CN215444058U - 一种盾构机通风制冷一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种盾构机通风制冷一体机，属于工程建设技术领域。它包括盾构机车架，所述盾构机车架的一侧安装有通风制冷的多机并联空气冷却一体机，所述通风冷却段和多机并联压缩冷凝机组之间为上下结构，布置在机架上；所述盾构机车架顶部设置有进风管路和送风管路，进风管路与盾构机通风制冷一体机上的进风口相连，送风管路与盾构机通风制冷一体机上的出风口相连；压缩冷凝机组内包括多台压缩机，多台压缩机并联，且每台压缩机均设置有与其单独匹配的制冷循环系统。本实用新型采用多机运行，设备运行的可靠性大大提高，提高了系统稳定性，机组能效比高，且一体化结构设计，减小占用空间同时降低了运行成本。

Description

一种盾构机通风制冷一体机

技术领域

本实用新型涉及一种盾构机通风制冷一体机，属于工程建设技术领域。

背景技术

现有技术下，盾构机是在地面以下暗挖隧道的一种施工掘进机械，它是一个既能支承地层压力又能在地层中推进的钢结构体。目前盾构法建造的隧道主要用于水底公路隧道、地铁区间隧道、市政管线隧道和排水隧道等地下工作。盾构包括头部、本体和盾尾，盾尾后有多节车架，工人作业区主要就在盾尾空间和车架内。

盾构施工过程中，在其作业区域和隧道内不同程度存在工作环境内温度高的问题，通常在37度以上，这对设备运行的经济性、安全性和作业人员的工作效率及身体健康都造成了较大的影响。因而需要一套降温设备，将引入的外部新鲜空气降温后对隧道作业面进行冷却。

目前使用的盾构机的冷风系统有两种：

1. 水冷冷水机组与空气冷却装置

现有技术下，水冷冷水机组是安装在盾构机的后配套拖车上，在冷水机组上方的风管内部依次设置有通风风机、热交换器；热交换器通过管路连接到冷水机组出水口，热交换器和冷水机组的出水口之间的管路上还安装有管道泵、冷媒水箱；冷水机组冷却水连接到外循环水系统。但是上述盾构机的冷风系统存在的缺点为：机组体积较大，不适宜相对狭窄的作业面；制冷机组为单机运行，设备功率大，机组启动电流较大，对配电要求较高；因采取了二次热交换，及增设循环水泵，因而设备的能效比较差；单机运行设备的可靠性较低；设备性价比低。

专利公开号为CN109268055A的中国专利公开了一种盾构机施工降温系统，包括台车车架、冷水机组、表冷器和冷却塔；冷水机组设置在台车车架上，台车车架上设置有通风道，表冷器设置于通风道内；冷水机组具有冷冻出水口、冷冻回水口、循环出水口和循环回水口；冷冻出水口和冷冻回水口之间连接有表冷器，循环出水口和循环回水口之间连接有冷却塔。

上述专利中的盾构机施工降温系统利用冷水机组对循环水降温处理为冷冻水，将冷冻水引入表冷器对通风道内的风进行冷却，从而对盾构机施工环境进行降温，而循环水又可以通过与冷却塔的热交换进行降温冷却，从而将盾构机施工环境的热量转移到外部，可以明显缓解施工环境的湿热程度，解决了现有技术的盾构机的降温系统降温效果差的问题；但仍然是单机运行，设备功率大，机组启动电流较大，对配电要求较高且设备运行可靠性低，一旦制冷系统故障则影响整体运行。

2. 多机并联空气冷却机组

多机并联空气冷却机组，例如专利公开号为201922418990.1的中国专利公开了一种盾构机二次通风冷却的空气冷却装置，此专利采用多台压缩机并联使用，每个压缩机具备独立的制冷循环系统，机组配套水冷冷凝器、干燥过滤器供液电磁阀、热力膨胀阀和翅片管式蒸发器；隧道外空气经多机并联机组直接冷却，机组配套温控系统根据出风温度自动控制各个压缩机的运行。

此多机并联空气冷却机组的优点为：机组结构紧凑、体积较小、重量较轻，占地较少；压缩机的单机功率小，启动电流小；机组能效比高，运行费用大大降低；由于采用多机运行，设备运行的可靠性大大提高，任一制冷系统发生故障都不会影响空气冷却的进行；设备系统集成化、自动化好，使用简单；设备性价比好；但是上述多机并联空气冷却机组的主要缺点在于：机组的压缩冷凝段和通风冷却段为分体式安装，设备到现场需连接制冷系统的供液管路、回气管路，需对系统再次打压、检漏和抽真空作业，增加了现场施工的工作量。

因此，为解决上述背景问题，研发一种盾构机通风制冷一体机是迫在眉睫的。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述背景问题中提出的问题，提供一种盾构机通风制冷一体机，它结构可靠性好、制冷能效比高、运行成本低，通过该装置的运行在有效的降低盾构机操作区域的温度的同时，降低了制冷机组的运行能耗，提高了盾构机掘进作业的经济性；同时一体式的设计减少了占用空间，大大降低了现场施工的工作量。

本实用新型的目的是这样实现的：一种盾构机通风制冷一体机，包括盾构机车架，所述盾构机车架的一侧安装有盾构机通风制冷一体机，所述盾构机通风制冷一体机包括通风冷却段和压缩冷凝段，并设置为上下一体结构安装，所述通风冷却段设置在压缩冷凝段的上方；

所述盾构机车架顶部一侧设置进风管路，另一侧设置送风管路，所述进风管路与盾构机通风制冷一体机上部通风冷却段的进风口相连，所述送风管路与盾构机通风制冷一体机上部通风冷却段的出风口相连；

所述盾构机通风制冷一体机下部的压缩冷凝段包括多台压缩机，多台压缩机并联，且每台压缩机均设置有与其单独匹配的制冷循环系统。

优选的，所述盾构机通风制冷一体机上还设置有电气控制箱，方便作业人员操作。

所述盾构机通风制冷一体机的制冷循环系统包括冷凝器；

所述冷凝器通过管路连接到干燥过滤器，所述冷凝器和干燥过滤器之间的管路上设置有球阀；

所述干燥过滤器通过管路连接到干式蒸发器，所述干燥过滤器和通风冷却器之间的管路上依次设置有电磁阀和热力膨胀阀。

所述干式蒸发器进风侧设置通风风机；

所述干式蒸发器底部设置有凝结水排放口；

所述干式蒸发器和压缩机之间连接管路，并在压缩机的进口管上设置气液分离器。

所述冷凝器还连接冷却水管路，所述冷却水管路包括冷却水进口管和冷却水出口管，并通过管道与冷却塔相连。

所述进风管路的进风口设置有送风机。

所述送风管路上还设置有温度传感器。

所述冷却塔设置在施工隧道外。

相比于现有技术，本实用新型具有以下优点：

本实用新型的盾构机通风制冷一体机，由冷水机组的间接式制冷方式改进制冷剂直接膨胀制冷，根据通风量及环境温度的变化设计了多机并联空气冷却机组以匹配新风热负荷的变化需求；同时采用多台压缩机并联使用，每个压缩机具备独立的制冷循环系统；隧道外空气经多机并联机组直接冷却，机组配套温控系统根据出风温度自动控制各个压缩机的运行；压缩机的单机功率小，启动电流小；机组能效比高，运行费用大大降低；同时，由于采用多机运行，任一制冷系统发生故障都不会影响空气冷却的进行，有效的提高了系统运行稳定性和可靠性；

本实用新型的盾构机通风制冷一体机，将通风冷却段与压缩冷凝段在有限的空间集成于一体，机组结构更加紧凑、体积小、重量轻，占地小；一体化的设计使设备现场安装更加省时省工；系统的集成化、自动化，给工程施工人员带来了安装的便捷、操作的简单，使产品的性价比大大提高。

附图说明

图1为本实用新型一种盾构机通风制冷一体机的整体结构示意图。

图2为本实用新型一种盾构机通风制冷一体机中的制冷循环系统结构原理示意图。

其中：1、盾构机车架；2、进风管路；3、盾构机通风制冷一体机；4、冷却水管路；5、通风风机；6、送风管路；7、压缩机；8、冷凝器；9、球阀；10、干燥过滤器；11、视液镜；12、电磁阀；13、热力膨胀阀；14、送风机；15、干式蒸发器；16、温度传感器； 17、电控箱；18、气液分离器；19、凝结水排放口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型加以说明 ：

如图1~2所示，一种盾构机通风制冷一体机，包括盾构机车架1，所述盾构机车架1的一侧安装有盾构机通风制冷一体机3，所述盾构机通风制冷一体机3包括通风冷却段和压缩冷凝段，并设置为上下一体结构安装，所述通风冷却段设置在压缩冷凝段的上方；

所述盾构机车架1顶部一侧设置进风管路2，另一侧设置送风管路6，所述进风管路2与盾构机通风制冷一体机3上部通风冷却段的进风口相连，所述送风管路6与盾构机通风制冷一体机3上部通风冷却段的出风口相连；

所述盾构机通风制冷一体机3下部的压缩冷凝段包括多台压缩机7，多台压缩机7并联，且每台压缩机7均设置有与其单独匹配的制冷循环系统。

所述制冷循环系统包括冷凝器8；

所述冷凝器8通过管路连接到干燥过滤器10，所述冷凝器8和干燥过滤器10之间的管路上设置有球阀9；

所述干燥过滤器10通过管路连接到干式蒸发器15，所述干燥过滤器10和干式蒸发器15之间的管路上依次设置有视液镜11、电磁阀12和热力膨胀阀13。

所述干式蒸发器15进风侧设置送风机14；

所述干式蒸发器15底部设置有凝结水排放口19；

所述干式蒸发器15和压缩机7之间连接管路，并在压缩机7的进口管上设置气液分离器18。

所述冷凝器8还连接冷却水管路，所述冷却水管路4包括冷却水进口管和冷却水出口管，并通过管道与冷却塔相连。

所述进风管路2的进风口设置有通风风机5。

所述送风管路3上还设置有温度传感器16。

所述冷却塔设置在施工隧道外。

在本实施例中，所述盾构机通风制冷一体机3上还设置有电控箱17，方便工作人员操作。

在本实施例中，本实用新型一种盾构机通风制冷一体机的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：隧道外的新风在通风风机5的驱动下通过进风管路2，进入盾构机通风制冷一体机3上部的通风冷却段内；

步骤二：新风在通风制冷一体机3上部的通风冷却段内由制冷剂蒸发吸热被冷却后通过送风管路6进入盾构机挖掘区域，并对此区域进行冷却降温；

步骤三：在通风冷却段内的干式蒸发器15中蒸发的低温、低压的制冷剂气体被压缩冷凝段中的压缩机7吸入并压缩成高温、高压的气体后送入水冷冷凝器中放热，凝结成高压、常温的液体，再经热力膨胀阀13节流后再次进入通风冷却段内的干式蒸发器15蒸发吸热，从而形成了一个制冷循环；

步骤四：在送风管路6上由温度传感器16检测从通风冷却段冷却后的空气温度；

当经过1台压缩机7运行后的出风温度达不到预设定的出风温度要求时，第2台启动、执行制冷循环；

若出风温度仍达不到设定要求时，依次加载第3台、第4台的压缩机7执行制冷循环，以满足预设的出风温度；

当出风温度较低时，多台压缩机7会依次减载，维持一个恒定的出风温度要求。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种盾构机通风制冷一体机，包括盾构机车架（1），其特征在于：所述盾构机车架（1）的一侧安装有盾构机通风制冷一体机（3），所述盾构机通风制冷一体机（3）包括通风冷却段和压缩冷凝段，并设置为上下一体结构安装，所述通风冷却段设置在压缩冷凝段的上方；

所述盾构机车架（1）顶部一侧设置进风管路（2），另一侧设置送风管路（6），所述进风管路（2）与盾构机通风制冷一体机（3）上部通风冷却段的进风口相连，所述送风管路（6）与盾构机通风制冷一体机（3）上部通风冷却段的出风口相连；

所述盾构机通风制冷一体机（3）下部的压缩冷凝段包括多台压缩机（7），多台压缩机（7）并联，且每台压缩机（7）均设置有与其单独匹配的制冷循环系统。

2.根据权利要求1所述的一种盾构机通风制冷一体机，其特征在于：所述制冷循环系统包括冷凝器（8）；

所述冷凝器（8）通过管路连接到干燥过滤器（10），所述冷凝器（8）和干燥过滤器（10）之间的管路上设置有球阀（9）；

所述干燥过滤器（10）通过管路连接到干式蒸发器（15），所述干燥过滤器（10）和干式蒸发器（15）之间的管路上依次设置有视液镜（11）、电磁阀（12）和热力膨胀阀（13）。

3.根据权利要求2所述的一种盾构机通风制冷一体机，其特征在于：所述干式蒸发器（15）进风侧设置送风机（14）；

所述干式蒸发器（15）底部设置有凝结水排放口（19）；

所述干式蒸发器（15）和压缩机（7）之间连接管路，并在压缩机（7）的进口管上设置气液分离器（18）。

4.根据权利要求2所述的一种盾构机通风制冷一体机，其特征在于：所述冷凝器（8）还连接冷却水管路（4），所述冷却水管路（4）包括冷却水进口管和冷却水出口管，并通过管道与冷却塔相连。

5.根据权利要求1所述的一种盾构机通风制冷一体机，其特征在于：所述进风管路（2）的进风口设置有通风风机（5）。

6.根据权利要求1所述的一种盾构机通风制冷一体机，其特征在于：所述送风管路（6）上设置温度传感器（16）。

7.根据权利要求4所述的一种盾构机通风制冷一体机，其特征在于：所述冷却塔设置在施工隧道外。

8.根据权利要求1所述的一种盾构机通风制冷一体机，其特征在于：所述盾构机通风制冷一体机（3）上还设置有电控箱（17）。

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