DE4405192C1

DE4405192C1 - Cooling apparatus for underground mining spaces, in particular for winning faces

Info

Publication number: DE4405192C1
Application number: DE19944405192
Authority: DE
Inventors: Hans Henting
Original assignee: WAERMETECHNIK GmbH
Current assignee: WAERMETECHNIK GmbH
Priority date: 1994-02-18
Filing date: 1994-02-18
Publication date: 1995-02-09
Anticipated expiration: 2014-02-19

Abstract

The basic construction includes a cooling unit in the form of a heat exchanger consisting of double-wall cooling cylinders arranged in a row and axially parallel to one another. Their double-wall intermediate spaces can be connected to the line for the low-temperature cooling medium, and the underground-space air to be cooled can flow through their cylinder passage. The basic construction also includes at least one swirl tube with an axial cold-air outlet and a warm-air outlet. The swirl tube can be attached to the compressed-air line of the underground space. It is arranged with its cold-air outlet between the double-wall cooling cylinders of the cooling unit as a jet pump and is designed in such a way that the cooled air flow entrains further underground-space air to be cooled through the cylinder passages and the intermediate spaces of the adjacent double-wall cooling cylinders. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät für bergbauliche Unter tageräume, insbesondere für Gewinnungsstrebe, die eine Druckluftleitung aufweisen, welches Kühlgerät im Bereich des Hangenden montierbar und an eine im Untertageraum instal lierte Tiefkühlmittelleitung anschließbar ist. Das Kühlgerät ist zum Beispiel an den Ausbau des Untertageraumes an schließbar. - Tiefkühlmittelleitung bezeichnet eine Leitung, die mit einer zumeist in einem anderen Bereich des Unter tageraumes angeordneten thermodynamischen Kältemaschine mit zugeordneter Eismaschine in Verbindung steht und zum Bei spiel eine Eisklein/Flüssigkeits-Mischung führt. Handelt es sich um ein Kältegerät in einem Gewinnungsstreb, so steht die Kältemaschine mit der Eismaschine im allgemeinen in der Strecke.The invention relates to a cooling device for mining sub days, especially for profit striving, the one Have compressed air line, which cooling device in the area of Can be installed on a slope and installed in the underground room lated freezer line can be connected. The cooling device is, for example, about the expansion of the underground room closable. - freezer line means a line, the one with mostly in another area of the sub with thermodynamic chiller arranged in the storage room associated ice machine is connected and to the accessory play a mixture of ice and liquid. Act it a refrigeration device in a quest for profit, so it says the chiller with the ice machine in general in the Route.

Bei dem aus der Praxis bekannten Kühlgerät, von dem die Er findung ausgeht, erfolgt der Wärmeübergang von der zu küh lenden Luft des Untertageraumes auf das Tiefkühlmittel mit Hilfe eines Wärmetauschers mit Wärmetauscherelementen in Form von Rohren, die von dem Tiefkühlmittel durchströmt sind. Häufig wird die zu kühlende Luft mit Hilfe eines Ventilators durch den Wärmetauscher gedrückt. Die Außenober fläche der Rohre und damit die Fläche, über die der Wärme austausch stattfindet, ist verhältnismäßig klein. Die Kühl leistung ist daher verbesserungsbedürftig.In the cooling device known from practice, of which the Er the heat is transferred from the too cool air from the underground space to the freezer Using a heat exchanger with heat exchanger elements in Form of tubes through which the freezer flows are. The air to be cooled is often Fan pressed through the heat exchanger. The outside superiors area of the pipes and thus the area over which the heat exchange takes place is relatively small. The cooling performance is therefore in need of improvement.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, bei einem Kühlgerät des beschriebenen Aufbaus die Kühlleistung zu verbessern, ohne daß eine in Untertagebetrieben störende Vergrößerung des Volumens des Kühlgerätes in Kauf genommen werden müßte.The invention is based on the technical problem a cooling device of the construction described, the cooling capacity to improve without being a nuisance in underground operations An increase in the volume of the cooling unit is accepted should be.

Zur Lösung dieses technischen Problems ist Gegenstand der Erfindung ein Kühlgerät für bergbauliche Untertageräume, insbesondere für Gewinnungsstrebe, die eine Druckluftleitung aufweisen, welches Kühlgerät im Bereich des Hangenden mon tierbar und an eine im Untertageraum installierte Tiefkühl mittelleitung anschließbar ist,To solve this technical problem is the subject of Invention a cooling device for mining underground spaces, especially for profit strut that have a compressed air line have which cooling device in the area of the hanging mon animal and to a freezer installed in the underground room middle line can be connected,

mit einem Kühlaggregat in Form eines Wärmetauschers aus gereiht und achsparallel zueinander angeordne ten Doppelwand-Kühlzylindern, deren Doppelwand zwischenräume an die Tiefkühlmittelleitung an schließbar sind und deren Zylinderkanal von der zu kühlenden Luft des Untertageraumes durchströmbar ist, und
mit zumindest einem Wirbelrohr mit einem axialen Kaltluftaustritt und einem Warmluftaustritt, welches an die Druckluftleitung des Untertageraumes anschließbar ist,with a cooling unit in the form of a heat exchanger in line and axially parallel to each other th arranged double-wall cooling cylinders, the double wall spaces between which can be closed to the freezer line and whose cylinder channel can be flowed through by the air to be cooled in the underground space, and
with at least one vortex tube with an axial cold air outlet and a warm air outlet, which can be connected to the compressed air line of the underground space,

wobei das Wirbelrohr zwischen den Doppelwand-Kühlzylindern des Kühlaggregates als Strahlpumpe angeordnet und so ausge legt ist, daß der von dieser Strahlpumpe ausgehende Luft strom weitere zu kühlende Luft des Untertageraumes durch die Zylinderkanäle und durch die Zwischenräume der benachbarten Doppelwand-Kühlzylinder mitreißt. Im allgemeinen ist bei dem erfindungsgemäßen Kühlgerät das Wirbelrohr aus strömungs technischen Gründen achsparallel zur Achse der Doppelwand- Kühlzylinder angeordnet. Die Erfindung erreicht eine beacht liche Verbesserung der Kühlleistung. Im Vergleich zu der eingangs beschriebenen Ausführungsform mit von dem Tiefkühl mittel durchströmten Kühlrohren ist die Fläche, über die der Wärmeaustausch stattfindet, fast doppelt so groß. Die Doppelwand-Kühlzylinder wirken gleichsam mit ihrer äußeren Oberfläche und mit ihrer inneren Oberfläche als Kühlrohr.with the vortex tube between the double wall cooling cylinders the cooling unit arranged as a jet pump and so out is that the air coming from this jet pump current further air to be cooled in the underground space through the Cylinder channels and through the gaps of neighboring Double wall cooling cylinder entrains. In general, the Cooling device according to the invention the vortex tube from flow for technical reasons, axially parallel to the axis of the double wall Cooling cylinder arranged. The invention achieves a remarkable improvement of cooling performance. Compared to the embodiment described at the beginning with of the deep-freeze medium flow through cooling tubes is the area over which the Heat exchange takes place, almost twice as large. The Double-walled cooling cylinders act as it were with their outer Surface and with its inner surface as a cooling tube.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind sechs Doppelwand-Kühlzylinder in zwei geraden Reihen von je weils drei Doppelwand-Kühlzylindern mit Abstand zwischen den Reihen und zwischen den Doppelwand-Kühlzylindern parallel zueinander angeordnet und ist im Zentrum zwischen jeweils vier der Doppelwand-Kühlzylinder jeweils ein Wirbelrohr als Strahlpumpe angeordnet. Man kann aber auch zwischen den mittleren Doppelwand-Kühlzylindern der beiden Reihen ein Wirbelrohr als Strahlpumpe anordnen. Die so aufgebauten Kühlgeräte können vergrößert werden, indem man nicht nur zwei Reihen der Doppelwand-Kühlzylinder vorsieht, sondern drei oder mehr als drei und entsprechend die Anzahl der Wirbelrohre vergrößert.In a preferred embodiment of the invention six double-walled cooling cylinders in two straight rows of each because three double-walled cooling cylinders with a distance between them Rows and parallel between the double wall cooling cylinders arranged to each other and is in the center between each four of the double-wall cooling cylinders each as a vortex tube Jet pump arranged. But you can also between the middle double wall cooling cylinders of the two rows Arrange the vortex tube as a jet pump. The so constructed Refrigerators can be enlarged by not only two rows of double-wall cooling cylinders, but instead three or more than three and accordingly the number of Swirl tubes enlarged.

Wirbelrohre sind bekannte Kühleinrichtungen, die auch in Untertageräumen eingesetzt werden (vgl. DE 39 15 774 A1, DE 40 05 426 A1, Meyer′s Enzyklopädisches Lexikon, 1979, Band 25, S. 417). Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß ein solches Wirbelrohr eine Doppelfunktion erfüllen kann, nämlich einerseits einen Kaltluftstrom erzeugen kann, andererseits mit dem Kaltluftstrom als Strahlpumpe in bezug auf die Luft in der Umgebung des Wirbelrohres funktionieren kann, und zwar nach der Lehre der Erfindung so, daß das er findungsgemäße Kühlgerät insgesamt mit verbesserter Kühl leistung arbeitet, ohne daß eine störende Vergrößerung des Wärmetauschervolumens in Kauf genommen werden müßte. Das Kühlaggregat kann von einem Mantel umgeben sein, der von der zu kühlenden Luft des Untertageraumes durchströmt wird. Es versteht sich, daß man bei dem erfindungsgemäßen Kühlgerät das Wirbelrohr bzw. die Wirbelrohre so anordnen wird, daß dessen warme Luft von dem Kühlaggregat mit seinen Doppel wand-Kühlzylindern wegströmt, also nicht an den Kühlflächen der Doppelwand-Kühlzylinder vorbeistreicht. Um mit der Wärme des Warmluftstromes des Wirbelrohres bzw. der Wirbelrohre den zu kühlenden Untertageraum nicht zu belasten, kann bei dem erfindungsgemäßen Kühlgerät das Wirbelrohr bzw. können die Wirbelrohre in ihrem Warmluftbereich eine Kühleinrich tung für die Warmluft aufweisen, die an die Tiefkühlmittel leitung angeschlossen ist (vgl. DE 40 05 426 A1). Bei dieser Ausführungsform wird die Warmluft des Wirbelrohres bis in einen Temperaturbereich zwischen 20° und 30° C gekühlt, so daß sie selbst als kühlende Luft an den Untertageraum abge geben werden kann. In diesem Zusammenhang lehrt die Erfin dung, daß am Warmluftaustritt des Wirbelrohres Umlenkein richtungen angeordnet sind, an die ein Abströmmantel an schließt, der die Warmluft in Richtung der abströmenden Kaltluft abführt.Vortex tubes are well-known cooling devices that are also in Underground spaces are used (cf. DE 39 15 774 A1, DE 40 05 426 A1, Meyer's Encyclopedic Lexicon, 1979, Volume 25, p. 417). The invention is based on the knowledge that that such a vortex tube fulfill a double function can, on the one hand, generate a flow of cold air, on the other hand with the cold air flow as a jet pump in relation work on the air around the vortex tube can, according to the teaching of the invention so that he Cooling device according to the invention overall with improved cooling performance works without an annoying enlargement of the Heat exchanger volume would have to be accepted. The Cooling unit can be surrounded by a jacket, which of the is flowing through to the cooling air of the underground space. It it goes without saying that the cooling device according to the invention arrange the vortex tube or the vortex tubes so that its warm air from the cooling unit with its double wall cooling cylinders flows away, so not on the cooling surfaces the double wall cooling cylinder passes by. To deal with the heat the warm air flow of the vortex tube or the vortex tubes not burdening the underground space to be cooled can the vortex tube or the cooling device according to the invention the swirl tubes in their warm air area a cooling device device for the hot air that is attached to the freezer line is connected (see. DE 40 05 426 A1). At this Embodiment is the warm air of the vortex tube up to cooled a temperature range between 20 ° and 30 ° C, so that it emitted itself as cooling air to the underground room can be given. In this context, the inventor teaches that the deflection at the hot air outlet of the swirl tube directions are arranged to which an exhaust jacket closes, the warm air flowing out Dissipates cold air.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer DarstellungIn the following, the invention is based on only one Embodiment representing drawing in more detail explained. They show a schematic representation

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kühlgerätes, ausschnittsweise, Fig. 1 is a perspective view of a cooling device according to the invention, fragmentary,

Fig. 2 im gegenüber der Fig. 1 vergrößerten Maßstab eine Stirnansicht des Gegenstandes der Fig. 1 mit weite ren Einzelheiten, Fig. 2 in comparison with FIG. 1 on an enlarged scale an end view of the subject of Fig. 1 with wide ren details,

Fig. 3 einen Schnitt in Richtung AA durch den Gegenstand nach Fig. 2, Fig. 3 is a section in direction A by the subject matter according to Fig. 2,

Fig. 4 ein Wirbelrohr aus den Fig. 1 oder 2 im Längs schnitt, Fig. 4 is a vortex tube in Figs. 1 or 2 in longitudinal section,

Fig. 5 entsprechend der Fig. 3 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlaggregates und Fig. 5 corresponding to Fig. 3 shows another embodiment of a cooling unit according to the invention and

Fig. 6 eine Stirnansicht des Gegenstandes der Fig. 5. Fig. 6 is an end view of the subject of Fig. 5.

Das in den Figuren dargestellte Kühlgerät ist für bergbau liche Untertageräume, insbesondere für Gewinnungsstrebe be stimmt. Die Untertageräume weisen regelmäßig aus anderen Gründen eine Druckluftleitung auf. Das Kühlgerät ist zum Beispiel im Bereich des Hangenden montierbar. Es wird zu meist an den Ausbau des Untertageraums angeschlossen. Diese montagetechnischen Einzelheiten wurden in der Zeichnung nicht verdeutlicht. The cooling device shown in the figures is for mining underground storage rooms, especially for profit striving Right. The underground rooms regularly point out others Establish a compressed air line. The cooling device is for Example mountable in the area of the hanging. It gets too mostly connected to the expansion of the underground room. These Assembly details were in the drawing not clarified.

Das Kühlgerät 1 ist in eine im Untertageraum installierte Tiefkühlmittelleitung einbaubar, und zwar über die in den Figuren dargestellten Anschlüsse 2, 3.The cooling device 1 can be installed in a deep-coolant line installed in the underground space, specifically via the connections 2 , 3 shown in the figures.

Zu dem Kühlgerät 1 gehört ein Kühlaggregat in Form eines Wärmetauschers aus gereiht und achsparallel angeordneten Doppelwand-Kühlzylindern 4, deren Doppelwandzwischenräume 5 an die Tiefkühlmittelleitung anschließbar sind und deren Zylinderkanal 6 von der zu kühlenden Luft des Untertage raumes durchströmbar ist. Zu dem Kühlgerät 1 gehört ferner hin zumindest ein Wirbelrohr 7 mit einem axialen Kaltluft austritt 8 und einem Warmluftaustritt 9 (vgl. Fig. 4), welches einen Anschlußstutzen 10 zum Anschluß an die Druck luftleitung des Untertageraums aufweist. Im Ausführungsbei spiel sind die Doppelwand-Kühlzylinder 4 in bezug auf die Führung des Tiefkühlmittels über die in den Fig. 2 und 3 er kennbaren Verbindungsrohre 11 aneinander angeschlossen.To the cooling device 1, a cooling unit is one in the form of a heat exchanger of a row and axially disposed double-wall cooling cylinders 4, the double-wall gaps 5 are connectable to the cryogenic refrigerant line and the cylinder channel 6 space of the air to be cooled of the underground can be flowed through. To the cooling device 1 further includes at least one vortex tube 7 with an axial cold air outlet 8 and a warm air outlet 9 (see FIG. 4), which has a connecting piece 10 for connection to the compressed air line of the underground space. In the game Ausführungsbei, the double-walled cooling cylinder 4 are connected to each other with respect to the leadership of the freezer via the in Fig. 2 and 3 he recognizable connecting pipes 11 .

Das Wirbelrohr 7 ist zwischen den Doppelwand-Kühlzylindern 4 des Kühlaggregates als Strahlpumpe angeordnet und so aus gelegt, daß der von dieser Strahlpumpe ausgehende gekühlte Luftstrom weitere zu kühlende Luft des Untertageraumes durch die Zylinderkanäle 6 und die Zwischenräume zwischen den be nachbarten Doppelwand-Kühlzylindern 4 mitreißt. Das ist in der Fig. 3 durch Pfeile verdeutlicht worden. Im Ausfüh rungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Er findung ist das Wirbelrohr 7 achsparallel zur Achse der Doppelwand-Kühlzylinder 4 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel besteht fernerhin das Kühlaggregat aus sechs Doppelwand- Kühlzylindern 4 in zwei geraden Reihen von jeweils drei Doppelwand-Kühlzylindern 4 mit Abstand zwischen den Reihen und zwischen den Doppelwand-Kühlzylindern 4. Die Doppelwand- Kühlzylinder 4 sind parallel zueinander angeordnet. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 ist im Zentrum zwischen jeweils vier Doppelwand-Kühlzylindern 4 ein Wirbel rohr 7 als Strahlpumpe angeordnet. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 ist zwischen den mittleren Doppelwand- Kühlzylindern 4 ein Wirbelrohr 7 als Strahlpumpe angeordnet.The vortex tube 7 is arranged between the double-wall cooling cylinders 4 of the cooling unit as a jet pump and laid out so that the cooled air flow emanating from this jet pump entrains further air to be cooled in the underground space through the cylinder channels 6 and the spaces between the adjacent double-wall cooling cylinders 4 . This has been illustrated by arrows in FIG. 3. In the exemplary embodiment and according to a preferred embodiment of the invention, the vortex tube 7 is arranged axially parallel to the axis of the double-wall cooling cylinder 4 . In the exemplary embodiment, the cooling unit also consists of six double-wall cooling cylinders 4 in two straight rows of three double-wall cooling cylinders 4 at a distance between the rows and between the double-wall cooling cylinders 4 . The double wall cooling cylinders 4 are arranged parallel to one another. In the embodiment of FIGS . 2 and 3, a vortex tube 7 is arranged as a jet pump in the center between each four double-wall cooling cylinders 4 . In the embodiment according to FIGS. 5 and 6, a swirl tube 7 is arranged as a jet pump between the middle double-wall cooling cylinders 4 .

Aus der Fig. 4 entnimmt man, wie ein Wirbelrohr 7, welches im Rahmen der Erfindung eingesetzt wird, im einzelnen, in an sich bekannter Weise, aufgebaut ist. Das Wirbelrohr 7 be sitzt den Kühlluftaustritt 8 und den Wärmeluftaustritt 9 sowie im Warmluftbereich 12 eine Kühlvorrichtung 13 in Form einer ringförmigen Kühlkammer, die an die Tiefkühlmittel leitung angeschlossen ist. Die Kühlvorrichtung 13 kühlt die Warmluft soweit herunter, zum Beispiel auf 25° bis 30° C, so daß sie als kühlende Luft an den Untertageraum angegeben werden kann. In diesem Zusammenhang wird auf die Fig. 5 ver wiesen. Man erkennt, daß am Warmluftaustritt 9 des Wirbel rohres 7 Umlenkeinrichtungen 15 angeordnet sind, an die ein Abströmmantel 16 anschließt, der die Warmluft in Richtung der abströmenden Kaltluft abführt.From Fig. 4 it can be seen how a vortex tube 7 , which is used in the context of the invention, is constructed in detail, in a manner known per se. The vortex tube 7 be sits the cooling air outlet 8 and the hot air outlet 9 and in the hot air region 12, a cooling device 13 in the form of an annular cooling chamber, which is connected to the freezer line. The cooling device 13 cools the warm air down, for example to 25 ° to 30 ° C., so that it can be indicated as cooling air to the underground space. In this connection, reference is made to FIG. 5. It can be seen that at the warm air outlet 9 of the vortex tube 7 deflection devices 15 are arranged, to which an outflow jacket 16 connects, which discharges the warm air in the direction of the outflowing cold air.

Zusätzlich könnte ein saugend oder blasend arbeitender Ventilator 14 für die zu kühlende Luft des Untertageraumes mit dem Kühlaggregat verbunden sein.In addition, a suction or blowing fan 14 for the air to be cooled in the underground space could be connected to the cooling unit.

Claims

1. cooling device for mining underground storage rooms, in particular for extraction struts which have a compressed air line, which cooling device ( 1 ) can be installed in the area of the hanging area and can be connected to a deep-freeze pipe installed in the underground storage room,
with a cooling unit in the form of a heat exchanger in line and axially parallel to each other NED double wall cooling cylinders ( 4 ), the double wall spaces ( 5 ) can be connected to the freezer line and the cylinder channel ( 6 ) of the air to be cooled by the underground space can flow through, and
with at least one vortex tube ( 7 ) with an axial cold air outlet ( 8 ) and a warm air outlet ( 9 ), which can be connected to the compressed air line of the underground space,
wherein the vortex tube ( 7 ) between the double-wall cooling cylinder ( 4 ) of the cooling unit is arranged as a jet pump and is designed so that the air stream emanating from this jet pump further air to be cooled in the underground space through the cylinder channels ( 6 ) and through the spaces between the be adjacent double-wall cooling cylinder entrained.

2. Cooling device according to claim 1, wherein the vortex tube ( 7 ) axis parallel to the axis of the double-wall cooling cylinder ( 4 ) is angeord net.

3. Cooling device according to one of claims 1 or 2, wherein six double-wall cooling cylinders ( 4 ) in two straight rows each Weil three double-wall cooling cylinders ( 4 ) spaced between the rows and between the double-wall cooling cylinders ( 4 ) arranged in parallel are and wherein a vortex tube ( 7 ) is arranged as a jet pump in the center between each four double-wall cooling cylinders ( 4 ).

4. Cooling unit according to one of claims 1 or 2, wherein six double cooling cylinders ( 4 ) in two straight rows each Weil three double-wall cooling cylinders ( 4 ) spaced between the rows and between the double-wall cooling cylinders ( 4 ) arranged in parallel are, wherein a vortex tube ( 7 ) is arranged as a jet pump between the middle double-wall cooling cylinders ( 4 ) of the two rows.

5. Cooling device according to one of claims 1 to 4, wherein the vortex tube or the vortex tubes ( 7 ) in the warm air region ( 12 ) has or have a cooling device ( 13 ) for the warm air, which is connected to the deep coolant line.

6. Cooling unit according to claim 5, wherein at the heat air outlet ( 5 ) of the vortex tube ( 7 ) deflection devices ( 15 ) are arranged, to which an outflow jacket ( 16 ) connects, which discharges the hot air in the direction of the outflowing cold air.

7. Cooling device according to one of claims 1 to 6, wherein additionally Lich a suction or blowing fan ( 14 ) for the air to be cooled in the underground space is connected to the cooling unit.