CN102135303B - 一种用于煤矿井下避难舱的空气制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于煤矿井下避难舱的空气制冷系统，所述空气制冷系统包括多个盛装有液体冷媒液氮介质的杜瓦罐、开启阀、承压管路、交换器、设置有触媒的气化换热器、压力控制阀、气动马达、可调式浮子流量计、飞轮组件和球阀，其中所述的杜瓦罐通过承压管路依次经由开启阀、交换器、气化换热器、压力控制阀、气动马达、飞轮组件与可调式浮子流量计的一端连接，所述可调式浮子流量计的另一端分两路，即通过驱动气动马达后氮气其中一路通过承压管路直接向外界排出，另一路由承压管路经由控制该管路启闭的旁通球阀接入舱体空间；此种结构的空气制冷系统在避难舱的应用中，安全可靠、方便实用并且无能耗。

Description

一种用于煤矿井下避难舱的空气制冷系统
技术领域
本发明涉及一种矿业安全保护设备中避难舱的空气制冷系统。
背景技术
煤矿井下环境条件恶劣，在发生瓦斯突出、瓦斯爆炸和冒顶塌方等灾害性事故时，由于外部救援措施无法及时展开，矿工必须赶紧躲进避难舱，为矿工提供维持生命的安全环境，而避难舱内的环境温度成为矿工维持生命力的必要因素。
目前，我国煤矿井下避难舱刚刚处于起步阶段，在用的避难舱空气制冷系统主要是采用制冷压缩机的防爆空调系统，该制冷系统配用防爆空调主机、防爆风机和防爆电控箱，这种制冷系统虽然制冷效果能满足矿工需求的环境温度，但需要有足够的外部电力或内部容量较大的蓄能电源，井下一旦突发事故，外部电力将可能被切断，此时要保证舱体内部35℃以下的环境温度至少超过96小时，只有配置容量很大的蓄电池，而配备蓄电池存在的以下缺陷：1、这种大蓄电池组将会占用很大舱体空间，给避难舱结构设计和运输安装以及使用带来不便；2、由于煤矿井下发生事故时，经常伴有瓦斯等易燃性气体泄漏，而蓄电池组属于电源设备，在使用过程中难免意外产生火花，由此将造成灾难性后果，因此，用蓄电池组还存在着避难舱爆炸的隐患；3、蓄电池组的使用，必然导致环境的污染，比如二氧化碳的产生，废弃电池的不可再生污染等，极大的影响了环境。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种安全可靠、方便实用、无能耗的用于煤矿井下避难舱的空气制冷系统。
为实现上述目的，本发明采用一种用于煤矿井下避难舱的空气制冷系统，包括多个盛装有液体冷媒介质的杜瓦罐、开启阀、承压管路、交换器、设置有触媒的气化换热器、压力控制阀、气动马达、可调式浮子流量计、飞轮组件和球阀，其中所述的杜瓦罐通过承压管路依次经由开启阀、交换器、气化换热器、压力控制阀、气动马达、飞轮组件与可调式浮子流量计的一端连接，所述可调式浮子流量计的另一端分两路，通过可调式浮子流量计后的氮气其中一路通过承压管路直接向外界排出，另一路由承压管路经由控制该管路启闭的球阀接入舱体空间。
所述每个杜瓦罐与开启阀之间的承压管路上设置有压力表，用以显示杜瓦罐的压力值。
所述杜瓦罐内的液体冷媒介质为液态氮。
所述气化换热器内的触媒为氢氧化钙和一氧化碳。
所述承压管路选用不锈钢材料。
所述交换器的形状结构为板式蛇形交换器。
通过对现有技术的上述改进，由于利用液体冷媒介子作为能量转化这一全新构思，在打开杜瓦罐开启阀后，液氮以液相通过不锈钢承压管路进入板式板式蛇形交换器，在板式板式蛇形交换器的出口形成低温的气体进入气化换热器，在气化换热器中与氢氧化钙、一氧化碳触媒释放的热量交换，吸收热量得到充分膨胀的氮气促使压力控制阀打开，从而驱动气动马达旋转，并带动叶轮组件旋转吹出冷风，使避难舱内环境温度得到调节和降低，达到了舱体内制冷的作用并使避难舱内环境温度维持在35℃以下，基本满足矿工生存要求，方便实用；由于此结构的空气制冷系统是能量转化的一种循环系统，不需要蓄电池组，不存在产生电火花的可能性，极大的提高了安全可靠性，并进而起到了无能耗的作用；另外，由于在可调式浮子流量计的一端还设置了经由球阀接入舱体空间的管路，当避难仓内氧气过量时，可以打开球阀，向仓内补充氮气，同时起着除湿、过滤二氧化塘和一氧化碳的作用。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
图2是本发明实施例的连接示意图。
具体实施方式
结合图1和图2所示，本发明的具体实施例是一种用于煤矿井下避难舱的空气制冷系统，包括4个盛装有以液态氮为液体冷媒介质的杜瓦罐1、开启阀10、不锈钢承压管路12、板式蛇形交换器2、设置有以氢氧化钙和一氧化碳为触媒的气化换热器3、压力控制阀4、气动马达5、可调式浮子流量计7、飞轮组件6和球阀8，本实施例中，所述的杜瓦罐1通过不锈钢承压管路12依次经由开启阀10、板式蛇形交换器2、气化换热器3、压力控制阀4、气动马达5、飞轮组件6与可调式浮子流量计7的一端连接，所述可调式浮子流量计7的另一端分两路，其中一路通过不锈钢承压管路12直接连接向外界排出，另一路由不锈钢承压管路12经由控制该管路启闭的球阀8接入舱体空间9；从图2中还明显可知，所述每个杜瓦罐1与开启阀10的连接线路上还设置有压力表11，用以显示杜瓦罐1的压力值。
上述实施例的工作原理如下：
打开杜瓦罐1处的开启阀10，液氮以液相通过不锈钢承压管路12进入板式板式蛇形交换器2，在板式板式蛇形交换器2的出口形成低温的气体进入气化换热器3，在气化换热器3中与氢氧化钙、一氧化碳触媒释放的热量交换，吸收热量得到充分膨胀的氮气打开压力控制阀4，并进而驱动气动马达5旋转，并带动飞轮组件6旋转吹出冷风，使避难舱内环境温度得到调节和降低，达到了舱体内制冷的作用并使避难舱内环境温度维持在35℃以下，基本满足矿工生存要求；另外，由于在可调式浮子流量计7的一端还设置了经由球阀8接入舱体空间9的管路，当避难仓内氧气过量时，可以打开球阀8，向仓内补充氮气，同时起着除湿、过滤二氧化塘和一氧化碳的作用。
显然，用其它液体冷媒介质代替本实施例中的液态氮，或者改变本实施例中的板式蛇形交换器的结构形状，又或者用其它触媒替代本实施例中的气化换热器中的氢氧化钙和一氧化碳等改进，都是基于本发明技术方案的精神显而易见的，落入本发明的保护方案之中。

Claims (6)

1.一种用于煤矿井下避难舱的空气制冷系统，其特征在于：所述空气制冷系统包括多个盛装有液体冷媒介质的杜瓦罐、开启阀、承压管路、交换器、设置有触媒的气化换热器、压力控制阀、气动马达、可调式浮子流量计、飞轮组件和球阀，其中所述的杜瓦罐通过承压管路依次经由开启阀、交换器、气化换热器、压力控制阀、气动马达、飞轮组件与可调式浮子流量计的一端连接，所述可调式浮子流量计的另一端分两路，通过可调式浮子流量计后的氮气其中一路通过承压管路直接向外界排出，另一路由承压管路经由控制该管路启闭的球阀接入舱体空间。
2.根据权利要求1所述的用于煤矿井下避难舱的空气制冷系统，其特征在于：每个所述杜瓦罐与开启阀之间的承压管路上设置有压力表。
3.根据权利要求1或2所述的用于煤矿井下避难舱的空气制冷系统，其特征在于：所述杜瓦罐内的液体冷媒介质为液相氮。
4.根据权利要求1或2所述的用于煤矿井下避难舱的空气制冷系统，其特征在于：所述气化换热器内的触媒为氢氧化钙和一氧化碳。
5.根据权利要求1或2所述的用于煤矿井下避难舱的空气制冷系统，其特征在于：所述承压管路选用不锈钢材料。
6.根据权利要求1或2所述的用于煤矿井下避难舱的空气制冷系统，其特征在于：所述交换器的形状结构为板式蛇形交换器。
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