CN202325645U - 无源矿井紧急避险设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无源矿井紧急避险设备，包括外壳，在所述外壳内设置有制冷装置和空气净化装置，所述制冷装置包括与矿井内压风系统连接的压缩空气管道以及安装在所述压缩空气管道上的涡流制冷管；所述空气净化装置包括压缩空气瓶和压缩氧气瓶，两者通过汇流排与气体混合器连接，混合气体出气口通过三通阀与净化处理箱中的两个气动风机连接，净化处理箱包括安装有上述两个气动风机的动力箱，以及依次设置于动力箱上方的CO₂处理箱和CO处理箱。本实用新型的无源矿井紧急避险设备，用无源方案替代以电力为动力的有源方案，提高了紧急避险设备的可靠性和安全性。

Description

无源矿井紧急避险设备

技术领域

本实用新型涉及矿井紧急避险设备。

背景技术

现有的矿井紧急避险设备（例如救生舱、避难硐室）多为有源方案（即用电力作为动力的设计方案），有源方案易产生电火花，由于井下发生事故时，瓦斯浓度可能过高，采用有源方案增加了发生瓦斯爆炸的危险，从而对避灾人员的生命安全构成威胁。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种无源矿井紧急避险设备，用无源方案替代以电力为动力的有源方案，提高了紧急避险设备的可靠性和安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：无源矿井紧急避险设备，包括外壳，在所述外壳内设置有制冷装置和空气净化装置，所述制冷装置包括：

       压缩空气管道，所述压缩空气管道与矿井内压风系统连接；

       涡流制冷管，所述涡流制冷管通过其进风口和冷风排风口连接到所述压缩空气管道上，所述涡流制冷管的热风排风口通过管道连通外壳外部；

       所述空气净化装置包括：

       压缩空气瓶和压缩氧气瓶；

       气体混合器，所述压缩空气瓶和所述压缩氧气瓶通过汇流排分别与所述气体混合器的进气口连接，所述气体混合器具有混合气体出气口；

       三通阀，所述三通阀具有一进口和两出口，所述三通阀的进口与所述混合气体出气口连接；

       净化处理箱，所述净化处理箱包括：

       位于底部的动力箱，所述动力箱内设置有第一气动风机和第二气动风机，所述两个气动风机分别与所述三通阀的两个出口连接，所述两个气动风机的出风口连通所述动力箱的外部；

       安装于所述动力箱顶部的CO2处理箱，所述CO2处理箱内填有用于吸附CO2的吸附剂，所述CO2处理箱的底部具有透气孔；

       安装于所述CO2处理箱顶部的CO处理箱，所述CO处理箱内填有用于将CO转化为CO2的转化剂，所述CO处理箱的底部具有透气孔，且所述CO处理箱的顶部安装具有进气孔的盖板。

作为一种优选的技术方案，所述涡流制冷管的进风口和冷风排风口分别通过分支管连接到所述压缩空气管道上。

作为一种优选的技术方案，所述制冷装置还包括安装于所述外壳中的盛装有相变材料的换热箱，在所述换热箱内通有循环水管，所述循环水管的进水口和出水口连接到矿井内供水系统上，在所述进水口和出水口上分别设置有阀门。

作为一种优选的技术方案，所述换热箱设置有若干个，其中一部分水平叠放在一起，另一部分贴靠外壳的内侧壁竖立放置，两部分共同构成座椅状。

作为一种优选的技术方案，所述三通阀安装于所述动力箱的箱壁上。

作为一种优选的技术方案，所述第一气动风机的气动马达的规格为10L/min，所述第二气动风机的气动马达的规格为65L/min。

作为一种优选的技术方案，所述外壳内部空间通过隔墙分隔成过渡区和生存区。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

       1.本实用新型的无源矿井紧急避险设备，在外壳内设置有制冷装置，包括涡流制冷管和换热箱。发生灾变时，在矿井下的压风系统正常运行的情况下，利用涡流制冷管实现紧急避险设备内的制冷。矿井下的压风系统被破坏后，通过换热箱内的相变材料熔化吸热达到制冷效果。

2.本实用新型的无源矿井紧急避险设备，在外壳内设置有空气净化装置，该空气净化装置包括压缩空气瓶和压缩氧气瓶，两者通过汇流排与气体混合器连接，混合气体出气口通过三通阀与净化处理箱中的两个气动风机连接，净化处理箱包括安装有上述两个气动风机的动力箱，以及依次设置于动力箱上方的CO2处理箱和CO处理箱。发生灾变后，首先采用井下的压风系统对紧急避险设备内提供外部空气，当压风系统被破坏后，开启压缩空气瓶和压缩氧气瓶，通过气体混合器对两种气体进行混合，使用混合后的压缩空气与压缩氧气驱动气动风机转动来进行空气循环。空气在循环过程中，气体的流动路线为CO处理箱—CO2处理箱—动力箱—气动风机—动力箱外部，CO处理箱中的转化剂将空气中的CO转化为CO2，CO2处理箱中的吸附剂去除空气中的CO2，最终实现净化空气的目的。

综上所述，本实用新型采用无源方案，就是利用压缩空气与压缩氧气作为动力源驱动气动风机运转来循环空气；利用涡流制冷与相变材料制冷来实现避险系统内部的制冷。无源方案不产生电火花，从而大大降低了产生瓦斯爆炸的危险，不会对避灾人员的生命安全构成威胁。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例中制冷装置部分的结构示意图。

图2是本实用新型实施例中换热箱部分的结构示意图。

图3是本实用新型实施例中空气净化装置部分的结构示意图。

图4是本实用新型实施例中净化处理箱部分的结构示意图。

图中：1.外壳，2.压缩空气管道，21.分支管，3.涡流制冷管，31.进风口，32.冷风排风口，33.热风排风口，4.换热箱，41.水平叠放的换热箱，42.竖立放置的换热箱，43.循环水管的进水口，44.循环水管的出水口，45.阀门，5.压缩空气瓶，6.压缩氧气瓶，7.汇流排，8.气体混合器，9.三通阀，10.净化处理箱，101.动力箱，1011.第一气动风机，1012.第二气动风机，1013.出风口，102.CO2处理箱，1021.吸附剂，103.CO处理箱，1031.转化剂，104.盖板，A.过渡区，B.生存区。

具体实施方式

如图1和图3所示，一种无源矿井紧急避险设备。其包括外壳1，在外壳1内设置有制冷装置和空气净化装置。外壳1内部空间通过隔墙分隔成过渡区A和生存区B。

如图1所示，其中所述制冷装置包括与矿井内压风系统连接的压缩空气管道2以及安装在压缩空气管道2上的涡流制冷管3。本实施过程中，涡流制冷管3安装在过渡区A中的压缩空气管道段上。该涡流制冷管3通过其进风口31和冷风排风口32连接到压缩空气管道2上，具体的，涡流制冷管3的进风口31和冷风排风口32分别通过分支管21连接到压缩空气管道2上，仅对压缩空气管道2内的一部分压缩空气进行制冷，然后与另一部分未制冷的压缩空气汇流后送入到生存区B内，经过消音后供避灾人员使用。涡流制冷管3的热风排风口33则通过管道连通外壳1外部，将产生的热空气排放到避险设备外部。

发生灾变时，避灾人员进入紧急避险设备，在矿井下的压风系统正常运行的情况下，通过涡流制冷管3达到制冷目的。

本实用新型的制冷装置还包括安装于外壳1的生存区B中的盛装有相变材料的换热箱4，在换热箱4内通有循环水管，循环水管的进水口43和出水口44连接到矿井内供水系统上，在进水口43和出水口44上分别设置有阀门45。如图2所示，所述换热箱4设置有若干个，其中一部分换热箱41水平叠放在一起，另一部分换热箱42贴靠外壳的内侧壁竖立放置，两部分共同构成座椅状，可以供避险人员靠坐。未发生灾变时，开启循环水管的进水口43和出水口44的阀门45，通入循环水后，降低换热箱4内相变材料的温度保持相变材料为固态。当发生灾变时，且矿井下的压风系统被破坏后，关闭阀门45关掉循环水后，随着室内温度升高，换热箱4内的相变材料从固态变为液态，吸收热量，达到制冷的效果。换热箱4的排列设置，不仅合理利用了生存区B内的空间，方便了避灾人员靠坐，且避灾人员与换热箱4直接接触，能够更加迅速的达到制冷效果。

本实用新型的制冷装置，充分考虑到矿井内的实际情况，利用煤矿井下现有的丰富的水资源和压缩空气资源，进而采用相变材料制冷与涡流制冷相结合的制冷方式，该制冷系统可以免维护，同时节约资源，大大降低了运行成本。

如图3所示，本实用新型的空气净化装置安装于生存区B内，其包括压缩空气瓶5和压缩氧气瓶6、汇流排7、气体混合器8、三通阀9和净化处理箱10。

压缩空气瓶5和压缩氧气瓶6通过汇流排7分别与气体混合器8的进气口连接，在气体混合器8上设置有分别控制压缩空气和压缩氧气的进气流量的转子流量计，可以按照实际需要调整压缩空气和压缩氧气的配比对两种气体进行混合，然后通过混合气体出气口81输出。

三通阀9具有一进口和两出口，该三通阀9的进口与混合气体出气口81连接。

如图4所示，净化处理箱10包括动力箱101、CO2处理箱102和CO处理箱103。三通阀9安装于净化处理箱的动力箱101的箱壁上。动力箱101位于底部，动力箱101内设置有第一气动风机1011和第二气动风机1012，第一气动风机1011的气动马达的规格为10L/min，第二气动风机1012的气动马达的规格为65L/min。第一气动风机1011和第二气动风机1012分别与三通阀9的两个出口连接，通过对三通阀9的控制，选择开启第一气动风机1011或第二气动风机1012。第一气动风机1011和第二气动风机1012的出风口1013连通动力箱101的外部。

CO2处理箱102安装于动力箱101的顶部，CO2处理箱102内填有用于吸附CO2的吸附剂1021，CO2处理箱102的底部具有透气孔。CO处理箱103安装于CO2处理箱102的顶部，CO处理箱103内填有用于将CO转化为CO2的转化剂1031，CO处理箱103的底部具有透气孔，且CO处理箱103的顶部安装具有进气孔的盖板104。

发生灾变后，首先采用井下的压风系统对紧急避险设备内提供外部空气，当压风系统被破坏后，开启压缩空气瓶5和压缩氧气瓶6，调节气体混合器8的流量计，使两种气体按照一定的流量进行混合，使用混合后的压缩空气与压缩氧气驱动气动风机转动来进行空气循环，不用电力驱动，减少了爆炸危险，不会对避灾人员的生命安全构成威胁，而且压缩空气与压缩氧气的混合气可以作为井下矿工的呼吸源，解决了井下避灾矿工的呼吸问题。

在启动风机时，通过控制三通阀9，首先开启第一气动风机1011，室内空气以较小的流量穿过CO处理箱103后进入CO2处理箱102，通过吸附剂1021去除空气中的CO2；当检测到空气中CO超标后，控制三通阀9，关闭第一气动风机1011，开启第二气动风机1012，使室内空气以较大的流量首先进入CO处理箱103，CO处理箱103内的转化剂1031将空气中的CO转化为CO2，然后再进入CO2处理箱102，通过吸附剂1021去除空气中的CO2，直到CO含量低于标准值后，恢复到由第一气动风机1011启动状态。上述过程中，空气在循环流动过程中穿过转化剂1031和吸附剂1021去除CO和CO2，提高了空气与转化剂和吸附剂的接触率，达到了比较好的净化效果。

综上所述，本实用新型采用无源方案，就是利用压缩空气与压缩氧气作为动力源驱动气动风机运转来循环空气；利用涡流制冷与相变材料制冷来实现避险系统内部的制冷。无源方案不产生电火花，从而大大降低了产生瓦斯爆炸的危险，不会对避灾人员的生命安全构成威胁。

本实用新型不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定                                               

。

Claims (7)

1.无源矿井紧急避险设备，包括外壳，在所述外壳内设置有制冷装置和空气净化装置，其特征在于，所述制冷装置包括：    

       压缩空气管道，所述压缩空气管道与矿井内压风系统连接；

       涡流制冷管，所述涡流制冷管通过其进风口和冷风排风口连接到所述压缩空气管道上，所述涡流制冷管的热风排风口通过管道连通外壳外部；

       所述空气净化装置包括：

       压缩空气瓶和压缩氧气瓶；

       气体混合器，所述压缩空气瓶和所述压缩氧气瓶通过汇流排分别与所述气体混合器的进气口连接，所述气体混合器具有混合气体出气口；

       三通阀，所述三通阀具有一进口和两出口，所述三通阀的进口与所述混合气体出气口连接；

       净化处理箱，所述净化处理箱包括：

       位于底部的动力箱，所述动力箱内设置有第一气动风机和第二气动风机，所述两个气动风机分别与所述三通阀的两个出口连接，所述两个气动风机的出风口连通所述动力箱的外部；

       安装于所述动力箱顶部的CO2处理箱，所述CO2处理箱内填有用于吸附CO2的吸附剂，所述CO2处理箱的底部具有透气孔；

       安装于所述CO2处理箱顶部的CO处理箱，所述CO处理箱内填有用于将CO转化为CO2的转化剂，所述CO处理箱的底部具有透气孔，且所述CO处理箱的顶部安装具有进气孔的盖板。

2.如权利要求1所述的无源矿井紧急避险设备，其特征在于：所述涡流制冷管的进风口和冷风排风口分别通过分支管连接到所述压缩空气管道上。

3.如权利要求1所述的无源矿井紧急避险设备，其特征在于：所述制冷装置还包括安装于所述外壳中的盛装有相变材料的换热箱，在所述换热箱内通有循环水管，所述循环水管的进水口和出水口连接到矿井内供水系统上，在所述进水口和出水口上分别设置有阀门。

4.如权利要求3所述的无源矿井紧急避险设备，其特征在于：所述换热箱设置有若干个，其中一部分水平叠放在一起，另一部分贴靠外壳的内侧壁竖立放置，两部分共同构成座椅状。

5.如权利要求1所述的无源矿井紧急避险设备，其特征在于：所述三通阀安装于所述动力箱的箱壁上。

6.如权利要求1所述的无源矿井紧急避险设备，其特征在于：所述第一气动风机的气动马达的规格为10L/min，所述第二气动风机的气动马达的规格为65L/min。

7.如权利要求1至6任一权利要求所述的无源矿井紧急避险设备，其特征在于：所述外壳内部空间通过隔墙分隔成过渡区和生存区。

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