如采用電制 冷時(shí)，各電氣設(shè)備必須是高等級(jí)防爆類型的。此外，一旦遇到礦難，電制冷實(shí)際上不能使用 了，所以要求冷量必須儲(chǔ)存起來(lái)，以備應(yīng)急之需。有的場(chǎng)合，使用外部壓縮空氣供冷的方案， 但由于實(shí)施方案復(fù)雜、投資大，不是良好的方案；還有人采用制冰/蓄冰的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急 供冷，即平時(shí)采用壓縮式制冷系統(tǒng)持續(xù)制冰并將其儲(chǔ)存起來(lái)，在礦難時(shí)，利用融化儲(chǔ)存起來(lái) 的冰來(lái)實(shí)現(xiàn)供冷。這種方法平時(shí)耗電的累積耗電量巨大，整個(gè)裝置體積相對(duì)較大，系統(tǒng)技術(shù) 實(shí)施復(fù)雜、可靠性相對(duì)較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)及實(shí)施方法，克服了上述產(chǎn)品 使用效果差、投資大，實(shí)施困難的缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)，包括儲(chǔ)冷罐、節(jié)流裝置、溫度調(diào)節(jié)閥、放冷裝置、連 接管路和救生艙(系統(tǒng)的服務(wù)主體)，所述儲(chǔ)冷罐內(nèi)充灌液態(tài)制冷劑，儲(chǔ)冷罐及開(kāi)關(guān)閥門安 裝在救生艙外側(cè)或內(nèi)側(cè)，所述節(jié)流裝置、溫度調(diào)節(jié)閥、放冷裝置安裝在救生艙的內(nèi)側(cè)，所述 儲(chǔ)冷罐和開(kāi)關(guān)閥門、節(jié)流裝置、溫度調(diào)節(jié)閥、放冷裝置之間用連接管路連接。所述儲(chǔ)冷罐安裝在救生艙的外側(cè)時(shí)，儲(chǔ)冷罐與節(jié)流裝置之間的連接管路上設(shè)置管 路連接器。
所述放冷裝置設(shè)置在救生艙上部，節(jié)流裝置和溫度調(diào)節(jié)閥設(shè)置在救生艙上部，所 述節(jié)流裝置和溫度調(diào)節(jié)閥也可設(shè)置在救生艙下部靠近側(cè)壁處。所述救生艙內(nèi)設(shè)有若干放冷裝置，每個(gè)放冷裝置相應(yīng)連接一個(gè)溫度調(diào)節(jié)閥。所述儲(chǔ)冷罐內(nèi)的制冷劑采用液態(tài)氨水，所述放冷裝置為制冷劑/空氣熱交換器。所述礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)的實(shí)施方法為當(dāng)儲(chǔ)冷罐設(shè)置在救生艙外時(shí)，開(kāi)關(guān) 閥門始終保持打開(kāi)狀態(tài)，人員進(jìn)入救生艙后，在溫度過(guò)高時(shí)，打開(kāi)溫度調(diào)節(jié)閥，儲(chǔ)冷罐內(nèi)制 冷劑沿連接管路流經(jīng)至節(jié)流裝置，在節(jié)流裝置的作用下，連接管路內(nèi)的制冷劑膨脹降溫，并 繼續(xù)流動(dòng)，經(jīng)溫度調(diào)節(jié)閥進(jìn)入放冷裝置，放冷裝置內(nèi)流經(jīng)的低溫制冷劑與放冷裝置外救生 艙內(nèi)部的空氣進(jìn)行熱交換，使救生艙內(nèi)部的空氣溫度降低，實(shí)現(xiàn)制冷目的；同時(shí)，放冷裝置 內(nèi)的制冷劑吸收熱量后升溫，并蒸發(fā)為氣體，并沿連通救生艙外的連接管路排出。所述當(dāng)儲(chǔ)冷罐設(shè)置在救生艙內(nèi)時(shí)，人員進(jìn)入救生艙后，再打開(kāi)開(kāi)關(guān)閥門并根據(jù)溫 度打開(kāi)并控制溫度調(diào)節(jié)閥，進(jìn)行制冷。所述流經(jīng)溫度調(diào)節(jié)閥的制冷劑的流量可通過(guò)溫度調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)控。所述救生艙內(nèi)空氣的對(duì)流方式為救生艙內(nèi)高位空氣吸收放冷裝置中的冷量降溫 并在自重作用下自然往下沉，救生艙內(nèi)低位空氣吸收人員或救生艙艙體的熱量空氣升溫并 自然往上升，并到達(dá)救生艙內(nèi)部高位的放冷裝置附近，與放冷裝置內(nèi)低溫制冷劑進(jìn)行換熱 再次降溫下沉，如此不斷對(duì)流循環(huán)使得救生艙內(nèi)溫度持續(xù)降低或保持在一定低溫范圍內(nèi)。本發(fā)明所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)及實(shí)施方法的有益效果為整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)單、體積小，成本低，安裝簡(jiǎn)單、方便，使用過(guò)程中不消耗額外的能量，實(shí)施救生限制少，不 需電能及外部提供的其它能量，更安全，效果更好。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)的制冷示意圖；圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)的制冷示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)的工作原理圖；圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明第三實(shí)施例所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)的制冷示意圖。圖中1、儲(chǔ)冷罐；2、開(kāi)關(guān)閥門；3、管路連接器；4、節(jié)流裝置；5(51、52、53)、溫度調(diào) 節(jié)閥門；6(61、62、63)、放冷裝置；7、救生艙；8、連接管路；9、制冷劑。
具體實(shí)施例方式如圖1和2所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)，包括儲(chǔ)冷罐1、開(kāi) 關(guān)閥門2、管路連接器3、節(jié)流裝置4、溫度調(diào)節(jié)閥5、放冷裝置6、救生艙7和連接管路8，所 述救生艙7放置在地面上，救生艙7關(guān)閉艙門后為密閉結(jié)構(gòu)，救生艙7左側(cè)設(shè)有放置在地面 上的儲(chǔ)冷罐1，所述儲(chǔ)冷罐1內(nèi)充灌制冷劑9，制冷劑9通過(guò)連接管路8連通到儲(chǔ)冷罐1外； 所述救生艙7內(nèi)設(shè)有節(jié)液態(tài)流裝置4、溫度調(diào)節(jié)閥5和放冷裝置6，節(jié)流裝置4和溫度調(diào)節(jié) 閥5通過(guò)連接管路8連接，節(jié)流裝置4通過(guò)連接管路8連通到救生艙7外，所述連接到節(jié)流裝置4上的救生艙7外的連接管路8與連通到制冷劑9的儲(chǔ)冷罐1外的連接管路8通過(guò)管 路連接器3連通，所述儲(chǔ)冷罐1與管路連接器3之間的連接管路8上設(shè)置開(kāi)關(guān)閥門2，所述 開(kāi)關(guān)閥門2為集成在儲(chǔ)冷罐1上的一體結(jié)構(gòu)；所述溫度調(diào)節(jié)閥5和放冷裝置6通過(guò)連接管 路8連接，放冷裝置6上還通過(guò)連接管路8連通到便于制冷劑排放的位置(如救生艙7外 空氣相對(duì)容易流動(dòng)的位置)。所述放冷裝置6設(shè)置在救生艙7上部，節(jié)流裝置4和溫度調(diào)節(jié)閥5設(shè)置在救生艙 7上部，所述節(jié)流裝置4和溫度調(diào)節(jié)閥5也可設(shè)置在救生艙7下部靠近側(cè)壁處。如圖3和4所示，本發(fā)明另一實(shí)施例所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)，包括儲(chǔ)冷罐 1、開(kāi)關(guān)閥2、節(jié)流裝置4、溫度調(diào)節(jié)閥5、放冷裝置6、救生艙7和連接管路8，所述儲(chǔ)冷罐1、 節(jié)流裝置4、溫度調(diào)節(jié)閥5和放冷裝置6均設(shè)置在救生艙7內(nèi)部，儲(chǔ)冷罐1和節(jié)流裝置4通 過(guò)連接管路8連通，儲(chǔ)冷罐1和節(jié)流裝置4的連接管路8上設(shè)有開(kāi)關(guān)閥門2，所述開(kāi)關(guān)閥門 2為集成在儲(chǔ)冷罐1上的一體結(jié)構(gòu)；所述節(jié)流裝置4和溫度調(diào)節(jié)閥5通過(guò)連接管路8連通， 所述溫度調(diào)節(jié)閥5和放冷裝置6通過(guò)連接管路8連通，所述放冷裝置6通過(guò)連接管路8連 通到救生艙7外部。如圖6和7所示，本發(fā)明第三實(shí)施例所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)，所述救生 艙7內(nèi)設(shè)有三個(gè)放冷裝置61 (62、63)，每個(gè)放冷裝置61 (62、63)相對(duì)連接一個(gè)溫度調(diào)節(jié)閥 51(52、53)，在使用時(shí)，避免出現(xiàn)放冷裝置61(62、63)表面凝露甚至結(jié)冰的情況，防止消耗 更多的制冷劑，縮短所貯存的制冷劑的供冷時(shí)間(設(shè)計(jì)不好時(shí)，會(huì)減少一半甚至更多的時(shí) 間)。如圖1、3和6所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)，所述儲(chǔ)冷罐1 內(nèi)的制冷劑9采用液態(tài)氨水，所述當(dāng)儲(chǔ)冷罐1中儲(chǔ)存的制冷劑9不多(即總儲(chǔ)冷量不要求 很高)時(shí)，制冷劑9也可以采用其它物質(zhì)，例如氟里昂(R22，R134a，R410a或高壓氮?dú)狻⒍?化碳等等)；所述放冷裝置6為一個(gè)制冷劑/空氣熱交換器。如圖2、4、5所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)的實(shí)施方式為 儲(chǔ)冷罐1安裝后，開(kāi)關(guān)閥門2始終保持打開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)人員躲進(jìn)救生艙7后，在溫度過(guò)高時(shí)，打 開(kāi)溫度調(diào)節(jié)閥5，儲(chǔ)冷罐1內(nèi)液態(tài)氨水沿連接管路8流經(jīng)至節(jié)流裝置4，在節(jié)流裝置4的作 用下，連接管路8內(nèi)的液態(tài)氨水膨脹降溫，并繼續(xù)流動(dòng)，經(jīng)溫度調(diào)節(jié)閥5進(jìn)入放冷裝置6，放 冷裝置6內(nèi)流經(jīng)的低溫液態(tài)氨水與放冷裝置8外救生艙7內(nèi)部的空氣進(jìn)行熱交換，使救生 艙7內(nèi)部的空氣溫度降低，實(shí)現(xiàn)制冷目的；同時(shí)，放冷裝置6內(nèi)的液態(tài)氨水吸收熱量后升溫， 并蒸發(fā)為氣體，氨氣沿連通救生艙7外的連接管路8排出。所述制冷過(guò)程中流經(jīng)溫度調(diào)節(jié)閥5的液態(tài)氨水的流量可通過(guò)溫度調(diào)節(jié)閥5進(jìn)行調(diào) 控。所述放冷裝置6安裝在救生艙7內(nèi)部的高位，使得救生艙7內(nèi)的空氣更容易進(jìn)行 自然對(duì)流，救生艙7內(nèi)空氣的對(duì)流方式為救生艙7內(nèi)高位空氣吸收放冷裝置6中的冷量降 溫并在自重作用下自然往下沉，而救生艙7內(nèi)低位空氣吸收人員或救生艙7艙體熱量的空 氣升溫并自然往上升，并到達(dá)救生艙7內(nèi)部高位的放冷裝置6附近進(jìn)行換熱再次降溫下沉， 如此不斷對(duì)流循環(huán)使得救生艙7內(nèi)溫度持續(xù)降低或保持在一定低溫范圍內(nèi)。所述可在救生艙7內(nèi)安裝溫度計(jì)，使用時(shí)可以根據(jù)溫度計(jì)上的讀數(shù)或自身的感覺(jué) 隨時(shí)調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)閥5的開(kāi)度，以保持救生艙7內(nèi)的溫度在適合溫度。
實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)救生艙7內(nèi)部人員的數(shù)量、救生時(shí)間的長(zhǎng)短、救生艙7外溫度 的高低綜合計(jì)算出所需要的冷量，選配適當(dāng)大小的儲(chǔ)冷罐1及放冷裝置6、溫度調(diào)節(jié)閥5及 連接管路8。以上所述的實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式
的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人 員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換，例如不采用氨，而采用R22，R134a, R410a或高壓氮?dú)?、二氧化碳等其它物質(zhì)；從操作方便起見(jiàn)或從更加安全的角度考慮增加 若干閥門；救生艙7內(nèi)加入其它應(yīng)急救生設(shè)備，只要制冷系統(tǒng)該專利中技術(shù)方案相同或相 似，其在該領(lǐng)域的技術(shù)，都應(yīng)包含在本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)，包括儲(chǔ)冷罐、節(jié)流裝置、溫度調(diào)節(jié)閥、放冷裝置、救生艙和連接管路，其特征在于制冷系統(tǒng)設(shè)有節(jié)流裝置、溫度調(diào)節(jié)閥和放冷裝置，節(jié)流裝置和溫度調(diào)節(jié)閥通過(guò)連接管路連接，所述節(jié)流裝置通過(guò)連接管路連通儲(chǔ)冷罐，所述儲(chǔ)冷罐與管路連接器之間的連接管路上設(shè)置開(kāi)關(guān)閥門；所述溫度調(diào)節(jié)閥和放冷裝置通過(guò)連接管路連接，放冷裝置上還通過(guò)連接管路連通到救生艙外；通過(guò)儲(chǔ)冷罐內(nèi)制冷劑液體儲(chǔ)存冷量，采用儲(chǔ)存的液體通過(guò)節(jié)流裝置節(jié)流膨脹降溫并在放冷裝置中自然蒸發(fā)釋放潛熱來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急制冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)，其特征在于所述救生艙內(nèi)設(shè)有 若干放冷裝置，每個(gè)放冷裝置相應(yīng)連接一個(gè)溫度調(diào)節(jié)閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)，其特征在于放冷裝置設(shè)置在救 生艙上部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)，其特征在于儲(chǔ)冷罐設(shè)置在救生 艙內(nèi)，所述儲(chǔ)冷罐充灌液態(tài)制冷劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)，其特征在于儲(chǔ)冷罐設(shè)置在救生 艙外側(cè)，所述儲(chǔ)冷罐內(nèi)充灌液態(tài)制冷劑；所述連接節(jié)流裝置與儲(chǔ)冷罐的連接管路上設(shè)有管 路連接器。
6.一種礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)的實(shí)施方法，其特征在于開(kāi)關(guān)閥門始終保持打開(kāi)狀 態(tài)，人員進(jìn)入救生艙后，在溫度過(guò)高時(shí)，打開(kāi)溫度調(diào)節(jié)閥，儲(chǔ)冷罐內(nèi)制冷劑沿連接管路流經(jīng) 至節(jié)流裝置，在節(jié)流裝置的作用下，連接管路內(nèi)的制冷劑膨脹降溫，并繼續(xù)流動(dòng)，經(jīng)溫度調(diào) 節(jié)閥進(jìn)入放冷裝置，放冷裝置內(nèi)流經(jīng)的低溫制冷劑與放冷裝置外救生艙內(nèi)部的空氣進(jìn)行熱 交換，使救生艙內(nèi)部的空氣溫度降低，實(shí)現(xiàn)制冷目的；同時(shí)，放冷裝置內(nèi)的制冷劑吸收熱量 后升溫，并蒸發(fā)為氣體，并沿連通救生艙外的連接管路排出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)的實(shí)施方法，其特征在于流經(jīng)溫 度調(diào)節(jié)閥的制冷劑的流量可通過(guò)溫度調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)控。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)的實(shí)施方法，其特征在于救生艙 內(nèi)空氣的對(duì)流方式為救生艙內(nèi)高位空氣吸收放冷裝置中的冷量降溫并在自重作用下自然 往下沉，救生艙內(nèi)低位空氣吸收人員或救生艙艙體的熱量空氣升溫并自然往上升，并到達(dá) 救生艙內(nèi)部高位的放冷裝置附近，與放冷裝置內(nèi)低溫制冷劑進(jìn)行換熱再次降溫下沉，如此 不斷對(duì)流循環(huán)使得救生艙內(nèi)溫度持續(xù)降低或保持在一定低溫范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種礦用救生艙應(yīng)急制冷系統(tǒng)，包括儲(chǔ)冷罐、節(jié)流裝置、溫度調(diào)節(jié)閥、放冷裝置、救生艙和連接管路，救生艙內(nèi)設(shè)有節(jié)流裝置、溫度調(diào)節(jié)閥和放冷裝置并通過(guò)連接管路相互連接，所述節(jié)流裝置通過(guò)連接管路連通儲(chǔ)冷罐，放冷裝置上還通過(guò)連接管路連通到救生艙外。其實(shí)施方法為溫度調(diào)節(jié)閥打開(kāi)后，儲(chǔ)冷罐內(nèi)制冷劑沿連接管路、節(jié)流裝置、溫度調(diào)節(jié)閥進(jìn)入放冷裝置，通過(guò)放冷裝置與救生艙內(nèi)部的空氣進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)降溫目的。本發(fā)明有益效果為整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、體積小，成本低，安裝簡(jiǎn)單、方便，使用過(guò)程中不消耗額外的能量，實(shí)施救生限制少，不需電能及外部提供的其它能量，更安全，效果更好。
文檔編號(hào)F25D29/00GK101988391SQ20091008916
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2009年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者劉安全, 李億 申請(qǐng)人:阿爾西制冷工程技術(shù)(北京)有限公司