CN103321667B - 无源压风蓄冰系统与方法 - Google Patents
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Abstract
一种无源压风蓄冰系统与方法，属于安全救生及制冷技术领域。其特征在于包括压风气源（1）、压缩空气气源（2）、除尘过滤器（5）、回热除湿器（6）、涡流管制冷箱（7）、蓄冰箱（8）、气动风机（9）；其中压风气源（1）、除尘过滤器（5）、回热除湿器（6）、涡流管制冷箱（7）、蓄冰箱（8）依次串联连接；除尘过滤器（5）、压缩空气源（2）和气动风机（9）之间采用第一三通换向阀（3）连接；其中气动风机（9）安装在蓄冰箱（8）机组内。与传统的蓄冰系统相比，不但具有蓄冰制冷功能，而且具有结构简单、控制方便、安全防爆、无电源驱动、适应性强等优点，适用于航空、深水作业及矿井避难等密闭空间的安全救生系统。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种无源压风蓄冰系统及方法，属于安全救生及制冷技术领域。
背景技术
随着科学技术的进步与发展以及对人的生命权益意识的提高，作为在灾难和意外事故发生后为人提供生命保障的安全救生系统，紧急避险设施的设计和优化已受到世界各国的重点关注。紧急避险设施主要用于为矿井发生事故后无法及时撤离的矿工提供一个安全的密闭空间，对外能够抵御爆炸冲击、高温烟气，隔绝有毒有害气体，对内能为被困矿工提供氧气、食物和水，去除有毒有害气体，赢得较长的生存时间。同时，被困人员还能通过舱内通讯监测设备，引导外界救援。目前，矿井中使用的紧急避险设施主要包括永久避难硐室、临时避难硐室、可移动式救生舱，其中环境温度的控制主要采用蓄电制冷、有源电蓄冰制冷、开放式液化气体膨胀制冷三种方式。其中蓄电制冷方式需要携带较大体积的防爆蓄电池，其成本昂贵，运行电流过大给防爆带来很大困难且制冷性能易受外界影响较大，不利于推广使用；有源电蓄冰制冷同样存在对电源的依赖、性能受限等问题；开放式液化气体膨胀制冷方式，虽然舱内温度控制稳定，性能可靠，但是所需液化气体积较大，当储存环境温度较高时，能量不能充分利用。
因此，如何在保证良好的制冷效果基础上，在井下电网电源被切断的情况下，研制一种完全无源运行的制冷系统，对我国紧急避险设施的发展和安全救生事业的建设具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、易操作、无电源驱动、安全防爆、适应性强，适用于航空、深水作业及矿井避难等安全救生领域的无源压风蓄冰系统及方法。
一种无源压风蓄冰系统，其特征在于包括：压风气源、压缩空气气源、第一三通换向阀、控制阀、除尘过滤器、回热除湿器、涡流管制冷箱、蓄冰箱、气动风机。
蓄冰箱内布置有蓄冰换热器和融冰换热器；蓄冰箱具有回风口、送风口和冷凝水出口。
回热除湿器由壳体和安装于壳体内的回热盘管组成，上述壳体布置有压风进气口、压风出气口、回热入口、回热出口、冷凝水出口；其中压风进气口、压风出气口、冷凝水出口直接与壳体内部空间相连，其中回热入口和回热出口直接与回热盘管相连。
涡流管制冷箱由若干涡流管并联而成；涡流管制冷箱具有压风进气口、冷气出口、热气出口。
压风气源出口通过控制阀与除尘过滤器入口相连，除尘过滤器出口与回热除湿器的压风进气口相连；回热除湿器的压风出气口与涡流管制冷箱的压风进气口相连；涡流管制冷箱的冷气出口与蓄冰换热器的入口相连，涡流管制冷箱的热气出口与外界相连，蓄冰换热器的出口与回热除湿器的回热入口相连，回热除湿器的回热出口与外界相连；
除尘过滤器的出口与第一三通换向阀的第一端相连，压缩空气气源与第一三通换向阀的第二端相连，气动风机与第一三通换向阀第三端相连；气动风机安装在所述蓄冰箱的送风口；
上述气动风机产生负压抽吸室内暖空气从蓄冰箱的回风口进入蓄冰箱的融冰换热器，实现蓄冰箱的融冰过程，同时融冰吸热过程将流经蓄冰箱的融冰换热器内的湿热空气降温除湿成干冷空气，所冷凝出的冷凝水通过蓄冰箱的冷凝水出口排放，最后冷空气从送风口由气动风机吹出对室内进行供冷。
上述无源压风蓄冰系统的蓄冰方法，其特征在于包括以下过程：
系统进行蓄冰时：关闭第一三通换向阀，打开控制阀调节压风气源的压风流量，压风经过除尘过滤器的除尘过滤作用后，进入回热除湿器的壳体内与回热盘管进行换热，达到降温除湿的预冷目的；降温除湿后的压风经过涡流管制冷箱变成冷气，进入蓄冰箱内的蓄冰换热器进行制冰、降温、蓄冰过程，蓄冰换热器内吸热升温后的气体返回到回热除湿器的回热盘管；
系统进行融冰时：利用第一三通换向阀切换控制压风气源或者压缩空气气源的压风流量驱动气动风机，产生负压抽吸室内暖空气进入蓄冰箱的融冰换热器，实现蓄冰箱的融冰过程，同时融冰吸热过程将流经蓄冰箱的融冰换热器的湿热空气降温除湿成干冷空气，最后由气动风机从送风口吹出对室内进行供冷，如此循环可实现整个室内空气的冷却及除湿循环，到达对密闭空间的制冷除湿目的。
无源压风蓄冰系统的工作原理在于：利用涡流管制冷技术对压风供气进行制冷，产生的冷气通入蓄冰箱内，对蓄冰箱内的水进行降温，实现制冰、蓄冰功能；井下矿难发生时，利用蓄冰箱内的融冰过程，吸收室内空气热量达到制冷目的。系统在整个运行过程中，无需外界电源，可以实现无源条件下的蓄冷制冷过程。与现有的蓄冰方法相比，本发明具有无电源驱动、安全防爆、结构简单、易操作、适应性强的特点。
无源压风蓄冰系统，其特征在于：上述气动风机由两个气动风机通过第二三通换向阀连接。
无源压风蓄冰系统，其特征在于：上述融冰换热器包括了以融冰为目的的、各种空气换热通道或液体换热通道类型的换热器形式。
附图说明
图1是本发明的原理示意图；
图2是本发明实施例中的涡流管制冷箱的结构示意图；
图中标号说明：1.压风气源，2.压缩空气气源，3.第一三通换向阀，4.控制阀，5.除尘过滤器，6.回热除湿器，6-1.回热除湿器壳体，6-2.回热盘管，7.涡流管制冷箱，7-1.压风进气口，7-2.冷气出口，7-3.涡流管，7-4.涡流管调节阀，7-5.热气出口，8.蓄冰箱，9.气动风机，10.蓄冰换热器，11.融冰换热器，12.第二三通换向阀。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的无源压风蓄冰系统，主要包括压风气源1，压缩空气气源2，第一三通换向阀3，控制阀4，除尘过滤器5，回热除湿器6，回热除湿器壳体6-1，回热盘管6-2，涡流管制冷箱7，蓄冰箱8，气动风机9，蓄冰换热器10，融冰换热器11，第二三通换向阀12。
蓄冰箱8内布置有蓄冰换热器10和融冰换热器11；蓄冰箱8具有回风口、送风口和冷凝水出口；
回热除湿器6由壳体6-1和安装于壳体内的回热盘管6-2组成，上述壳体6-1布置有压风进气口、压风出气口、回热入口、回热出口、冷凝水出口；其中压风进气口、压风出气口、冷凝水出口直接与壳体6-1内部空间相连，其中回热入口和回热出口直接与回热盘管6-2相连。
本实施例中的涡流管制冷箱7的结构示意图如附图2所示，涡流管制冷箱7由四个涡流管7-3并联而成；涡流管制冷箱7还具有压风进气口7-1、冷气出口7-2、涡流管调节阀7-4、热气出口7-5。
本实施例中的气动风机9由两个气动风机通过第二三通换向阀12连接，如附图1所示。
压风气源1出口通过控制阀4与除尘过滤器5入口相连，除尘过滤器5出口与回热除湿器6的压风进气口相连；回热除湿器6的压风出气口与涡流管制冷箱7的压风进气口相连；涡流管制冷箱7的冷气出口与蓄冰换热器10的入口相连，涡流管制冷箱7的热气出口与外界相连，蓄冰换热器10的出口与回热除湿器6的回热入口相连，回热除湿器6的回热出口与外界相连；
除尘过滤器5的出口还与第一三通换向阀3的第一端相连，压缩空气气源2与第一三通换向阀3的第二端相连，气动风机9与第一三通换向阀3第三端相连；气动风机9安装在所述蓄冰箱8的送风口。
本发明装置的蓄冰方法具体包括以下过程：
系统进行蓄冰时：关闭第一三通换向阀3，打开控制阀4调节压风气源1的压风流量，压风经过除尘过滤器5的除尘过滤作用后，进入回热除湿器6的壳体6-1内与回热盘管6-2进行换热，达到降温除湿的预冷目的；降温除湿后的压风经过涡流管制冷箱7变成冷气，进入蓄冰箱8内的蓄冰换热器10进行制冰、降温、蓄冰过程，蓄冰换热器10内吸热升温后的气体返回到回热除湿器6的回热盘管6-2；
安全救生系统进行融冰时：利用第一三通换向阀3切换控制压风气源1或者压缩空气气源2的压风流量驱动气动风机9，产生负压抽吸室内暖空气从蓄冰箱8的回风口进入蓄冰箱8的融冰换热器11，实现蓄冰箱8的融冰过程，同时融冰吸热过程将流经蓄冰箱8的融冰换热器11内的湿热空气降温除湿成干冷空气，所冷凝出的冷凝水通过蓄冰箱8的冷凝水出口排放，最后冷空气从送风口由气动风机9吹出对室内进行供冷，如此循环可实现整个室内空气的冷却及除湿循环，到达对密闭空间的制冷除湿目的。
本系统使用时，一般先将第一三通换向阀3的第一端和第三端导通，即系统利用压风气源1的压风流量驱动气动风机9工作。当压风气源1气源不足或出现故障时，将第一三通换向阀3切换到第二端和第三端导通状态，即系统利用压缩空气气源2的压风流量驱动气动风机9工作。
Claims (4)
1.一种无源压风蓄冰系统，其特征在于包括：压风气源（1）、压缩空气气源（2）、第一三通换向阀（3）、控制阀（4）、除尘过滤器（5）、回热除湿器（6）、涡流管制冷箱（7）、蓄冰箱（8）、气动风机（9），
上述蓄冰箱（8）内布置有蓄冰换热器（10）和融冰换热器（11）；蓄冰箱（8）具有回风口、送风口和冷凝水出口；
上述回热除湿器（6）由壳体（6-1）和安装于壳体内的回热盘管（6-2）组成，上述壳体（6-1）布置有压风进气口、压风出气口、回热入口、回热出口、冷凝水出口；其中压风进气口、压风出气口、冷凝水出口直接与壳体（6-1）内部空间相连，其中回热入口和回热出口直接与回热盘管（6-2）相连；
上述涡流管制冷箱（7）由若干涡流管并联而成；涡流管制冷箱（7）具有压风进气口、冷气出口、热气出口；
压风气源（1）出口通过控制阀（4）与除尘过滤器（5）入口相连，除尘过滤器（5）出口与回热除湿器（6）的压风进气口相连；回热除湿器（6）的压风出气口与涡流管制冷箱（7）的压风进气口相连；涡流管制冷箱（7）的冷气出口与蓄冰换热器（10）的入口相连，涡流管制冷箱（7）的热气出口与外界相连；蓄冰换热器（10）的出口与回热除湿器（6）的回热入口相连，回热除湿器（6）的回热出口与外界相连；
除尘过滤器（5）的出口还与第一三通换向阀（3）的第一端相连，压缩空气气源（2）与第一三通换向阀（3）的第二端相连，气动风机（9）与第一三通换向阀（3）第三端相连；气动风机（9）安装在所述蓄冰箱（8）的送风口；
上述气动风机（9）产生负压抽吸室内暖空气从蓄冰箱（8）的回风口进入蓄冰箱（8）的融冰换热器（11），实现蓄冰箱（8）的融冰过程，同时融冰吸热过程将流经蓄冰箱（8）的融冰换热器（11）内的湿热空气降温除湿成干冷空气，所冷凝出的冷凝水通过蓄冰箱（8）的冷凝水出口排放，最后冷空气从送风口由气动风机（9）吹出对室内进行供冷。
2.权利要求1所述无源压风蓄冰系统，其特征在于：上述气动风机（9）由两个气动风机通过第二三通换向阀（12）连接。
3.权利要求1所述无源压风蓄冰系统，其特征在于：上述融冰换热器（11）包括以融冰为目的、各种气体换热通道或液体换热通道类型的换热器形式。
4.利用权利要求1所述无源压风蓄冰系统的蓄冰方法，其特征在于包括以下过程：
系统进行蓄冰时：关闭第一三通换向阀（3），打开控制阀（4）调节压风气源（1）的压风流量，压风经过除尘过滤器（5）的除尘过滤作用后，进入回热除湿器（6）的壳体（6-1）内与回热盘管（6-2）进行换热，达到降温除湿的预冷目的；降温除湿后的压风经过涡流管制冷箱（7）变成冷气，进入蓄冰箱（8）内的蓄冰换热器（10）进行制冰、降温、蓄冰过程，蓄冰换热器（10）内吸热升温后的气体返回到回热除湿器（6）的回热盘管（6-2）；
系统进行融冰时：利用第一三通换向阀（3）切换控制压风气源（1）或者压缩空气气源（2）的压风流量驱动气动风机（9），产生负压抽吸室内暖空气从蓄冰箱（8）的回风口进入蓄冰箱（8）的融冰换热器（11），实现蓄冰箱（8）的融冰过程，同时融冰吸热过程将流经蓄冰箱（8）的融冰换热器（11）的湿热空气降温除湿成干冷空气，最后由气动风机（9）从送风口吹出对室内进行供冷，如此循环可实现整个室内空气的冷却及除湿循环，到达对密闭空间的制冷除湿目的。
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Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN103758556B (zh) * | 2014-01-24 | 2016-08-17 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 矿井紧急避险设施制冷总成 |
| CN103982215B (zh) * | 2014-04-15 | 2016-01-27 | 南京航空航天大学 | 救生舱/避难硐室用无源压风制冷净化系统及工作方法 |
| CN104033179A (zh) * | 2014-06-10 | 2014-09-10 | 北京中煤矿山工程有限公司 | 一种避难硐室用蓄冰空调系统 |
| CN110567211A (zh) * | 2019-10-14 | 2019-12-13 | 广东腾源蓄冷节能科技有限公司 | 一种蓄冰装置及其利用空气温度化冰 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB452502A (en) * | 1934-11-16 | 1936-08-17 | Edmund Paul Jerrard | Improvements in apparatus for the cooling of air in mines |
| CN101825000A (zh) * | 2010-04-27 | 2010-09-08 | 河南城建学院 | 煤矿井下可移动式救生舱舱内生存环境控制系统 |
| CN201835865U (zh) * | 2010-10-15 | 2011-05-18 | 中平能化集团机械制造有限公司 | 可移动式矿用救生系统常态制冷系统 |
| CN201835864U (zh) * | 2010-10-14 | 2011-05-18 | 中平能化集团机械制造有限公司 | 可移动式矿用救生系统 |
| CN202402066U (zh) * | 2011-12-31 | 2012-08-29 | 安徽山河矿业装备股份有限公司 | 一种救生舱或避难硐室压风与压缩空气自动切换装置 |
| CN202928000U (zh) * | 2012-11-23 | 2013-05-08 | 微山安泰救生设备有限公司 | 机械制冷装置 |
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2013
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB452502A (en) * | 1934-11-16 | 1936-08-17 | Edmund Paul Jerrard | Improvements in apparatus for the cooling of air in mines |
| CN101825000A (zh) * | 2010-04-27 | 2010-09-08 | 河南城建学院 | 煤矿井下可移动式救生舱舱内生存环境控制系统 |
| CN201835864U (zh) * | 2010-10-14 | 2011-05-18 | 中平能化集团机械制造有限公司 | 可移动式矿用救生系统 |
| CN201835865U (zh) * | 2010-10-15 | 2011-05-18 | 中平能化集团机械制造有限公司 | 可移动式矿用救生系统常态制冷系统 |
| CN202402066U (zh) * | 2011-12-31 | 2012-08-29 | 安徽山河矿业装备股份有限公司 | 一种救生舱或避难硐室压风与压缩空气自动切换装置 |
| CN202928000U (zh) * | 2012-11-23 | 2013-05-08 | 微山安泰救生设备有限公司 | 机械制冷装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 密闭空间无源环境控制系统的设计与研究;周年勇;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20130215(第2期);全文 * |
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150701 Termination date: 20210527 |