CN113586124B - 一种矿用气动智能履带式制冷装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种矿用气动智能履带式制冷装置及方法,涉及制冷设备技术领域,该矿用气动智能履带式制冷装置,包括箱体和至少两个安装于箱体底部的履带,所述箱体的内部安装有气动马达,所述气动马达的输出端通过减速器安装有压缩机和发电机,所述压缩机的外表面安装有低压表、高压表和温度表;将气动马达的进气端与井下巷道中的压风管道进行连接,以压风管道内部的压缩空气为动力源驱动气动马达进而驱动压缩机,避免再另接一套水系统用大量的水进行散热导致废水过多增加施工人员的工作量,不仅避免了水电及人力资源的浪费,而且该制冷装置整体没有强电设备能够大大增强施工人员在井下使用的安全性,达到了节约能源和安全性高的目的。
Description
技术领域
本发明涉及制冷设备技术领域,具体是一种矿用气动智能履带式制冷装置及方法。
背景技术
随着矿井开采深度的逐年增加,以及开采机械化水平的不断提高,井下机械设备和地热散热显著增加,高温矿井越来越多。矿井高温热害问题也越来越严重,成为与矿井瓦斯、煤尘、矿压、水、火五大灾害并列的六大灾害之一,不仅危害井下作业人员的身心健康,还严重制约着深部煤炭资源的有效开采。
目前,在矿井热害治理技术中,主要采用机械制冷空调系统,其能有效降低矿井采掘工作面温度,但其存在投资大、能耗高、设备占用空间大、结构复杂、维护工作量大、战线长导致冷热不均等问题,且井下高温高湿的工作环境,普通的电动制冷设备在井下无法正常使用,强电设备安全要求高,存在安全隐患,尤其是在需要局部制冷的工作场合,目前还没有相适宜的可移动的、便捷的智能设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿用气动智能履带式制冷装置及方法,旨在解决现有技术中的矿用气动智能履带式制冷装置不够节能且安全性不够高的问题。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:所述矿用气动智能履带式制冷装置,包括箱体和至少两个安装于箱体底部的履带,所述箱体的内部安装有气动马达,所述气动马达的输出端通过减速器安装有压缩机和发电机,所述压缩机的外表面安装有低压表、高压表和温度表,所述压缩机的进气端连接有第二干燥瓶,所述压缩机的排气端安装有油分离器,所述油分离器远离压缩机的一端安装有预冷机,所述气动马达的进气端安装有用于控制其进风量的第一电磁阀,所述第一电磁阀远离气动马达的一端安装有五通管,所述五通管的其中两端分别通过第一截止阀和第二截止阀安装有第一导气管和第二导气管,所述五通管的其中一端通过总电磁阀与井下巷道中的压风管道进行连接,所述五通管的另外一端安装有对履带进行控制的第二电磁阀,所述气动马达的排气端通过第三导气管与预冷机连接,所述预冷机的一端安装有冷凝器,所述冷凝器出液端依次安装有储液瓶、第一干燥瓶、第一连接管和膨胀阀,所述膨胀阀远离第一连接管的一端安装有蒸发器,所述第二干燥瓶远离压缩机的一端安装有气液分离器,所述气液分离器的排气端和进液端分别与压缩机和蒸发器相互连接,所述油分离器的外表面安装有避震管,所述避震管的一端与压缩机固定连接,所述第一连接管的内部安装有第三电磁阀和视液镜,所述发电机的输出端安装有用于存储电力的蓄电瓶,所述蓄电瓶的输出端安装有用于控制电磁阀和截止阀工作状态及启动蒸发器自清洁功能的 PLC 控制系统,所述蒸发器的外表面安装有为PLC控制系统提供数据支持的感温探头。
为了使得本发明具有增强散热的作用,本发明的进一步的技术方案为,所述冷凝器和蒸发器的内部分别安装有用于对其进行散热的壁式防爆排吸气动风机和轴流风机。
为了使得本发明具有加强散热的作用,本发明的进一步的技术方案为,所述第一导气管和第二导气管的出气端分别与轴流风机和壁式防爆排吸气动风机的位置相对应。
为了使得本发明具有便于遥控及数据记录的作用,本发明的进一步的技术方案为,所述 PLC 控制系统安装有用于远端遥控的 5G 模块。
为了使得本发明具有便于操作的作用,本发明的进一步的技术方案为,所述 PLC控制系统安装有用于显示其工作状态的显示屏,所述 PLC 控制系统安装有用于操作的按键。
为了使得本发明具有便于蒸发器自检除尘的作用,本发明的进一步的技术方案为,所述蒸发器的进风口处安装有设置第一风压表、第一风温表和第一风速表,所述蒸发器出风口处安装有第二风压表、第二风温表和第二风速表。
一种上述的矿用气动智能履带式制冷装置的制冷方法,包括以下步骤:
步骤一:将与气动马达相连接的五通管的其中一端与井下巷道中的压风管道进行连接,使压风管道内部的压缩空气驱动气动马达;
步骤二:气动马达通过减速器对压缩机和发电机进行驱动;
步骤三:压缩机将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态并送至冷凝器的换热管进行冷却,同时发电机将所产生的电能存储蓄电瓶的内部;
步骤四:冷凝器将高温高压的气态制冷剂冷却成为低温高压的液态制冷剂并输送至第一干燥瓶进行过滤与去湿;
步骤五:将过滤和去湿后的低温高压的液态制冷剂送至膨胀阀进行节流降压并输送至蒸发器;
步骤六:降压后低温低压的制冷剂在蒸发器中吸收热量成为汽态,并将其输送至气液分离器进行气液分离;
步骤七:气液分离后的气态制冷剂进入压缩机的内部继续压缩;
步骤八:重复步骤一至步骤七以进行持续制冷。
本发明的有益效果是:
1、通过将气动马达的进气端与井下巷道中的压风管道进行连接,以压风管道内部的压缩空气为动力源驱动气动马达进而驱动压缩机,且风管进风作为冷却冷凝器和蒸发器的介质,避免再另接一套水系统用大量的水进行散热导致废水过多增加施工人员的工作量,不仅避免了水电及人力资源的浪费,而且该制冷装置整体没有强电设备能够大大增强施工人员在井下使用的安全性,达到了节约能源和安全性高的目的。
2、通过在该制冷装置的内部设置 PLC 控制系统,并在五通管的其中一端设置总电磁阀与井下巷道中的压风管道进行连接,在第一连接管和膨胀阀之间设置第三电磁阀,在五通管的一端安装对履带进行控制的第二电磁阀,能够方便 PLC 控制系统根据温度变化情况控制其运行以节约能源,又在蒸发器的外表面设置感温探头,能够 PLC 控制系统控制设备在设定的范围和时间内无人员工作即进行停机保护,同样达到了节约能源的目的,体现了设计的合理性。
附图说明
图 1 是本发明的结构示意图。
图 2 是本发明的具体实施例中箱体的结构示意图。
图中:1-气动马达、2-减速器、3-压缩机、4-低压表、5-高压表、6-温度表、7-避震管、8-油分离器、9-预冷机、10-冷凝器、11-储液瓶、12-第一干燥瓶、13-视液镜、14-膨胀阀、15-蒸发器、16-气液分离器、17-第二干燥瓶、18-第一截止阀、19-第二截止阀、20-第一导气管、21-第二导气管、22-壁式防爆排吸气动风机、23-轴流风机、24-第三导气管、26-第一连接管、27-发电机、28-蓄电瓶、29- PLC控制系统、30-5G模块、31-显示屏、32-按键、33-总电磁阀、34-第一电磁阀、35-第三电磁阀、36-第一风压表、37-第一风温表、38-第一风速表、39-第二风压表、40-第二风温表、41-第二风速表、42-感温探头、43-第二电磁阀、44-履带、45-箱体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
如图 1-2 所示,一种矿用气动智能履带式制冷装置,包括箱体 45 和至少两个安装于箱体 45 底部的履带 44,制冷机通过控制指令履带动作到达指定地点后,履带可向外伸出增大支承面,以应对井下的复杂地面环境,防止侧翻,提高制冷装置作业稳定性,箱体1 的内部安装有气动马达 1,气动马达 1 的输出端通过减速器 2 安装有压缩机 3 和发电机 27,压缩机 3 的外表面安装有低压表 4、高压表 5 和温度表 6,压缩机3的进气端连接有第二干燥瓶17,压缩机3的排气端安装有油分离器8,油分离器 8 远离压缩机 3 的一端安装有预冷机 9,气动马达 1 的进气端安装有用于控制其进风量的第一电磁阀 34,第一电磁阀 34 远离气动马达1 的一端安装有五通管,五通管的其中两端分别通过第一截止阀 18 和第二截止阀 19 安装有第一导气管 20 和第二导气管 21,五通管的其中一端通过总电磁阀 33 与井下巷道中的压风管道进行连接,五通管的另外一端安装有对履带44进行控制的第二电磁阀 43,气动马达 1 的排气端通过第三导气管 24 连接有预冷机 9,预冷机 9 的一端安装有冷凝器 10,冷凝器 10 出液端依次安装有储液瓶 11、第一干燥瓶12、第一连接管 26 和膨胀阀 14,第三导气管 24 和第一连接管 26 相邻的部分进行绑扎以利用第三导气管 24 内的冷气给第一连接管 26 进行散热,且第三导气管 24 和第一连接管 2 均与预冷机 9 排气口的位置相对应,膨胀阀 14 远离第一连接管 26 的一端安装有蒸发器 15,第二干燥瓶 17 远离压缩机 3 的一端安装有气液分离器 16,气液分离器16 的排气端和进气端分别与压缩机3 和蒸发器 15 相互连接,油分离器 8 的外表面安装有避震管 7,避震管 7 的一端与压缩机 3 固定连接,能够通过避震管 7 对油分离器 8进行保护,第一连接管 26 的内部安装有第三电磁阀 35 和视液镜 13,能够方便使用者通过视液镜 13 观察第一连接管 26 内部的工作状况。
在本具体实施例中,通过将气动马达 1 的进气端与井下巷道中的压风管道进行连接,以压风管道内部的压缩空气为动力源驱动气动马达 1 进而驱动压缩机3,且风管进风作为冷却冷凝器 10 和蒸发器 15 的介质,避免再另接一套水系统用大量的水进行散热导致废水过多增加施工人员的工作量,不仅避免了水电及人力资源的浪费,而且该制冷装置整体没有强电设备能够大大增强施工人员在井下使用的安全性,达到了节约能源和安全性高的目的。
本发明的另一具体实施例中,冷凝器 10 和蒸发器 15 的内部分别安装有用于对其进行散热的壁式防爆排吸气动风机 22 和轴流风机 23,能够增强冷凝器 10 和蒸发器15 的散热能力。
具体的,第一导气管 20 和第二导气管 21 的出气端分别与轴流风机 23 和壁式防爆排吸气动风机 22 的位置相对应,能够进一步加强冷凝器 10 和蒸发器 15 的散热能力。
进一步的,发电机 27 的输出端安装有用于存储电力的蓄电瓶 28,蓄电瓶28的输出端安装有用于控制电磁阀和截止阀工作状态及启动蒸发器15自清洁功能的 PLC 控制系统 29,能够方便使用者根据需要添加不同模块,以实现机电一体化控制,通过在该制冷装置的内部设置 PLC 控制系统 29,并在五通管的其中一端设置总电磁阀 33 与井下巷道中的压风管道进行连接,在第一连接管 26 和膨胀阀 14 之间设置第三电磁阀,在五通管的一端安装对履带 44 进行控制的第二电磁阀 43,能够方便 PLC 控制系统 29 根据温度变化情况控制其运行以节约能源。
优选的,PLC 控制系统 29 安装有用于远端遥控的 5G 模块 30,能够方便使用者通过 5G 模块 30 对设备进行远程遥控以及对其运行数据进行全天候记录,实现资料存储和查看功能,以便得到详实可靠的数据,为机器的运行和维护提供第一手资料。
具体的,PLC 控制系统 29 安装有用于显示其工作状态的显示屏 31,PLC控制系统 29 安装有用于操作的按键 32,能够方便使用者观察 PLC 控制系统29 的控制情况。
进一步的,蒸发器 15 的进风口处安装有设置第一风压表 36、第一风温表37 和第一风速表 38,蒸发器 15 出风口处安装有第二风压表 39、第二风温表40 和第二风速表41,蒸发器 15 具有自清洁功能,PLC 控制系统 29 能够根据第一风压表 36、第一风温表37 和第一风速表 38 与第二风压表 39、第二风温表 40 和第二风速表 41 的数值变化使蒸发器 15 自检除尘以保持良好的工作状态。
优选的,蒸发器 15 的外表面安装有为 PLC 控制系统 29 提供数据支持的感温探头 42,在蒸发器 15 的外表面设置感温探头 42,能够 PLC 控制系统 29控制设备在设定的范围和时间内无人员工作即进行停机保护,同样达到了节约能源的目的。
一种上述的矿用气动智能履带式制冷装置的制冷方法,包括以下步骤:
步骤一:将与气动马达 1 相连接的五通管的其中一端与井下巷道中的压风管道进行连接,使压风管道内部的压缩空气驱动气动马达 1;
步骤二:气动马达 1 通过减速器 2 对压缩机 3 和发电机 27 进行驱动;
步骤三:压缩机 3 将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态并送至冷凝器10 的换热管进行冷却,同时发电机 27 将所产生的电能存储蓄电瓶 28 的内部;
步骤四:冷凝器 10 将高温高压的气态制冷剂冷却成为低温高压的液态制冷剂并输送至第一干燥瓶 12 进行过滤与去湿;
步骤五:将过滤和去湿后的低温高压的液态制冷剂送至膨胀阀 14 进行节流降压并输送至蒸发器 15;
步骤六:降压后低温低压的制冷剂在蒸发器 15 中吸收热量成为汽态,并将其输送至气液分离器 16 进行气液分离;
步骤七:气液分离后的气态制冷剂进入压缩机 3 的内部继续压缩;
步骤八:重复步骤一至步骤七以进行持续制冷。PLC 控制系统 29 可以根据感温探头 42 所感应到的温度变化情况控制电磁阀和截止阀的工作状态。
本发明的工作原理为:压风管道内部的压缩空气驱动气动马达 1,进而驱动压缩机 3 将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态,送至冷凝器 10 的换热管进行冷却,经冷却后变成低温高压的液态制冷剂进入第一干燥瓶 12 进行过滤与去湿,低温液态的制冷剂经膨胀阀 14(即节流部件)进行节流降压并输送至蒸发器 15,低温液态的制冷剂在蒸发器15 中吸收了热量后成为汽态,经气液分离器 16 进行气液分离,以确保进入压缩机 3 内部的制冷剂为汽态,然后再回到压缩机 3 继续压缩,如此循环以进行持续制冷。
需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。
对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种矿用气动智能履带式制冷装置,其特征是,包括箱体(45)和至少两个安装于箱体(45)底部的履带(44),所述箱体(45)的内部安装有气动马达(1),所述气动马达(1)的输出端通过减速器(2)安装有压缩机(3)和发电机(27),所述压缩机(3)的外表面安装有低压表(4)、高压表(5)和温度表(6),所述压缩机(3)的进气端连接有第二干燥瓶(17),所述压缩机(3)的排气端安装有油分离器(8),所述油分离器(8)远离压缩机(3)的一端安装有预冷机(9),所述气动马达(1)的进气端安装有用于控制其进风量的第一电磁阀(34),所述第一电磁阀(34)远离气动马达(1)的一端安装有五通管,所述五通管的其中两端分别通过第一截止阀(18)和第二截止阀(19)安装有第一导气管(20)和第二导气管(21),所述五通管的其中一端通过总电磁阀(33)与井下巷道中的压风管道进行连接,所述五通管的另外一端安装有对履带(44)进行控制的第二电磁阀(43),所述气动马达(1)的排气端通过第三导气管(24)与预冷机(9)连接,所述预冷机(9)的一端安装有冷凝器(10),所述冷凝器(10)出液端依次安装有储液瓶(11)、第一干燥瓶(12)、第一连接管(26)和膨胀阀(14),所述膨胀阀(14)远离第一连接管(26)的一端安装有蒸发器(15),所述第二干燥瓶(17)远离压缩机(3)的一端安装有气液分离器(16),所述气液分离器(16)的排气端和进液端分别与压缩机(3)和蒸发器(15)相互连接,所述油分离器(8)的外表面安装有避震管(7),所述避震管(7)的一端与压缩机(3)固定连接,所述第一连接管(26)的内部安装有第三电磁阀(35)和视液镜(13),所述发电机(27)的输出端安装有用于存储电力的蓄电瓶(28),所述蓄电瓶(28)的输出端安装有用于控制电磁阀和截止阀工作状态及启动蒸发器(15)自清洁功能的 PLC 控制系统(29),所述蒸发器(15)的外表面安装有为PLC控制系统(29)提供数据支持的感温探头(42)。
2.根据权利要求 1 所述的一种矿用气动智能履带式制冷装置,其特征是,所述冷凝器(10)和蒸发器(15)的内部分别安装有用于对其进行散热的壁式防爆排吸气动风机(22)和轴流风机(23)。
3.根据权利要求 1 所述的一种矿用气动智能履带式制冷装置,其特征是,所述第一导气管(20)和第二导气管(21)的出气端分别与轴流风机(23)和壁式防爆排吸气动风机(22)的位置相对应。
4.根据权利要求 1所述的一种矿用气动智能履带式制冷装置,其特征是,所述 PLC 控制系统(29)安装有用于远端遥控的 5G 模块(30)。
5.根据权利要求 1 所述的一种矿用气动智能履带式制冷装置,其特征是,所述 PLC控制系统(29)安装有用于显示其工作状态的显示屏(31),所述PLC 控制系统(29)安装有用于操作的按键(32)。
6.根据权利要求 1 所述的一种矿用气动智能履带式制冷装置,其特征是,所述蒸发器(15)的进风口处安装有设置第一风压表(36)、第一风温表(37)和第一风速表(38),所述蒸发器(15)出风口处安装有第二风压表(39)、第二风温表(40)和第二风速表(41)。
7. 一种根据权利要求 1-6 任一项所述的矿用气动智能履带式制冷装置的制冷方法,其特征是,包括以下步骤:
步骤一:将与气动马达(1)相连接的五通管的其中一端与井下巷道中的压风管道进行连接,使压风管道内部的压缩空气驱动气动马达(1);
步骤二:气动马达(1)通过减速器(2)对压缩机(3)和发电机(27)进行驱动;
步骤三:压缩机(3)将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态并送至冷凝器(10)的换热管进行冷却,同时发电机(27)将所产生的电能存储蓄电瓶(28)的内部;
步骤四:冷凝器(10)将高温高压的气态制冷剂冷却成为低温高压的液态制冷剂并输送至第一干燥瓶(12)进行过滤与去湿;
步骤五:将过滤和去湿后的低温高压的液态制冷剂送至膨胀阀(14)进行节流降压并输送至蒸发器(15);
步骤六:降压后低温低压的制冷剂在蒸发器(15)中吸收热量成为汽态,并将其输送至气液分离器(16)进行气液分离;
步骤七:气液分离后的气态制冷剂进入压缩机(3)的内部继续压缩;
步骤八:重复步骤一至步骤七以进行持续制冷。
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