CN104005783A - 一种矿用气动制冷装置与方法 - Google Patents

Abstract

矿用气动制冷装置与方法，采用蒸汽压缩制冷，由压缩机气马达驱动制冷压缩机工作，制冷剂经过制冷压缩机后压缩至高温高压状态，进入冷凝换热器，通过风扇气马达驱动风扇，通过风冷将经过冷凝器的高温高压气态制冷剂冷凝为液态，高压液态制冷剂经过储液罐、干燥过滤器进入节流膨胀阀，经过节流膨胀，低压低温的制冷剂进入板式换热器，带走同样经过板式换热器的载冷剂的热量，吸热后的制冷剂经气液分离器返回制冷压缩机，完成一个工作循环。

Description

一种矿用气动制冷装置与方法

技术领域

本发明涉及一种避难硐室用蓄冰空调系统的气动制冷装置与方法，可用于矿井井下避难硐室的蓄冰制冷，也可应用于矿井局部降温，属于矿业安全与暖通制冷领域。

背景技术

目前使用的煤矿避难硐室降温方法主要有电力空调降温、电动蓄冰空调降温、液态二氧化碳降温、相变材料降温及通风降温等五种。

其中电力空调降温及电动蓄冰空调降温均使用电力驱动蒸汽压缩制冷，优点是制冷功率大、效率高，缺点是在井下特别是避难硐室的特殊环境中，使用电力一方面带来蓄电容量的问题，一方面在防爆安全方面存在隐患。液态二氧化碳降温、相变材料降温及通风降温三种方法制冷功率明显小于蒸汽压缩制冷，其中液态二氧化碳降温由于气瓶压力较高存在安全隐患，相变材料降温对硐室温度有严格的要求且换热系数很低，通风降温需要保证压风管路在灾害情况下正常使用。

蒸汽压缩制冷循环相比液态二氧化碳降温、相变材料降温及通风降温而言具有制冷功率大、效率高、受环境温度影响小、安全保护功能完备等优点，如能将电力驱动蒸汽压缩制冷改进为气动驱动蒸汽压缩制冷，将大大降低安全隐患，简化蓄电池等硐室内的配置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种结构简单，具有安全保护与温控功能的矿用气动制冷装置与方法。

本发明提供一种矿用气动制冷装置与方法，采用蒸汽压缩制冷，其特征在于，包括压缩机气马达、风扇气马达、风扇、制冷压缩机、冷凝换热器、板式换热器、储液罐、干燥过滤器、节流膨胀阀、气液分离器，其中，由所述压缩机气马达驱动制冷压缩机工作，置于所述制冷装置中的制冷剂经过制冷压缩机后压缩至高温高压状态，进入冷凝换热器，通过风扇气马达驱动风扇，通过风冷将经过冷凝器的高温高压气态制冷剂冷凝为液态，高压液态制冷剂经过储液罐、干燥过滤器进入节流膨胀阀，经过节流膨胀，低压低温的制冷剂进入板式换热器，带走同样经过板式换热器的载冷剂的热量，吸热后的制冷剂经气液分离器返回制冷压缩机，完成一个工作循环。

根据上述矿用气动制冷装置与方法，其特征在于，所述载冷剂通过水泵气马达驱动水泵强制循环，工作时，通过水泵泵送载冷剂进入板式换热器换热，温度降低后排出。

根据上述矿用气动制冷装置与方法，其特征在于，还包括机组安全保护系统，通过所述机组安全保护系统，实现机组低压保护、高压保护、高温保护。

根据上述矿用气动制冷装置与方法，其特征在于，还包括机组温控系统，通过所述机组温控系统，具有当机组中的蓄冰箱内温度高于-5℃时装置自动启动运行制冷、当所述蓄冰箱内温度低于-10℃时装置自动停机以节省能源的温控功能。

具体来说，本发明的矿用气动制冷装置包括水泵气马达1、回液截止阀2、进液截止阀3、水泵4、板式换热器5、气液分离器6、制冷压缩机7、第一压力阀8、第二压力阀9、机组安全保护系统10、温控阀11、机组温控系统12、壳体13、油分离器14、冷凝换热器15、风扇16、风扇气马达17、储液罐18、压缩机气马达19、干燥过滤器20、节流膨胀阀21等。

本发明的矿用气动制冷装置采用蒸汽压缩制冷，由压缩机气马达19驱动制冷压缩机7工作，制冷剂经过制冷压缩机后压缩至高温高压状态，经紫铜管送至油分离器14，除去制冷剂中溶解的润滑油后进入冷凝换热器15，通过风扇气马达17驱动风扇16，通过风冷将经过冷凝器的高温高压气态制冷剂冷凝为液态并将制冷剂携带的部分热量排至当地大气，高压液态制冷剂经过储液罐18、干燥过滤器20进入节流膨胀阀21，经过节流膨胀，低压低温的制冷剂进入板式换热器5，带走同样经过板式换热器的载冷剂的热量，吸热后的制冷剂经气液分离器6返回制冷压缩机7，完成一个工作循环。

载冷剂通过水泵气马达1驱动水泵4强制循环，工作时，打开载冷剂管路上的进液截止阀3、回液截止阀2，通过水泵4泵送载冷剂进入板式换热器5换热，温度降低后排出。

本发明的矿用气动制冷装置采用气马达驱动各工作部件，具有安全保护与温控功能。第一压力阀8装在制冷压缩机7低压侧紫铜管上，第二压力阀9、温控阀11装在制冷压缩机7高压侧紫铜管上，第一压力阀8、第二压力阀9、温控阀11与机组安全保护系统10连接，实现机组低压保护、高压保护、高温保护。当制冷压缩机7排气侧温度或压力过高时，或制冷压缩机7吸气侧压力过低时，机组能够自动停机并发出故障报警。通过机组温控系统12，能够实现当机组中的蓄冰箱内温度高于-5℃时装置自动启动运行制冷、当蓄冰箱内温度低于-10℃时装置自动停机以节省能源的温控功能。

其中，机组实际上指的就是所述的矿用气动制冷装置，为了陈述方便而使用该术语。

其中，蓄冰箱是用于承放载冷剂的容器，与回液截止阀2、进液截止阀3相连，可由任意盛放载冷剂的容器替代，工作时，载冷剂在回液截止阀2、进液截止阀3、水泵4、板式换热器5等组成的载冷剂回路中流动。

技术效果：

根据本发明，本发明的矿用气动制冷装置与方法采用矿井压风作为动力，本质安全，且压风做功后温度降低排至气动制冷装置内，有利于提高压缩蒸汽制冷循环的效率，特别是气动制冷装置与方法中采用全气动系统实现温控自动启停机组及安全保护功能，突破了技术瓶颈。有效的解决了现有技术安全隐患大、需配置蓄电池等配套设备、成本过高的缺点，是解决避难硐室空气调节问题的理想技术，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的实例结构示意图。

图中：1-水泵气马达；2-回液截止阀；3-进液截止阀；4-水泵；5-板式换热器；6-气液分离器；7-制冷压缩机；8-第一压力阀；9-第二压力阀；10-机组安全保护系统；11-温控阀；12-机组温控系统；13-壳体；14-油分离器；15-冷凝换热器；16-风扇；17-风扇气马达；18-储液罐；19-压缩机气马达；20-干燥过滤器；21-节流膨胀阀。

具体实施方式

下面参照附图结合具体实施例对本发明作出进一步说明。

如图1所示，本发明的矿用气动制冷装置包括水泵气马达1、回液截止阀2、进液截止阀3、水泵4、板式换热器5、气液分离器6、制冷压缩机7、第一压力阀8、第二压力阀9、机组安全保护系统10、温控阀11、机组温控系统12、壳体13、油分离器14、冷凝换热器15、风扇16、风扇气马达17、储液罐18、压缩机气马达19、干燥过滤器20、节流膨胀阀21等。

所述的矿用气动制冷装置采用矿井压风驱动，利用蒸汽压缩制冷循环制冷，具有安全保护功能与自动温控功能。所述的压缩机气马达19驱动制冷压缩机7工作，制冷剂经过制冷压缩机后压缩至高温高压状态，经紫铜管送至油分离器14，除去制冷剂中溶解的润滑油后进入冷凝换热器15，通过风扇气马达17驱动风扇16，通过风冷将经过冷凝器的高温高压气态制冷剂冷凝为液态并将制冷剂携带的部分热量排至当地大气，高压液态制冷剂经过储液罐18、干燥过滤器20进入节流膨胀阀21，经过节流膨胀，低压低温的制冷剂进入板式换热器5，带走同样经过板式换热器的载冷剂的热量，吸热后的制冷剂经气液分离器6返回制冷压缩机7，完成一个工作循环。

所述的水泵气马达1驱动水泵4强制载冷剂循环，工作时，打开载冷剂管路上的进液截止阀3、回液截止阀2，通过水泵4泵送载冷剂进入板式换热器5换热，温度降低后排出。

所述的第一压力阀8装在制冷压缩机7低压侧紫铜管上，第二压力阀9、温控阀11装在制冷压缩机7高压侧紫铜管上，第一压力阀8、第二压力阀9、温控阀11与机组安全保护系统10连接，实现机组低压保护、高压保护、高温保护。当制冷压缩机7排气侧温度或压力过高时，或制冷压缩机7吸气侧压力过低时，机组能够自动停机并发出故障报警。通过机组温控系统12，能够实现当蓄冰箱内温度高于-5℃时装置自动启动运行制冷、当蓄冰箱内温度低于-10℃时装置自动停机以节省能源的温控功能。

其中，机组实际上指的就是所述的矿用气动制冷装置，为了陈述方便而使用该术语。

其中，蓄冰箱是用于承放载冷剂的容器，与回液截止阀2、进液截止阀3相连，可由任意盛放载冷剂的容器替代，工作时，载冷剂在回液截止阀2、进液截止阀3、水泵4、板式换热器5等组成的载冷剂回路中流动。

以上根据实施例对本发明作出了详细描述，然而，所述描述是例示性的，本发明不仅仅限于实施例中，本领域技术人员完全能够根据本发明教导而对其作出各种形式的替换或者变更，在不脱离本发明宗旨和精神的前提下，凡是对本发明作出的各种变更及修饰均视为本发明所涵盖的内容，均落入所附权利要求的范围之内。

Claims (8)

1.一种矿用气动制冷装置，采用蒸汽压缩制冷，其特征在于，包括压缩机气马达、风扇气马达、风扇、制冷压缩机、冷凝换热器、板式换热器、储液罐、干燥过滤器、节流膨胀阀、气液分离器，其中，由所述压缩机气马达驱动制冷压缩机工作，置于所述制冷装置中的制冷剂经过制冷压缩机后压缩至高温高压状态，进入冷凝换热器，通过风扇气马达驱动风扇，通过风冷将经过冷凝器的高温高压气态制冷剂冷凝为液态，高压液态制冷剂经过储液罐、干燥过滤器进入节流膨胀阀，经过节流膨胀，低压低温的制冷剂进入板式换热器，带走同样经过板式换热器的载冷剂的热量，吸热后的制冷剂经气液分离器返回制冷压缩机，完成一个工作循环。

2.如权利要求1所述矿用气动制冷装置，其特征在于，所述载冷剂通过水泵气马达驱动水泵强制循环，工作时，通过水泵泵送载冷剂进入板式换热器换热，温度降低后排出。

3.如权利要求1所述矿用气动制冷装置，其特征在于，还包括机组安全保护系统，实现机组低压保护、高压保护、高温保护。

4.如权利要求1所述矿用气动制冷装置，其特征在于，还包括机组温控系统，具有当机组中的蓄冰箱内温度高于-5℃时装置自动启动运行制冷、当所述蓄冰箱内温度低于-10℃时装置自动停机以节省能源的温控功能。

5.一种矿用气动制冷方法，采用蒸汽压缩制冷，其特征在于，由压缩机气马达驱动制冷压缩机工作，制冷剂经过制冷压缩机后压缩至高温高压状态，进入冷凝换热器，通过风扇气马达驱动风扇，通过风冷将经过冷凝器的高温高压气态制冷剂冷凝为液态，高压液态制冷剂经过储液罐、干燥过滤器进入节流膨胀阀，经过节流膨胀，低压低温的制冷剂进入板式换热器，带走同样经过板式换热器的载冷剂的热量，吸热后的制冷剂经气液分离器返回制冷压缩机，完成一个工作循环。

6.如权利要求5所述矿用气动制冷方法，其特征在于，载冷剂通过水泵气马达驱动水泵强制循环，工作时，通过水泵泵送载冷剂进入板式换热器换热，温度降低后排出。

7.如权利要求5所述矿用气动制冷方法，其特征在于，还包括机组安全保护系统，通过所述机组安全保护系统实现机组低压保护、高压保护、高温保护。

8.如权利要求5所述矿用气动制冷方法，其特征在于，还包括机组温控系统，通过所述机组温控系统，当机组中的蓄冰箱内温度高于-5℃时装置自动启动运行制冷、当所述蓄冰箱内温度低于-10℃时装置自动停机以节省能源。