CN202483620U - 一种矿用的可移动式救生舱的空气调节系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿用可移动式应急救生舱的空气调节系统，包括舱外防爆制冷机组和舱内空气调节装置：舱外防爆制冷机组包括翅片换热器(1)、冷凝风机(2)、制冷压缩机(4)、膨胀阀(6)以及气液分离器(3)、控制盒(5)、干燥器(7)、集液器(8)；各部件之间通过管路连接，控制盒(5)位于舱外防爆制冷机组下部，通过导线分别与冷凝风机(2)、制冷压缩机(4)及外接电源相连；舱内空气调节装置包括防爆风机(11)、内置盘管(17)、以及体积相匹配的上蓄冰箱(9)和下蓄水池(10)；内置盘管(17)的出口与气液分离器(3)的进口相连，进口与所述膨胀阀(6)的出口相连。

Description

一种矿用的可移动式救生舱的空气调节系统

技术领域

本实用新型属于安全设备及空调制冷领域，涉及一种矿用的可移动式救生舱的空气调节系统，为矿井下发生事故而无法及时撤离的矿工在救生舱中生存时，对舱内温度和湿度进行调节，使舱内环境满足人类基本生存要求，保证矿工生存舒适度。 

背景技术

矿用救生舱为了最大限度的延长被困人员的生存时间，要求对矿井内的恶劣环境如爆炸、冲击、火灾等具有相当的防护能力，因此，救生舱的外壳必然有一定的隔热性能。而在救生舱内部，被困人员自身会产生大量的热辐射。美国《肯塔基州矿井安全建议》中提到，在救生舱空间中，正常成年人每天能够释放10133.76kJ的热量。同时，由于处理CO2等有害气体的化学反应多数也要释放热量，如此多的热量聚集在救生舱中无法排出会导致温度升高以及一些严重的后果。因此，如何解决隔热的密闭空间中的热量累积问题是救生舱研究中非常困难的一个部分。 

为了控制救生舱内温度不至于过高，必须使用空调来控制温度。空调主机可置于救生舱内部，而压缩机必须外置，这就不可避免 地带来了空调压缩机的防爆问题。此外，在20多立方米的空间中要保持让人舒适的温度，需要有足够的电力运行空调，而矿难时外部电力往往中断，只能靠电池维持。所以，救生舱维持生存时间的长短很大程度上要决定于空调和备用电池的功率之间的相互协调。在灾变状态下即时制冷，需要储备大量的电能，会导致舱内蓄电池体积过大，带来维护、成本、安全各方面的问题。同时若舱外界温度过高，可能超过空调的气候环境最高温度，导致空调设备无法正常工作，难以实现制冷效果。已有的蓄能式空调是在正常制冷主机与供冷负荷之间加上蓄冷装置，制冷主机在电网负荷谷期(不需供冷或供冷很少)制冷，将冷量蓄存与蓄冷装置中，在电网负荷峰期(也是供冷峰期)供冷，已达到转移用电负荷的目的。但目前已有的蓄能式空调均无做防爆处理，不能满足煤矿矿用电气设备防爆要求，无法直接在矿井下使用。 

发明内容

本实用新型目的是提供一种能够满足矿用电气设备防爆要求、能够直接在矿井下使用的可移动式应急救生舱的空气调节系统。 

一种矿用可移动式应急救生舱的空气调节系统，所述系统包括舱外防爆制冷机组和舱内空气调节装置：舱外防爆制冷机组包括翅片换热器、冷凝风机、制冷压缩机、膨胀阀以及制冷系统的附件气液分离器、控制盒、干燥器、集液器；除控制盒外，各部件之间通过管路连接，各部件连接顺序为：气液分离器 →制冷压缩机→翅片换热器→集液器→干燥器→膨胀阀，控制盒位 于舱外防爆制冷机组下部，通过导线分别与冷凝风机、制冷压缩机及外接电源相连；舱内空气调节装置包括防爆风机、内置盘管、以及体积相匹配的上蓄冰箱和下蓄水池；所述内置盘管的出口与所述气液分离器的进口相连，所述内置盘管的进口与所述膨胀阀的出口相连。 

在正常工况下，液态制冷剂在舱内空气调节装置箱体的内置盘管内沸腾汽化，吸收舱内释放的热量，为防止液态制冷剂进入制冷压缩机中引起液击，从舱内空气调节装置引出的气态制冷剂先经过气液分离器后再进入制冷压缩机。制冷压缩机吸入来自蒸发器的低温低压的气体制冷剂，压缩后成为高温高压的过热蒸汽，排入翅片换热器中，气态制冷剂向周围的空气散热成为高压过冷液体，高压过冷液体经干燥器流入膨胀阀节流降压，成为低温低压液体状态，再次进入舱内的空气调节装置的内置盘管中汽化，吸收盘管周围液体的热量，至此完成一个循环。压缩机冷循环周而复始的运行，保证了制冷过程的连续性。 

进一步地，上蓄冰箱箱体由有机玻璃外壳和保温夹层组成，上蓄冰箱的一端面设置有保鲜箱，侧面设置有门并配有门把手，上蓄冰箱中堆积有层叠的冰块，每层冰块中央设有蜂窝状孔眼，堆积时各层冰块的所述孔眼正对从而形成蜂窝形风道，下蓄水池中央正对着蜂窝形风道。 

上蓄冰箱体用于蓄冰，冰的体积由舱内实际情况(包括人员和设备散热及生存时间等)决定，冰由一层层立方体冰块堆积而成， 每层立方体冰块中央制作成蜂窝状，并且堆积时各层冰块孔眼需对好作为风道使用，蜂窝的孔径及分布由所需风量而定，所有冰均从地面制好后通过保温措施运送到井下。下蓄水池中央正对着蓄冰箱蜂窝形通道，蓄水池体积跟蓄冰箱体积相匹配。 

进一步地，所述内置盘管由紫铜管制成，分明暗两种结构布置在上蓄冰箱和下蓄水池内部。 

进一步地，防爆风机设置在下蓄水池的底部。 

进一步地，所述保温夹层由聚氨酯发泡材料制成。 

当舱外情况异常发生灾变，需要舱内空气调节装置供冷时，防爆风机开启，加速舱内空气的循环流动，在蜂窝通道中空气与冰体表面充分接触后形成低温空气向舱内吹送冷风，同时，在空气从冰体掠过时，其中的水分与冰体表面接触，冰体将湿空气冷却到露点温度以下，超过饱和含湿量的水蒸气以冷凝水的方式脱除，凝露的水直接引入下蓄冰池内，达到降低舱内湿度的作用。舱内空气在防爆风机引导下流经蜂窝通道，由于沿程空气温度较高，于是冰发生相变，逐渐融化成水，空气的温度随之降低，冰块融化由蜂窝中央向周围扩展，融化水流进蓄水池，供舱内生存人员饮用及生活用水。下蓄水池箱体为有机玻璃，并安装有水龙头，以便取水。 

本实用新型中的空调冷却系统直接从蓄冰箱中取冷，蓄冰箱中的冰体与空气直接接触，省去了二次换热环节，减少了调节部件，从而大大降低了系统成本和运行费用，提高了系统运行的可靠性。 

根据本实用新型的用于煤矿用可移动式应急救生舱的空气调节系统，其主要作用是在矿井下发生事故时，利用最小的电量对救生舱内部的温湿度进行调解，同时也为食物保鲜。在灾变状态下外部供电中断时，空气调节装置利用较少的能源既可在舱内独立工作，不受舱内电力储备以及外部环境温度的影响，为救生舱提供必要的冷量，同时通过冷凝作用降低舱内湿度。可以控制救生舱内部的温度和湿度在人类生理需要的范围内，防止由于温度和湿度过高影响舱内人员的生存安全及舒适度。 

本实用新型中的空气调节系统与普通空调相比在于，在灾变状态下外部供电中断时，该系统利用较少的能源既可在舱内独立工作，为救生舱提供必要的冷量，同时降低舱内湿度。 

进一步地，防爆风机由救生舱蓄电池和外部电源两种方式分别供电，通过舱内空气净化装置的风机控制面板控制防爆风机的启动及转速以调整工作效率和能耗。 

本实用新型中的空调冷却系统直接从蓄冰箱中取冷，蓄冰箱中的冰体与空气直接接触，省去了二次换热环节，减少了调节部件，从而大大降低了系统成本和运行费用，提高了系统运行的可靠性。 

进一步地，舱内空气调节装置的出风口与空气净化装置进风口相连接，与救生舱空气净化系统兼容，二者共用空气循环回路，舱内空气先经过所述空气调节系统制冷除湿后从空气净化装置进风口进入净化器，再经药剂层处理，通过空气净化装置防爆风机出风口完成舱内循环过程。 

附图说明

图1为本实用新型调节系统舱外制冷机组布局图； 

图2为本实用新型调节系统舱内空气调节装置主视图； 

图3为本实用新型调节系统舱内空气调节装置俯视图； 

图4为本实用新型调节系统舱内空气调节装置侧视图。 

图中：翅片换热器1、冷凝风机2、气液分离器3、制冷压缩机4、控制盒5、膨胀阀6、干燥器7、集液器8、上蓄冰箱9、下蓄水池10、防爆风机11、不锈钢外壳12、有机玻璃外壳13、发泡聚胺脂保温材料14、保鲜箱15、蜂窝形冰块通道16、内置盘管17、门把手18。 

具体实施方式

下面将参照附图详细描述根据本实用新型的示例性实施例的用于煤矿的可移动式应急救生舱的空气调节系统。 

如图1所示，本实用新型包括由翅片换热器1、冷凝风机2、制冷压缩机4、膨胀阀6等，以及制冷系统的附件气液分离器3、控制盒5、干燥器7、集液器8组成的舱外防爆制冷机组。机组布局如图1所示，除控制盒5外，各部件之间通过管路连接，各部件连接顺序为：气液分离器3→制冷压缩机4→翅片换热器1→集液器8→干燥器7→膨胀阀6。控制盒5位于舱外防爆制冷机组下部，通过导线分别与冷凝风机2、制冷压缩机4及外接电源相连。 

液态制冷剂在舱内空气调节装置箱体的内置盘管17内沸腾汽化，吸收舱内释放的热量，为防止液态制冷剂进入制冷压缩机4中引起液击，从舱内空气调节装置引出的气态制冷剂先经过气液分离器3后再进入制冷压缩机4。制冷压缩机4吸入来自蒸发器内置盘管17的低温低压的气体制冷剂，压缩后成为高温高压的过热蒸汽，排入翅片换热器1中，气态制冷剂向周围的空气散热成为高压过冷液体，高压过冷液体经干燥器7流入膨胀阀6节流降压，成为低温低压液体状态，再次进入舱内的空气调节装置的内置盘管17中汽化，吸收盘管17周围液体的热量，至此完成一个循环。压缩机4冷循环周而复始的运行，保证了制冷过程的连续性。 

如图2、图3、图4所示，舱内空气调节装置由上蓄冰箱9、下蓄水池10、防爆风机11、不锈钢外壳12、有机玻璃外壳13、发泡聚胺脂保温材料14、保鲜箱15、蜂窝形冰块通道16、内置盘管17、门把手18等组成。 

实施例1：如图1所示，空气调节系统的舱外制冷机组，在普通空调室外机基础上，按照防爆电气设备的有关要求，针对机组的压缩机、风机、高低压控制器、电磁阀、控制仪表、电控箱等所有的有源部件进行特殊防爆处理，使其能在I类，T1～T4组可燃性气体、蒸汽与空气混合形成的爆炸危险场所，以及出现或可能出现的爆炸性混合物的环境中安全运行。如图1所示，液态制冷剂在舱内空气调节装置箱体的内置盘管17内沸腾汽化，吸收舱内释放的热量，为防止液态制冷剂进入压缩机中引起液击，从舱 内空气调节装置引出的气态制冷剂先经过气液分离器3后再进入制冷压缩机4。制冷压缩机4吸入来自蒸发器内置盘管17的低温低压的气体制冷剂，经压缩后使其成为高温高压的过热蒸气，排入翅片散热器1中，向周围的空气散热成为高压过冷液体，高压过冷液体经干燥过滤器7流经膨胀阀6节流降压，成为低温低压液体状态，再次进入舱内的空气调节装置的内置盘管17中汽化，吸收盘管17周围水体的热量，至此，完成一个循环。压缩机4冷循环周而复始的运行，保证了制冷过程的连续性。 

如图2、图3、图4所示，舱内空气调节装置箱体由上蓄冰箱9、下蓄水池10两部分组成，上蓄冰箱9的一端面，设置有保鲜箱15，用于贮存营养液和食品，侧面设置有门并配有门把手18，以便于堆放冰块及从保鲜箱取物。由紫铜管制成的内置盘管17分明暗两种结构布置在上下箱体内部，防爆风机11在下蓄水池的底部。 

当舱外情况异常发生灾变，需要舱内空气调节装置供冷时，防爆风机11开启，加速舱内空气的循环流动，在蜂窝通道中空气与冰体表面充分接触后形成低温空气向舱内吹送冷风，同时，在空气从冰体掠过时，其中的水分与冰体表面接触，冰体将湿空气冷却到露点温度以下，超过饱和含湿量的水蒸气以冷凝水的方式脱除，凝露的水直接引入下蓄水池10，达到降低舱内湿度的作用。舱内空气在防爆风机引导下流经蜂窝通道，由于沿程空气温度较高，于是冰发生相变，逐渐融化成水，空气的温度随之降低，冰 块融化由蜂窝中央向周围扩展，融化水流进蓄水池，供舱内生存人员饮用及生活用水。下蓄水池10箱体为不锈钢，并安装有水龙头，以便取水。空气调节装置在舱内与空气净化系统安装位置相邻，可与救生舱空气净化系统同时运行，达到节省舱内动力的目的。此时关闭防爆风机11，将出风口与空气净化装置进风口相连接，舱内空气先经过空调系统制冷除湿后从空气净化装置进风口进入净化器，再经药剂层处理，通过空气净化装置防爆风机出风口完成舱内循环过程。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。 

Claims (7)

1.一种矿用可移动式应急救生舱的空气调节系统，其特征在于，所述系统包括舱外防爆制冷机组和舱内空气调节装置：

舱外防爆制冷机组包括翅片换热器（1）、冷凝风机（2）、制冷压缩机（4）、膨胀阀（6）以及气液分离器（3）、控制盒（5）、干燥器（7）、集液器（8）；除控制盒（5）外，各部件之间通过管路连接，各部件连接顺序为：气液分离器（3）→制冷压缩机（4）→翅片换热器（1）→集液器（8）→干燥器（7）→膨胀阀（6）， 控制盒（5）位于舱外防爆制冷机组下部，通过导线分别与冷凝风机（2）、制冷压缩机（4）及外接电源相连；

舱内空气调节装置包括防爆风机（11）、内置盘管（17）、以及体积相匹配的上蓄冰箱（9）和下蓄水池（10）；

所述内置盘管（17）的出口与所述气液分离器（3）的进口相连，所述内置盘管（17）的进口与所述膨胀阀（6）的出口相连。

2.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，上蓄冰箱（9）箱体由有机玻璃外壳（13）和保温夹层（14）组成，上蓄冰箱（9）的一端面设置有保鲜箱（15），侧面设置有门并配有门把手（18），上蓄冰箱（9）中堆积有层叠的冰块，每层冰块中央设有蜂窝状孔眼，堆积时各层冰块的所述孔眼正对从而形成蜂窝形风道（16），下蓄水池（10）中央正对着蜂窝形风道（16）。

3.根据权利要求1或2所述的空气调节系统，其特征在于，内置盘管（17）由紫铜管制成，分明暗两种结构布置在上蓄冰箱（9）和下蓄水池（10）内部。

4.根据权利要求1或2所述的空气调节系统，其特征在于，防爆风机（11）设置在下蓄水池（10）的底部。

5.根据权利要求2所述的空气调节系统，其特征在于，所述保温夹层（14） 由聚氨酯发泡材料制成。

6.根据权利要求1或2所述的空气调节系统，其特征在于，舱内空气调节装置的出风口与空气净化装置进风口相连接，二者共用空气循环回路，舱内空气先经过所述空气调节系统制冷除湿后从空气净化装置进风口进入净化器，再经药剂层处理，通过空气净化装置防爆风机出风口完成舱内循环过程。

7.根据权利要求6所述的空气调节系统，其特征在于，防爆风机（11）由救生舱蓄电池和外部电源两种方式供电，通过舱内空气净化装置的风机控制面板控制防爆风机（11）的启动及转速。 

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