CN108194122B - 矿用风动式降温系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种矿用风动式降温系统，中空转管的两端分别铰接支撑座，中空转管上固定连接若干个中空旋转刮板，中空转管的一端开设出液口，中空转管的另一端开设回气口，中空转管的中间位置设置挡板，出液口、回气口均连接中空旋转刮板；风机的出风口连接风筒，中空转管和中空旋转刮板位于风筒内，风筒内的风流可推动中空旋转刮板旋转，中空转管的一端经管路连接液态二氧化碳储存罐，液态二氧化碳储存罐经管路依次连接冷凝器、气体压缩泵、气态二氧化碳脱水罐和气态二氧化碳集气罐，气态二氧化碳集气罐经管路连接中空转管的另一端。本发明的有益效果：结构简单，操作方便，成本投入较低，无毒无害，换热效率高，可回收循环利用，降温效果好。
Description
技术领域
本发明涉及矿用降温设备技术领域，特别是涉及一种矿用风动式降温系统。
背景技术
随着矿井开采深度的不断增加，井下工作地点的环境温度越来越高，高温环境导致工人的工作效率下降，身体健康受到危害，同时也使井下机电设备的使用寿命降低，并由此带来了严重安全隐患。矿井热害治理主要技术分为非机械制冷技术和机械制冷技术。实际生产中一般视情况单独使用或者结合使用来改善工作环境。
非机械制冷技术:尽量降低矿井内的散热量，优化通风方式、增加风量以增加风流带出围岩放热量的能力，减少风流升温幅度，是非机械降温技术的最佳方式。一般表现在优化通风系统与风机设备上，但是风量过大容易造成扬尘。
机械制冷技术：利用空调技术，比如现在的水冷却、冰冷却。水冷却利用冷却水雾化通过风机吹入工作面后进行降温；冰冷却一般需要在井上建立冰站，然后利用管道将制好的的冰块通过管道运输到井下的蓄冰池，再通过管道运到工作面，通过风机吹冰进入工作面降温，但是这种方法容易导致工作面的湿度加大，更加不利于散热。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿用风动式降温系统，解决目前矿井工作面降温效果不理想的问题。
本发明提供一种矿用风动式降温系统，矿用风动式降温系统包括降温装置、风机、风筒、液态二氧化碳储存罐、冷凝器、气体压缩泵、气态二氧化碳脱水罐和气态二氧化碳集气罐；降温装置包括支撑座、中空转管和中空旋转刮板，中空转管的两端分别铰接支撑座，中空转管上固定连接若干个中空旋转刮板，中空转管的一端侧壁开设有出液口，中空转管的另一端侧壁开设有回气口，中空转管的中间位置设置有挡板，出液口、回气口均连接中空旋转刮板；风机的出风口连接风筒，中空转管和中空旋转刮板位于风筒内，风筒内的风流可推动中空旋转刮板旋转，中空转管的一端经管路连接液态二氧化碳储存罐，液态二氧化碳储存罐经管路依次连接冷凝器、气体压缩泵、气态二氧化碳脱水罐和气态二氧化碳集气罐，气态二氧化碳集气罐经管路连接中空转管的另一端。
进一步的，中空转管的一端与液态二氧化碳储存罐之间的管路上设置有节流阀，中空转管的另一端与气态二氧化碳集气罐之间的管路上设置有流量计。
进一步的，矿用风动式降温系统还包括控制单元，控制单元分别信号连接节流阀和流量计。
进一步的，降温装置还包括套筒，支撑座、中空转管和中空旋转刮板均设置于套筒内，套筒的两端分别连接风筒。
进一步的，中空旋转刮板内的两端均设置有与中空转管连接的中空支管，中空支管上均匀开设有若干个开口。
进一步的，中空旋转刮板的外形呈流线型。
进一步的，所述风机为轴流风机。
与现有技术相比，本发明的矿用风动式降温系统具有以下特点和优点：
1、本发明的矿用风动式降温系统，结构简单，操作方便，成本投入较低；
2、本发明的矿用风动式降温系统，降温介质采用液态二氧化碳制冷，本身无毒无害，且其汽化热与比热容相对较高，换热效率高，降温效果好，能够回收循环利用，且避免工作面湿度增大；
3、本发明的矿用风动式降温系统，中空旋转刮板随着风筒中风流旋转，实现动态换热，换热效率提高。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中矿用风动式降温系统的布置图；
图2为本发明实施例1中降温装置的结构示意图；
图3为本发明实施例1中中空转管的结构示意图；
图4为本发明实施例1中中空转管及中空支管的结构示意图；
图5为本发明实施例2中降温装置处的布置图；
其中，11、轴流风机,12、风筒，2、液态二氧化碳储存罐，31、中空转管，311、出液口，312、回气口，313、挡板，32、中空旋转刮板，321、中空支管，322、开口，33、支撑座，34、套筒，4、气态二氧化碳集气罐，5、气态二氧化碳脱水罐，6、气体压缩泵，7、冷凝器，81、节流阀，82、流量计，83、控制单元，9、管路。
具体实施方式
实施例1
如图1至图4所示，本实施例提供一种矿用风动式降温系统，其中，降温装置包括支撑座33、中空转管31和中空旋转刮板32，中空转管31的两端分别铰接支撑座33，中空转管31上固定连接若干个中空旋转刮板32，中空旋转刮板32的外形呈流线型。中空转管31的一端侧壁开设有出液口311，中空转管31的另一端侧壁开设有回气口312。中空转管31的中间位置设置有挡板313，流入液态二氧化碳先冲击到挡板313处，再折弯经中空转管31侧壁上的出液口311进入中空旋转刮板32，避免液态二氧化碳直接流入中空旋转刮板32未能有效气化吸热就流出，以提高换热效率。出液口311、回气口312均连接中空旋转刮板32，液态二氧化碳从中空转管31的一端进入，从出液口311进入中空旋转刮板32的过程中汽化吸热变为气态二氧化碳，气态二氧化碳经回气口312从中空转管31的另一端流出。更优的，在中空旋转刮板32内的两端均设置有中空支管321，中空支管321与中空转管31连接，具体的，靠近出液口311的中空支管321与出液口311连接，靠近回气口312的中空支管321与回气口312连接，中空支管321上均匀开设有若干个开口322。液态二氧化碳可以从中空支管321上的开口322均匀地进入中空旋转刮板32，且从中空支管321上的开口322进入中空支管321并从回气口312流出，如此，使中空旋转刮板32表面降温均匀。
本实施例的矿用风动式降温系统，其采用轴流风机11，轴流风机11的出风口连接风筒12。将降温装置中的中空转管31和中空旋转刮板32放置于风筒12内，支撑座33架设在风筒12的两侧，风筒12内的风流可推动中空旋转刮板32旋转。中空转管31的一端经管路9连接液态二氧化碳储存罐2，液态二氧化碳储存罐2经管路依次连接冷凝器7、气体压缩泵6、气态二氧化碳脱水罐5和气态二氧化碳集气罐4，气态二氧化碳集气罐4经管路9连接中空转管9的另一端。
本实施例的矿用风动式降温系统，中空转管31的一端与液态二氧化碳储存罐2之间的管路9上设置有节流阀81，中空转管31的另一端与气态二氧化碳集气罐4之间的管路9上设置有流量计82，控制单元83(如单片机)分别信号连接节流阀81和流量计82。节流阀81控制着整个系统的反应速度，由节流阀81控制液态二氧化碳的流出速度，倘若节流阀81的开度过大，液态二氧化碳流速过大，汽化以后生成大量的二氧化碳气体，体积膨胀过快可能会导致管路9爆裂，所以不能太快；倘若节流阀81的开度过小，液态二氧化碳流速过小，则会影响降温效果。因此，通过控制单元83根据流量计82反馈的气态二氧化碳的流量，自动控制节流阀81的开度。
本实施例的矿用风动式降温系统，其工作过程如下：先往气态二氧化碳集气罐4中充入足够的纯净的气态二氧化碳，通过气态二氧化碳集气罐4上的控制阀来调节输出的气态二氧化碳的流量。输出的气态二氧化碳通过气态二氧化碳脱水罐5进行脱水干燥处理，以避免二氧化碳在液化时水结冰堵塞管路9，要满足二氧化碳产品水分≤20ppm的质量标准。纯二氧化碳只要保持压力为2.3Mpa、温度为-19°就能液化，通过气体压缩泵6将气态二氧化碳进行加压处理，为了避免二氧化碳气体不够纯，故而将二氧化碳经过二级加压至3Mpa，气体压缩泵6上有安全阀和压力表，以随时控制二氧化碳的压力。加压后的二氧化碳通过冷凝器7使其温度降低至-19°液化成低温的液态二氧化碳，并将低温的液态二氧化碳输送到液态二氧化碳储存罐2中，最后通过节流阀81控制通过管路9进入到降温装置的中空转管31、中空旋转刮板32。中空旋转刮板32被风筒12中风流推动旋转，中空旋转刮板32随着风速大小自动调整转速，以达到不同的换热效果。中空旋转刮板32的外形呈流线型，在增大换热面积的同时尽量减少风阻。中空旋转刮板32与风流充分接触，中空旋转刮板32与风流之间实现动态换热，实现高效的换热，降低风流的温度，较低温度的风流从风筒1吹出进入工作面，以降低工作面温度。汽化的二氧化碳再经管路9进入气态二氧化碳集气罐4，回收循环利用。
本实施例的矿用风动式降温系统，结构简单，操作方便，成本投入较低；降温介质采用液态二氧化碳制冷，本身无毒无害，且其汽化热与比热容相对较高，换热效率高，降温效果好，能够回收循环利用，且避免工作面湿度增大；中空旋转刮板32随着风筒12中风流旋转，实现动态换热，换热效率提高。
实施例2
如图5所示，本实施例与实施例1的区别之处在于，降温装置还包括套筒34，支撑座33、中空转管31和中空旋转刮板32均设置于套筒34内，套筒34的两端分别连接风筒12。如此，方便地将降温装置接入风筒12中，提供整个系统的安装效率。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种矿用风动式降温系统，其特征在于：矿用风动式降温系统包括降温装置、风机、风筒、液态二氧化碳储存罐、冷凝器、气体压缩泵、气态二氧化碳脱水罐和气态二氧化碳集气罐；降温装置包括支撑座、中空转管和中空旋转刮板，中空转管的两端分别铰接支撑座，中空转管上固定连接若干个中空旋转刮板，中空转管的一端侧壁开设有出液口，中空转管的另一端侧壁开设有回气口，中空转管的中间位置设置有挡板，出液口、回气口均连接中空旋转刮板；风机的出风口连接风筒，中空转管和中空旋转刮板位于风筒内，风筒内的风流可推动中空旋转刮板旋转，中空旋转刮板内的两端均设置有与中空转管连接的中空支管，中空支管上均匀开设有若干个开口；中空转管的一端经管路连接液态二氧化碳储存罐，液态二氧化碳储存罐经管路依次连接冷凝器、气体压缩泵、气态二氧化碳脱水罐和气态二氧化碳集气罐，气态二氧化碳集气罐经管路连接中空转管的另一端；
其中液态二氧化碳从中空转管的一端进入，从出液口进入中空旋转刮板的过程中汽化吸热变为气态二氧化碳，气态二氧化碳经回气口从中空转管的另一端流出；靠近出液口的中空支管与出液口连接，靠近回气口的中空支管与回气口连接，液态二氧化碳从中空支管上的开口均匀地进入中空旋转刮板，且从中空支管上的开口进入中空支管并从回气口流出。
2.根据权利要求1所述的矿用风动式降温系统，其特征在于：中空转管的一端与液态二氧化碳储存罐之间的管路上设置有节流阀，中空转管的另一端与气态二氧化碳集气罐之间的管路上设置有流量计。
3.根据权利要求2所述的矿用风动式降温系统，其特征在于：矿用风动式降温系统还包括控制单元，控制单元分别信号连接节流阀和流量计。
4.根据权利要求1所述的矿用风动式降温系统，其特征在于：降温装置还包括套筒，支撑座、中空转管和中空旋转刮板均设置于套筒内，套筒的两端分别连接风筒。
5.根据权利要求1所述的矿用风动式降温系统，其特征在于：中空旋转刮板的外形呈流线型。
6.根据权利要求1所述的矿用风动式降温系统，其特征在于：所述风机为轴流风机。
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Granted publication date: 20191210 Termination date: 20211214 |
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