專利名稱：用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)及其制冷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及井下避險裝置內(nèi)部集成的環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備，更具體的說是ー種用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)及其制冷方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著國內(nèi)煤礦事故的頻繁發(fā)生，煤礦井下的安全問題越來越受到人們的重視，進(jìn)而推動了煤礦井下救生避險裝置生產(chǎn)エ業(yè)的發(fā)展，尤其是在避險裝置上，其不僅要考慮外部的防爆密封結(jié)構(gòu)，同時也要在其內(nèi)部的環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備上進(jìn)行改迸，以保證避險人員的生命安全，同時提高避險裝置內(nèi)的舒適度，特別是煤礦井下環(huán)境惡劣，空氣潮濕，因此避險裝置內(nèi)部的溫度調(diào)節(jié)設(shè)備更顯得尤為重要，目前國內(nèi)已有眾多的企業(yè)和科研院所從事井下避險裝置制冷系統(tǒng)的研究，例如公開號為CN101761353的，名稱為“ー種用于煤礦救生艙的空氣冷卻系統(tǒng)”的中國發(fā)明專利，其采用多瓶虹吸式液態(tài)ニ氧化碳作為冷卻介質(zhì)，通過釋放液態(tài)ニ氧化碳?xì)饣笱杆傥鼰?，與此同時采用噴射裝置將其噴射出，達(dá)到迅速制冷的目的，但是該制冷系統(tǒng)中的ニ氧化碳為消耗品，需要根據(jù)使用情況定時添加補充，成本較高，且雖然該制冷系統(tǒng)中采用了其他設(shè)備進(jìn)行處理，但ニ氧化碳始終會有余量進(jìn)入密封的避險裝置內(nèi)部，從而增加其內(nèi)部氧氣的消耗量，且在避險裝置內(nèi)部放置多瓶液態(tài)ニ氧化碳， 也造成了空間的浪費，如設(shè)置在避險裝置外部則又會造成一定的安全隱患，因此現(xiàn)有的井下避險裝置中的制冷系統(tǒng)依然存在各種缺陷，有必要對此做出進(jìn)ー步的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述不足，提供ー種結(jié)構(gòu)簡單、且制冷效率高的一種用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)及其制冷方法。為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明一方面提供了一種用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)，包括換熱裝置與用于維持冷卻介質(zhì)低溫的制冷裝置，所述的制冷裝置與換熱裝置通過循環(huán)管道相連通，且循環(huán)管道經(jīng)過蓄冰裝置，循環(huán)管道上還設(shè)有多個閥門與至少ー個冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵，冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵用于使冷卻介質(zhì)在循環(huán)管道中流動；所述的蓄冰裝置內(nèi)設(shè)有冷凍液體，冷凍液體與循環(huán)管道相接觸并在循環(huán)管道中流經(jīng)的冷卻介質(zhì)作用下凝結(jié)成冰，或降低流經(jīng)循環(huán)管道的冷卻介質(zhì)的溫度。進(jìn)ー步的技術(shù)方案是所述的循環(huán)管道分為制冷単元管道與供冷単元管道，制冷単元管道循環(huán)連通制冷裝置與蓄冰裝置，且制冷単元管道上還設(shè)有閥門VI、V3與至少ー個冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵；供冷単元管道循環(huán)連通制冷機、蓄冰裝置與換熱裝置，且供冷単元管道上還設(shè)有閥門VI、V2、V4與至少ー個冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵，所述的制冷単元管道與供冷単元管道相互連通且部分重合。更進(jìn)一歩的技術(shù)方案是所述的換熱裝置中設(shè)有冷氣泵，冷氣泵用于使空氣流經(jīng)換熱裝置降低溫度。
更進(jìn)一歩的技術(shù)方案是所述的循環(huán)管道中流動的冷卻介質(zhì)是乙ニ醇。更進(jìn)一歩的技術(shù)方案是所述的蓄冰裝置還設(shè)置有防爆風(fēng)機，防爆風(fēng)機安裝在其內(nèi)部的冷凍液體附近，且防爆風(fēng)機的進(jìn)風(fēng)ロ通過管道延伸至蓄冰裝置外部。更進(jìn)一歩的技術(shù)方案是所述的蓄冰裝置包括外殼與內(nèi)膽，內(nèi)膽由金屬框架支撐， 且外殼與內(nèi)膽之間為聚氨酯發(fā)泡填充。更進(jìn)一歩的技術(shù)方案是所述的外殼為彩鋼板加工制成，內(nèi)膽為玻璃鋼加工制成。更進(jìn)一歩的技術(shù)方案是所述的換熱裝置中設(shè)置若干高密度聚乙烯盤管，進(jìn)入換熱裝置的冷卻介質(zhì)流經(jīng)高密度聚乙烯盤管，且換熱裝置與循環(huán)管道之間的接頭也為高密度聚乙烯接頭。本發(fā)明另一方面提供了ー種井下避險裝置的環(huán)保制冷方法，采用循環(huán)管道連通制冷裝置、蓄冰裝置與換熱裝置，并在循環(huán)管道中加入冷卻介質(zhì)，所述的方法按照如下步驟進(jìn)行步驟A、制冰流程，調(diào)節(jié)循環(huán)管道上的閥門，使制冷裝置通過循環(huán)管道與蓄冰裝置相連通，啟動制冷裝置將循環(huán)管道中的冷卻介質(zhì)的溫度冷卻至-3 _7°C，啟動冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵使其在循環(huán)管道中流動，冷卻介質(zhì)流經(jīng)蓄冰裝置，使其內(nèi)部的冷凍液體凝結(jié)成冰待供冷使用；步驟B、供冷流程，調(diào)節(jié)循環(huán)管道上的閥門，使蓄冰裝置、制冷裝置與換熱裝置相連通，制冷裝置停止運行，且其仍可供循環(huán)介質(zhì)通過，啟動冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵，循環(huán)管道中的冷卻介質(zhì)流經(jīng)蓄冰裝置降溫后，進(jìn)入換熱裝置進(jìn)行溫度交換，然后再進(jìn)入蓄冰裝置，以此循環(huán)。更進(jìn)一歩的技術(shù)方案是所述的冷卻介質(zhì)為乙ニ醇。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是利用能源差時供應(yīng)，在日常情況下，通過制冷裝置運行，冷卻介質(zhì)流經(jīng)蓄冰裝置儲存冷量，當(dāng)煤礦事故發(fā)生吋，制冷裝置停止運行， 蓄冰裝置通過換熱裝置釋放冷量，且不會向井下避險裝置內(nèi)部或大氣中排放任何有害有毒等不符合環(huán)保規(guī)定的氣體，屬于環(huán)保型制冷方式，在制冷的同時還可通過防爆風(fēng)機實現(xiàn)避險裝置內(nèi)部的除濕功能，同時本發(fā)明所提供的一種用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，占用空間較小，亦可根據(jù)避險裝置內(nèi)部空間隨意設(shè)置循環(huán)管道排布方式，且制冷效率高，適宜在各種類型規(guī)格的井下避險裝置中安裝使用，應(yīng)用范圍廣闊。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明蓄冰狀態(tài)時冷卻介質(zhì)流向圖；圖3為本發(fā)明供冷狀態(tài)時冷卻介質(zhì)流向圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)ー步闡述。本發(fā)明的一種實施方式是要說明一種用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)，參考圖 1所示，本發(fā)明包括換熱裝置與用于維持冷卻介質(zhì)低溫的制冷裝置，所述的制冷裝置與換熱裝置通過循環(huán)管道相連通，且循環(huán)管道經(jīng)過蓄冰裝置，循環(huán)管道上還設(shè)有多個閥門與至少ー個冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵，冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵用于使冷卻介質(zhì)在循環(huán)管道中流動；所述的蓄冰裝置內(nèi)設(shè)有冷凍液體，冷凍液體與循環(huán)管道相接觸并在循環(huán)管道中流經(jīng)的冷卻介質(zhì)作用下凝結(jié)成冰，或降低流經(jīng)循環(huán)管道的冷卻介質(zhì)的溫度，在本發(fā)明的此種實施方式中，只在循環(huán)管道上設(shè)置ー個冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵，如制冷系統(tǒng)的體積設(shè)置較大，也可將冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵設(shè)置為多個，以保證循環(huán)管道中的冷卻介質(zhì)的流動及其流動速度。而前述的蓄冰裝置可采用現(xiàn)有技術(shù)中的內(nèi)融式的蓄冰罐，冷卻介質(zhì)經(jīng)過蓄冰罐時即與其內(nèi)部的冷凍液體進(jìn)行溫度交換。在上述的環(huán)保制冷系統(tǒng)中，本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)為效果較好的技術(shù)方案是將所述的循環(huán)管道劃分為制冷単元管道與供冷単元管道，制冷単元管道循環(huán)連通制冷裝置與蓄冰裝置，且制冷単元管道上還設(shè)有閥門VI、V3與至少ー個冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵；供冷単元管道循環(huán)連通制冷機、蓄冰裝置與換熱裝置，且供冷単元管道上還設(shè)有閥門VI、V2、V4與至少ー個冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵，所述的制冷単元管道與供冷単元管道相互連通且部分重合，具體可再參考圖1所示。此種方案可作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。在上述所提到的換熱裝置，其作用是通過冷卻介質(zhì)使經(jīng)過換熱裝置的空氣的溫度降低，此處為加快密封井下避險裝置中空氣通過換熱裝置的速度，最好在換熱裝置中增設(shè)冷氣泵，在冷氣泵的作用下，井下避險裝置密封空間內(nèi)的空氣快速通過換熱裝置，以實現(xiàn)快遞降低井下避險裝置內(nèi)的密封空間內(nèi)溫度的目的，而換熱裝置的結(jié)構(gòu)則最好采用若干高密度聚乙烯盤管，使得進(jìn)入換熱裝置的冷卻介質(zhì)流經(jīng)高密度聚乙烯盤管，且換熱裝置與循環(huán)管道之間的接頭也為高密度聚乙烯接頭。但需要進(jìn)行說明的是，采用高密度聚乙烯盤管僅僅為本發(fā)明上述所提到的換熱裝置ー種形式的體現(xiàn)，此處不排除具有同樣技術(shù)效果且采用其它結(jié)構(gòu)的換熱裝置。同時在上述反復(fù)提及的冷卻介質(zhì)，發(fā)明人在具體實驗時采用的是乙ニ醇，實驗過程中發(fā)現(xiàn)其作為介質(zhì)換熱的效果較好，可作為本發(fā)明較為優(yōu)選的實施方式，當(dāng)然，此處仍然不排除將其它性狀與乙ニ醇效果接近、或更佳的液態(tài)物質(zhì)作為冷卻介質(zhì)。本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)為，采用如上所述的技術(shù)方案已經(jīng)能夠較為理想的解決本發(fā)明的技術(shù)問題，并實現(xiàn)本發(fā)明較佳的技術(shù)效果，但為使本發(fā)明在實際使用中發(fā)揮的制冷效果更加顯著和優(yōu)異，發(fā)明人還參考現(xiàn)有技術(shù)中的內(nèi)融式蓄冰罐對上述所提到的蓄冰裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，并具體說明如下所述的蓄冰裝置中還可增設(shè)防爆風(fēng)機，防爆風(fēng)機安裝在其內(nèi)部的冷凍液體附近， 且防爆風(fēng)機的進(jìn)風(fēng)ロ通過管道延伸至蓄冰裝置外部，設(shè)置防爆風(fēng)機的目的為可使蓄冰裝置在進(jìn)行融冰供冷的同吋，通過防爆風(fēng)機向外送風(fēng)可起到除濕的作用。防爆風(fēng)機的參數(shù)優(yōu)選為最大功率不超過50W，并可根據(jù)溫度調(diào)控需要調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)量，其調(diào)節(jié)范圍為環(huán)保制冷系統(tǒng)的制冷量在0 lOW/min內(nèi)可調(diào)，除濕量在O 1500g/小時內(nèi)可調(diào)。需要說明的是，通過防爆風(fēng)機所帯來的除濕功能可作為本發(fā)明的一個較為優(yōu)選的附加功能。而蓄冰裝置具體結(jié)構(gòu)優(yōu)先采用外殼與內(nèi)膽構(gòu)成，也可根據(jù)不同需求添加其它輔助部件，其中內(nèi)膽由金屬框架支撐，且外殼與內(nèi)膽之間采用聚氨酯發(fā)泡填充，使得外殼與內(nèi)膽不接觸，而前述所提到的蓄冰裝置外殼則最好采用彩鋼板加工制成，內(nèi)膽則采用玻璃鋼加 ェ制成。該結(jié)構(gòu)為本發(fā)明中蓄冰裝置的優(yōu)選實施方式，蓄冰裝置采用內(nèi)融冰的方式，因此無需預(yù)留空間作為冷水通道，在環(huán)保制冷系統(tǒng)系統(tǒng)不使用時具有比較優(yōu)異的制冰率，且制冰方式為完全凍結(jié)式，而冷凍液體設(shè)置在內(nèi)膽中，且內(nèi)膽不與支撐架相接觸，保證的金屬支撐架不受蓄冰裝置內(nèi)凍結(jié)液體的影響。本發(fā)明的第二種實施方式是要說明ー種井下避險裝置的環(huán)保制冷方法，采用循環(huán)管道連通制冷裝置、蓄冰裝置與換熱裝置，并在循環(huán)管道中加入冷卻介質(zhì)，所述的方法按照如下步驟進(jìn)行步驟A、制冰流程，如圖2所示，調(diào)節(jié)循環(huán)管道上的閥門，使制冷裝置通過循環(huán)管道與蓄冰裝置相連通，啟動制冷裝置將循環(huán)管道中的冷卻介質(zhì)的溫度冷卻至-3 _7°C，啟動冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵使其在循環(huán)管道中流動，冷卻介質(zhì)流經(jīng)蓄冰裝置，使其內(nèi)部的冷凍液體凝結(jié)成冰待供冷使用；步驟B、供冷流程，如圖3所示，調(diào)節(jié)循環(huán)管道上的閥門，使蓄冰裝置、制冷裝置與換熱裝置相連通，制冷裝置停止運行，且其仍可供循環(huán)介質(zhì)通過，啟動冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵，循環(huán)管道中的冷卻介質(zhì)流經(jīng)蓄冰裝置降溫后，進(jìn)入換熱裝置進(jìn)行溫度交換，然后再進(jìn)入蓄冰裝置，以此循環(huán)。在上述已經(jīng)說明，上述所提到的冷卻介質(zhì)依然是乙ニ醇。還需要進(jìn)行說明的是，上述僅僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，發(fā)明人在實施方式中為保證本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可順利實施本方案，對部分技術(shù)手段作了較為詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解為，對本發(fā)明的一種用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)及其制冷方法所做的任何等質(zhì)并無實質(zhì)技術(shù)效果的改變，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)，包括換熱裝置與用于維持冷卻介質(zhì)低溫的制冷裝置，其特征在于所述的制冷裝置與換熱裝置通過循環(huán)管道相連通，且循環(huán)管道經(jīng)過蓄冰裝置，循環(huán)管道上還設(shè)有多個閥門與至少ー個冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵，冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵用于使冷卻介質(zhì)在循環(huán)管道中流動；所述的蓄冰裝置內(nèi)設(shè)有冷凍液體，冷凍液體與循環(huán)管道相接觸并在循環(huán)管道中流經(jīng)的冷卻介質(zhì)作用下凝結(jié)成冰，或降低流經(jīng)循環(huán)管道的冷卻介質(zhì)的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)，其特征在于所述的循環(huán)管道分為制冷単元管道與供冷単元管道，制冷単元管道循環(huán)連通制冷裝置與蓄冰裝置， 且制冷単元管道上還設(shè)有閥門V1、V3與至少ー個冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵；供冷単元管道循環(huán)連通制冷機、蓄冰裝置與換熱裝置，且供冷単元管道上還設(shè)有閥門V1、V2、V4與至少ー個冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵，所述的制冷単元管道與供冷単元管道相互連通且部分重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)，其特征在于所述的換熱裝置中設(shè)有冷氣泵，冷氣泵用于使空氣流經(jīng)換熱裝置降低溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)，其特征在于所述的循環(huán)管道中流動的冷卻介質(zhì)是乙ニ醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)，其特征在于所述的蓄冰裝置還設(shè)置有防爆風(fēng)機，防爆風(fēng)機安裝在其內(nèi)部的冷凍液體附近，且防爆風(fēng)機的進(jìn)風(fēng)ロ通過管道延伸至蓄冰裝置外部。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)，其特征在于所述的蓄冰裝置包括外殼與內(nèi)膽，內(nèi)膽由金屬框架支撐，且外殼與內(nèi)膽之間為聚氨酯發(fā)泡填充。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)，其特征在于所述的外殼為彩鋼板加工制成，內(nèi)膽為玻璃鋼加工制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意所述的用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)，其特征在于 所述的換熱裝置中設(shè)置若干高密度聚乙烯盤管，進(jìn)入換熱裝置的冷卻介質(zhì)流經(jīng)高密度聚乙烯盤管，且換熱裝置與循環(huán)管道之間的接頭也為高密度聚乙烯接頭。
9.ー種井下避險裝置的環(huán)保制冷方法，采用循環(huán)管道連通制冷裝置、蓄冰裝置與換熱裝置，并在循環(huán)管道中加入冷卻介質(zhì)，其特征在于所述的方法按照如下步驟進(jìn)行步驟A、制冰流程，調(diào)節(jié)循環(huán)管道上的閥門，使制冷裝置通過循環(huán)管道與蓄冰裝置相連通，啟動制冷裝置將循環(huán)管道中的冷卻介質(zhì)的溫度冷卻至-3 _7°C，啟動冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵使其在循環(huán)管道中流動，冷卻介質(zhì)流經(jīng)蓄冰裝置，使其內(nèi)部的冷凍液體凝結(jié)成冰待供冷使用；步驟B、供冷流程，調(diào)節(jié)循環(huán)管道上的閥門，使蓄冰裝置、制冷裝置與換熱裝置相連通， 制冷裝置停止運行，且其仍可供循環(huán)介質(zhì)通過，啟動冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵，循環(huán)管道中的冷卻介質(zhì)流經(jīng)蓄冰裝置降溫后，進(jìn)入換熱裝置進(jìn)行溫度交換，然后再進(jìn)入蓄冰裝置，以此循環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)，其特征在于所述的冷卻介質(zhì)為乙ニ醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)及其制冷方法，屬一種井下避險裝置內(nèi)部集成的環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備，包括換熱裝置與用于維持冷卻介質(zhì)低溫的制冷裝置，所述的制冷裝置與換熱裝置通過循環(huán)管道相連通，且循環(huán)管道經(jīng)過蓄冰裝置，循環(huán)管道上還設(shè)有多個閥門與至少一個冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵，冷卻介質(zhì)驅(qū)動泵用于使冷卻介質(zhì)在循環(huán)管道中流動；所述的蓄冰裝置內(nèi)設(shè)有冷凍液體，冷凍液體與循環(huán)管道相接觸并在循環(huán)管道中流經(jīng)的冷卻介質(zhì)作用下凝結(jié)成冰，或降低流經(jīng)循環(huán)管道的冷卻介質(zhì)的溫度。本發(fā)明所提供的一種用于井下避險裝置的環(huán)保制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，占用空間較小，制冷效率高，適宜在各種類型規(guī)格的井下避險裝置中安裝使用，應(yīng)用范圍廣闊。
文檔編號E21F3/00GK102536298SQ201210049828
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者何小旭, 黨建波, 楊俊波, 王飛, 鄭宜強 申請人:四川航天系統(tǒng)工程研究所