CN205858351U - 一种矿井冷冻局部冻结结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及矿井冷冻领域，尤其涉及一种矿井冷冻局部冻结结构。包含换热器，换热器连接二氧化碳提供结构，换热器还连接主管道，主管道中包含和主管道内部连接的埋入管，还包含和主管道内部连通的下流管，下流管伸入主管道的高度小于埋入管的高度；所述下流管连接分流部分，所述分流部分为弧形的或者直线的管道。有益效果：弧形的管道能方便形成弧形的冷冻壁，直线的管道能方便形成冷冻壁，不一定只是应用于矿井冷冻，还可以用于局部救灾等，比如在煤矿渗水的时候的救灾，二氧化碳相比于盐水，优点有很多，传统的矿井冻结采用盐水系统循环，盐水为载冷剂；本技术采用二氧化碳代替传统的盐水系统，二氧化碳为载冷剂。能实现局部冻结，节能效果明显。
Description
技术领域
本实用新型涉及矿井冷冻领域，尤其涉及一种矿井冷冻局部冻结结构。
背景技术
传统的矿井冻结采用盐水系统循环，盐水为载冷剂；盐水换热为显热换热，效率低；盐水循环需要盐水泵为动力；盐水换热在整个支管内温度基本相同，井壁整体同时冻结，能耗高，速度慢。
实用新型内容
实用新型的目的：为了提供一种效果更好的矿井冷冻局部冻结结构，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。
为了达到如上目的，本实用新型采取如下技术方案：
一种矿井冷冻局部冻结结构，其特征在于，包含换热器，换热器连接二氧化碳提供结构，换热器还连接主管道，主管道中包含和主管道内部连接的埋入管，还包含和主管道内部连通的下流管，下流管伸入主管道的高度小于埋入管的高度；所述下流管连接分流部分，所述分流部分为弧形的或者直线的管道。
本实用新型进一步技术方案在于，所述弧形的管道包含多个，多个弧形的管道呈同心圆分布；所述弧形的管道为圈状的管道。
本实用新型进一步技术方案在于，所述弧形的或者直线的管道为封闭的形状。
本实用新型进一步技术方案在于，所述弧形的或者直线的管道上方固定连接提升结构，提升结构的轴连接管道，管道和主管道之间通过软管连接。
本实用新型进一步技术方案在于，二氧化碳提供装置通过倾斜的管道连接分流部分。
本实用新型进一步技术方案在于，所述弧形的或者直线的管道包含多组，多组的尺寸不一致。
采用如上技术方案的本实用新型，相对于现有技术有如下有益效果：弧形的管道能方便形成弧形的冷冻壁，直线的管道能方便形成冷冻壁，不一定只是应用于矿井冷冻，还可以用于局部救灾等，比如在煤矿渗水的时候的救灾，二氧化碳相比于盐水，优点有很多，传统的矿井冻结采用盐水系统循环，盐水为载冷剂；本技术采用二氧化碳代替传统的盐水系统，二氧化碳为载冷剂。
盐水换热为显热换热，效率低；二氧化碳换热为潜热换热，换热效率大大提高。盐水循环需要盐水泵为动力；二氧化碳循环以地热为动力，液体二氧化碳吸收热量变为气体上升到主管，再到换热器液化，始终不需外部动力。盐水换热在整个支管内温度基本相同，井壁整体同时冻结；二氧化碳换热以液面开始，随着液位深度的增加，压力加大，蒸发温度提高，温度也在提高。经计算，液位处调节为-30℃时，液位下60米处为-20℃。所以二氧化碳冻结为局部冻结，节能效果明显。
附图说明
为了进一步说明本实用新型，下面结合附图进一步进行说明：
图1为实用新型结构示意图；
图2为主管道自循环部分的结构示意图；
图3为管道分布的俯视透视结构示意图；
其中：1.主管道；2.回流管；3.分流部分；4.埋入管；5.电磁阀；6.内通管；7.开口；8.下流管；91.传感器一；92.传感器二；93.传感器三；94.传感器四；10.换热器；11.提升结构；12.固定块；13.下流管伸入端。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例进行说明，实施例不构成对本实用新型的限制：
一种矿井冷冻局部冻结结构，其特征在于，包含换热器10，换热器10连接二氧化碳提供结构，换热器10还连接主管道1，主管道1中包含和主管道内部连接的埋入管4，还包含和主管道1内部连通的下流管8，下流管8伸入主管道1的高度小于埋入管4的高度；所述下流管8连接分流部分3，所述分流部分3为弧形的或者直线的管道。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：弧形的管道能方便形成弧形的冷冻壁，直线的管道能方便形成冷冻壁，不一定只是应用于矿井冷冻，还可以用于局部救灾等，比如在煤矿渗水的时候的救灾，二氧化碳相比于盐水，优点有很多，传统的矿井冻结采用盐水系统循环，盐水为载冷剂；本技术采用二氧化碳代替传统的盐水系统，二氧化碳为载冷剂。
盐水换热为显热换热，效率低；二氧化碳换热为潜热换热，换热效率大大提高。盐水循环需要盐水泵为动力；二氧化碳循环以地热为动力，液体二氧化碳吸收热量变为气体上升到主管，再到换热器液化，始终不需外部动力。盐水换热在整个支管内温度基本相同，井壁整体同时冻结；二氧化碳换热以液面开始，随着液位深度的增加，压力加大，蒸发温度提高，温度也在提高。经计算，液位处调节为-30℃时，液位下60米处为-20℃。所以二氧化碳冻结为局部冻结，节能效果明显。
所述弧形的管道包含多个，多个弧形的管道呈同心圆分布；所述弧形的管道为圈状的管道。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：作为优选，本处的机构能形成多层冷冻壁，使得透水的危险性减少，圆形属于特殊的弧形，本处提供的是一种特殊的优选结构。
作为进一步的优选，所述弧形的或者直线的管道为封闭的形状。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：封闭的形状能够适应多种井的形状，因为很多井不一定是标准形状，本处结构使得冷冻壁的形状不一定非得是圆柱形的。
作为进一步的改进，所述弧形的或者直线的管道上方固定连接提升结构，提升结构的轴连接管道，管道和主管道之间通过软管连接。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：本处使得管道能方便升降，方便调整冷冻区域，调整冷冻区域的方式将不仅仅是通过也为调整，还能调整高度。
作为进一步的改进，二氧化碳提供装置通过倾斜的管道连接分流部分3。
所述弧形的或者直线的管道包含多组，多组的尺寸不一致。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：尺寸不一致因此能够适应各种大小的井。
开创性地，以上各个效果独立存在，还能用一套结构完成上述结果的结合。
以上结构实现的技术效果实现清晰，如果不考虑附加的技术方案，本专利名称还能够是一种冷冻结构，埋入管埋入地下，进行冷冻。图中未示出部分细节。
统一的技术方案整体为：方案一：
一种自流节能快速的矿井冻结结构，其特征在于，包含主管道，主管道上伸出多个能位于地下的埋入管，还包含和主管道内部连通的下流管，下流管伸入主管道的高度小于埋入管的高度，所述下流管伸出内通管，内通管伸入埋入管中，所述内通管在埋入管中的部分包含多个孔，主管道连接着液态二氧化碳提供结构，液态二氧化碳提供结构为换热器。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：以二氧化碳为载冷剂，二氧化碳换热为潜热换热，二氧化碳循环以地热为动力，液体二氧化碳吸收热量变为气体上升到主管道，再到换热器液化，始终不需外部动力；二氧化碳换热以液面开始，随着液位深度的增加，压力加大，蒸发温度提高，温度也在提高，二氧化碳冻结为局部冻结，二氧化碳气体和液体共用主管和干管，主管道坡向下流管，这样使液态二氧化碳依靠重力流向下流管，而气态二氧化碳流向高处换热器处，换热器处把二氧化碳气体液化，形成真空度。
更具体的对比为：
1、传统的矿井冻结采用盐水系统循环，盐水为载冷剂；本技术采用二氧化碳代替传统的盐水系统，二氧化碳为载冷剂。
2、盐水换热为显热换热，效率低；二氧化碳换热为潜热换热，换热效率大大提高。
3、盐水循环需要盐水泵为动力；二氧化碳循环以地热为动力，液体二氧化碳吸收热量变为气体上升到主管，再到换热器液化，始终不需外部动力。
4、盐水换热在整个支管内温度基本相同，井壁整体同时冻结；二氧化碳换热以液面开始，随着液位深度的增加，压力加大，蒸发温度提高，温度也在提高。经计算，液位处调节为-30℃时，液位下60米处为-20℃。所以二氧化碳冻结为局部冻结，节能效果明显。
进一步的改进方案为：所述主管道朝下伸出多个埋入管，所述埋入管呈圆周分布。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：呈圆周分布为最优选的一种分布方式，将中心的矿井能够有效围起来进行冷冻，保证周围都形成冷冻壁。
所述主管道连接着分流部分，所述分流部分为板状结构，其伸出多个朝下的埋入管。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：本处是一种实现方式，板状结构可以作为顶板朝下布置，板状结构中心为空的结构，因此能传导液体。
所述主管道分和/或分流部分的材质为绝热材质；所述下流管上包含电磁阀。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：绝热材质能到防止外部热量对二氧化碳的冷冻过程造成影响。
所述多个孔为斜孔。所述斜孔围绕内通管一周分布。如图1所示，本种结构的作用很多。在进行局部冷冻的过程中，在主管道内保证一定的液位，随时经过液体下流管电磁阀向下流管内补充液体二氧化碳，回流管管口位于二氧化碳液位上方，以防主管道中液体流入回流管；液体下流管管壁上有斜孔，既排除液体在内通管内闪发气体，又能够使液体在液位附近短路循环。所述内通管上包含电磁阀。所述内通管中分布有多个压力传感器和/或温度传感器。因此还能实现智能控制。
作为进一步的优选，1、每根管内有一个或两个压力传感器，和电磁阀联动控制液位，保证每根管液位相同。信号线如何和管外连接。2、开机前用主管道液位来校正各压力传感器的实际误差，并存入电脑控制系统。3、冻结器内部供液管每200mm开一个d6小孔，45°外上倾斜，在液位处短路循环。4、虹吸式蒸发器和二氧化碳换热，使二氧化碳液化。地热将成为二氧化碳流动动力，节约了载冷剂循环泵。
需要突出说明的是：
液体支管为所谓的下流管；气体支管即所谓的埋入管。
1、二氧化碳气体和液体共用主管和干管，主管道坡向支管。这样使液态二氧化碳依靠重力流向支管，而气态二氧化碳流向高处换热器处，换热器处把二氧化碳气体液化，形成真空度。
2、主干管内保证一定的液位，可以随时经过液体支管电磁阀向支管内补充液体二氧化碳。
3、气体支管上端升入干管内液位上方，以防干管中液体经过气体支管流入支管。
4、液体支管管壁上有斜孔（见图），既排除液体支管内闪发气体，又可以使液体在液位附近短路循环，不再经过液体支管最低端循环,同时防止液体在液位以上流到气体支管中。
5、支管底端装不少于两个压力传感器，压力传感器和供液电磁阀联控，根据压力数据和液位的关系，控制不同支管内的液位，使液位相同。
需要说明的是，本专利提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不相互制约，但是其也能够在不冲突的情况下相互组合，达到多个效果共同实现。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，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范围内。
Claims (6)
1.一种矿井冷冻局部冻结结构，其特征在于，包含换热器，换热器连接二氧化碳提供结构，换热器还连接主管道，主管道中包含和主管道内部连接的埋入管，还包含和主管道内部连通的下流管，下流管伸入主管道的高度小于埋入管的高度；所述下流管连接分流部分，所述分流部分为弧形的或者直线的管道。
2.如权利要求1所述的一种矿井冷冻局部冻结结构，其特征在于，所述弧形的管道包含多个，多个弧形的管道呈同心圆分布；所述弧形的管道为圈状的管道。
3.如权利要求1所述的一种矿井冷冻局部冻结结构，其特征在于，所述弧形的或者直线的管道为封闭的形状。
4.如权利要求1所述的一种矿井冷冻局部冻结结构，其特征在于，所述弧形的或者直线的管道上方固定连接提升结构，提升结构的轴连接管道，管道和主管道之间通过软管连接。
5.如权利要求1所述的一种矿井冷冻局部冻结结构，其特征在于，二氧化碳提供装置通过倾斜的管道连接分流部分。
6.如权利要求1所述的一种矿井冷冻局部冻结结构，其特征在于，所述弧形的或者直线的管道包含多组，多组的尺寸不一致。
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