PL228685B1 - Urządzenie klimatyzacyjne, zwłaszcza podziemnych wyrobisk górniczych - Google Patents

Description

(21) Numer zgłoszenia: 409010 _{E21F 3/0Q (200601)}

F24F 5/00 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 29.07.2014 (54) Urządzenie klimatyzacyjne, zwłaszcza podziemnych wyrobisk górniczych (73) Uprawniony z patentu:

ELPRO-7 SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Zabrze, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:

01.02.2016 BUP 03/16 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

30.04.2018 WUP 04/18 (72) Twórca(y) wynalazku:

BRONISŁAW BIEL, Zabrze, PL ANTONI BABLOK, Katowice, PL STANISŁAW KRUCZEK, Jastrzębia, PL (74) Pełnomocnik:

rzecz, pat. Krzysztof Dorębski m

oo co oo

CM

CM

Q_

PL 228 685 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie klimatyzacyjne, zwłaszcza podziemnych wyrobisk górniczych dla klimatyzacji lokalnej powietrza, mające zastosowanie w szczególności w podziemiach kopalń.

Znane są i stosowane urządzenia do klimatyzacji tuneli i podziemnych wyrobisk górniczych, w których powietrze zazwyczaj jest schładzane metodą bezpośrednią, za pomocą chłodnic powietrza będącymi jednocześnie parownikami maszyn chłodniczych (chłodziarek) zasilanych czynnikiem chłodniczym, albo metodą pośrednią, za pomocą chłodnic powietrza zasilanych wodą zimną, wytwarzaną przez maszyny chłodnicze (chłodziarki, ziębiarki, agregaty chłodnicze). W tradycyjnych rozwiązaniach, wraz z obniżaniem temperatury powietrza wzrasta w jego wilgotność względna. Zagrożenie klimatyczne w wyrobiskach polega nie tylko na zbyt wysokiej temperaturze powietrza ale również na zbyt niskiej intensywności chłodzenia. Intensywność chłodzenia związana jest z wilgotnością względną oraz ilością powietrza doprowadzanego do wyrobiska.

Z polskiego opisu patentowego nr 157 996 wynalazku, znany jest układ do schładzania powietrza w wyrobiskach podziemnych kopalni głębinowej, zawierający jako chłodziarkę wody chłodniczy agregat sprężarkowy z obiegiem freonu, sprzężony poprzez parownik freonu z obiegiem wody chłodniczej, połączonym z chłodnicą powietrza wentylacyjnego i poprzez skraplacz z obiegiem wody chłodzącej, połączonym z chłodnicą wody. Przyłączona do obiegu wody chłodniczej izolowanymi przewodami chłodnica powietrza wentylacyjnego ma dwie komory zraszania z usytuowanymi rzędami dysz zraszających, a pod obiema komorami zraszania ma zabudowane zbiorniki wody spływowej. Kolektor z dyszami zraszającymi komory pierwszego stopnia zraszania jest przyłączony do wlotowego przewodu wody chłodzącej, drugi kolektor z dyszami zraszającymi komory drugiego stopnia zraszania jest połączony poprzez pompę ze zbiornikiem wody spływowej komory pierwszego stopnia zraszania, a zbiornik wody spływowej komory drugiego stopnia zraszania jest połączony z wylotowym przewodem wody chłodniczej.

Znany jest również, z polskiego opisu patentowego nr 195 687 układ chłodniczy powietrza, zwłaszcza podziemnych wyrobisk górniczych kopalń głębinowych, dla klimatyzacji lokalnej powietrza głębokich i odległych wyrobisk górniczych ścianowych lub chodnikowych o wysokiej temperaturze skał. Układ zawiera sprężarkowy zespół maszynowy ze sprężarką tłokową, skraplaczem czynnika chłodniczego i zbiornikiem ciekłego czynnika chłodniczego, połączony w zamkniętym obiegu termodynamicznym z parownikiem. Sprężarkowy zespół maszynowy układu ma wylot tłoczny swej sprężarki tłokowej połączony poprzez zawór odcinający z wlotem skraplacza płytowego czynnika chłodniczego, podłączonego swym wylotem do zbiornika wyrównawczego ciekłego czynnika chłodniczego oraz równolegle poprzez drugi zawór odcinający i filtr osuszający do wlotu pierwszego obiegu wewnętrznego wymiennika płytowego ciepła. Wylot wymiennika płytowego ciepła jest przyłączony posobnie przez wziernik i zawór rozprężny oraz trzeci zawór odcinający do wlotu parownika. Wylot tego parownika jest połączony poprzez czwarty zawór odcinający z wlotem drugiego przeciwprądowego obiegu wewnętrznego wymiennika płytowego ciepła, połączonego swym wylotem poprzez szósty zawór odcinający z wlotem ssawnym sprężarki tłokowej, przyłączonym równolegle poprzez piąty zawór odcinający do wlotu drugiego przeciwprądowego obiegu wewnętrznego wymiennika płytowego ciepła.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia klimatyzacyjnego, zwłaszcza podziemnych wyrobisk górniczych dla klimatyzacji lokalnej powietrza, które umożliwi sterowanie zarówno temperaturą jak i wilgotnością powietrza w miejscu jego zainstalowania, dla uzyskania optymalnych warunków atmosferycznych, przy jednoczesnym spełnieniu wymogów ujętych w normach oraz zapewnieniu możliwości automatycznej pracy urządzenia.

Cel ten osiągnięto w urządzeniu klimatyzacyjnym, zwłaszcza podziemnych wyrobisk górniczych, które według wynalazku zawiera sprężarkowy agregat z obiegiem czynnika chłodniczego, wymienniki ciepła, odkraplacz oraz wentylator i rozprężny zawór czynnika chłodniczego. Urządzenie charakteryzuje się tym, że ma klimatyzacyjny zespół złożony z usytuowanych kolejno, co najmniej jednego wentylatora, parownika, odkraplacza i powietrznego skraplacza. Wylot sprężarkowego agregatu obiegu czynnika chłodniczego jest połączony poprzez regulacyjny zawór z wlotem powietrznego skraplacza, którego wylot jest połączony poprzez rozprężny zawór z wlotem parownika. Wylot parownika jest połączony z wlotem sprężarkowego agregatu. Ponadto urządzenie ma odprowadzający ciepło wymiennik z obiegiem czynnika chłodniczego włączonym równolegle w obieg czynnika chłodniczego sprężarkowego agregatu. Wlot obiegu czynnika chłodniczego odprowadzającego ciepło wymiennika jest połączony z wylotem sprężarkowego agregatu przed regulacyjnym zaworem, a jego wylot z wylotem powietrznego skraplacza przed rozprężnym zaworem.

PL 228 685 B1

Odmiana urządzenia klimatyzacyjnego według wynalazku zawiera sprężarkowy agregat z obiegiem czynnika chłodniczego, wymienniki ciepła, odkraplacz oraz wentylator i rozprężny zawór czynnika chłodniczego. Urządzenie charakteryzuje się tym, że ma klimatyzacyjny zespół złożony z usytuowanych kolejno, co najmniej jednego wentylatora, parownika, odkraplacza i powietrznego skraplacza. Wylot sprężarkowego agregatu obiegu czynnika chłodniczego jest połączony poprzez regulacyjny zawór z wlotem powietrznego skraplacza, którego wylot jest połączony poprzez rozprężny zawór z wlotem parownika. Wylot parownika jest połączony z wlotem sprężarkowego agregatu. Ponadto urządzenie ma odprowadzający ciepło wymiennik z obiegiem czynnika chłodniczego włączonym szeregowo w obieg czynnika chłodniczego sprężarkowego agregatu, pomiędzy wylotem powietrznego skraplacza a rozprężnym zaworem.

Korzystne jest w obu odmianach urządzenia, kiedy odprowadzający ciepło wymiennik jest wodnym skraplaczem.

W preferowanym wykonaniu, w obu odmianach urządzenia, obieg wody chłodzącej wodnego skraplacza ma na jego wejściu regulacyjny zawór wody.

Dalsze korzyści z wynalazku w obu odmianach urządzenia uzyskuje się, kiedy regulacyjny zawór wody jest zaworem sterowanym.

W równie celowym wykonaniu, w obu odmianach urządzenia, regulacyjny zawór jest zaworem sterowanym.

Urządzenie według wynalazku, w obu odmianach, pozwala na obróbkę powietrza w sposób zapewniający uzyskanie i utrzymanie optymalnych parametrów mikroklimatu w miejscu jego zainstalowania, przy zachowaniu prostoty konstrukcji urządzenia. Jednocześnie umożliwia - poprzez dołączenie do urządzenia układu sterowania - pełne zautomatyzowanie jego pracy, co pozwala na dostosowanie jego wydajności do aktualnych potrzeb wynikających z występujących w danej lokalizacji warunków.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy pierwszej odmiany urządzenia, a fig. 2 - schemat blokowy drugiej odmiany urządzenia.

Urządzenie klimatyzacyjne według pierwszej odmiany wynalazku ma usytuowane po kolei zespół dwóch wentylatorów 1, parownik 2, odkraplacz 3 i powietrzny skraplacz 4, których ciąg tworzy klimatyzacyjny zespół 5. Wylot sprężarkowego agregatu 6, wymuszającego przepływ w obiegu 7 czynnika chłodniczego, jest połączony poprzez sterowany, regulacyjny zawór 8 z wlotem skraplacza 4 zespołu 5. Wylot skraplacza 4 jest połączony poprzez rozprężny zawór 9 z wlotem parownika 2. Wylot parownika 2 jest połączony z wlotem agregatu 6, zamykając obieg 7 czynnika chłodniczego. Ponadto urządzenie ma wodny skraplacz 10 z obiegiem 11 czynnika chłodniczego włączonym równolegle w obieg 7 agregatu 6. Wlot skraplacza 10 jest połączony z wylotem agregatu 6 przed zaworem 8, a jego wylot z wylotem skraplacza 4 zespołu 5 przed zaworem 9. Obieg 12 wody chłodzącej skraplacza 10 ma na jego wejściu sterowany, regulacyjny zawór 13.

Obróbka powietrza, którego przepływ przez urządzenie wymusza zespół wentylatorów 1, przebiega w trzech fazach. W fazie pierwszej - w parowniku 2, spełniającym funkcję chłodnicy - następuje schłodzenie powietrza poniżej punktu rosy i wykroplenie zawartej w nim wody. W fazie drugiej - w odkraplaczu 3 - następuje oddzielenie wykroplonej wody od strugi powietrza. W fazie trzeciej - w skraplaczu 4, spełniającym funkcję nagrzewnicy - następuje podgrzanie powietrza do zadanej wartości, z wykorzystaniem ciepła odebranego od powietrza w fazie pierwszej, co pozwala na podniesienie wilgotności osuszonego wcześniej powietrza do pożądanej wartości. Cały proces pracy urządzenia jest sterowany automatycznie.

Urządzenie klimatyzacyjne według drugiej odmiany wynalazku ma usytuowane po kolei zespół dwóch wentylatorów 1, parownik 2, odkraplacz 3 i powietrzny skraplacz 4 , których ciąg tworzy klimatyzacyjny zespół 5. Wylot sprężarkowego agregatu 6, wymuszającego przepływ w obiegu 7 czynnika chłodniczego, jest połączony poprzez sterowany, regulacyjny zawór 8 z wlotem skraplacza 4 zespołu 5. Wylot skraplacza 4 jest połączony poprzez rozprężny zawór 9 z wlotem parownika 2. Wylot parownika 2 jest połączony z wlotem agregatu 6, zamykając obieg 7 czynnika chłodniczego. Ponadto urządzenie ma wodny skraplacz 10 z obiegiem czynnika chłodniczego włączonym szeregowo w obieg 7 agregatu 6, pomiędzy wylotem skraplacza 4 a zaworem 9. Obieg 12 wody chłodzącej skraplacza 10 ma na jego wejściu sterowany, regulacyjny zawór 13.

Obróbka powietrza w drugiej odmianie urządzenia przebiega identycznie jak w pierwszej odmianie, a cały proces pracy urządzenia w tym wykonaniu, jest również automatycznie sterowany.

PL 228 685 B1

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie klimatyzacyjne, zwłaszcza podziemnych wyrobisk górniczych, zawierające sprężarkowy agregat z obiegiem czynnika chłodniczego, wymienniki ciepła, odkraplacz oraz wentylator i rozprężny zawór czynnika chłodniczego, znamienne tym, że ma klimatyzacyjny zespół (5) złożony z usytuowanych kolejno, co najmniej jednego wentylatora (1), parownika (2), odkraplacza (3) i powietrznego skraplacza (4), przy czym wylot sprężarkowego agregatu (6) obiegu (7) czynnika chłodniczego jest połączony poprzez regulacyjny zawór (8) z wlotem powietrznego skraplacza (4), którego wylot jest połączony poprzez rozprężny zawór (9) z wlotem parownika (2), a wylot parownika (2) jest połączony z wlotem sprężarkowego agregatu (6), a ponadto ma odprowadzający ciepło wymiennik (10) z obiegiem (11) czynnika chłodniczego włączonym równolegle w obieg (7) czynnika chłodniczego sprężarkowego agregatu (6) tak, że jego wlot jest połączony z wylotem sprężarkowego agregatu (6) przed regulacyjnym zaworem (8), a jego wylot z wylotem powietrznego skraplacza (4) przed rozprężnym zaworem (9).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jako odprowadzający ciepło wymiennik (10) ma wodny skraplacz.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że obieg (12) wody chłodzącej wodnego skraplacza (10) ma na jego wejściu regulacyjny zawór (13) wody.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że jako regulacyjny zawór (13) wody ma zawór sterowany.
5. 5. Urządzenie według jednego z zastrz. 1 do 4, znamienne tym, że jako regulacyjny zawór (8) ma zawór sterowany.
6. 6. Urządzenie klimatyzacyjne, zwłaszcza podziemnych wyrobisk górniczych, zawierające sprężarkowy agregat z obiegiem czynnika chłodniczego, wymienniki ciepła, odkraplacz oraz wentylator i rozprężny zawór czynnika chłodniczego, znamienne tym, że ma klimatyzacyjny zespół (5) złożony z usytuowanych kolejno, co najmniej jednego wentylatora (1), parownika (2), odkraplacza (3) i powietrznego skraplacza (4), przy czym wylot sprężarkowego agregatu (6) obiegu (7) czynnika chłodniczego jest połączony poprzez regulacyjny zawór (8) z wlotem powietrznego skraplacza (4), którego wylot jest połączony poprzez rozprężny zawór (9) z wlotem parownika (2), a wylot parownika (2) jest połączony z wlotem sprężarkowego agregatu (6), a ponadto ma odprowadzający ciepło wymiennik (10) z obiegiem czynnika chłodniczego włączonym szeregowo w obieg (7) czynnika chłodniczego sprężarkowego agregatu (6), pomiędzy wylotem powietrznego skraplacza (4) a rozprężnym zaworem (9).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że jako odprowadzający ciepło wymiennik (10) ma wodny skraplacz.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że obieg (12) wody chłodzącej wodnego skraplacza (10) ma na jego wejściu regulacyjny zawór (13) wody.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że jako regulacyjny zawór (13) wody ma zawór sterowany.
10. 10. Urządzenie według jednego z zastrz. 6 do 9, znamienne tym, że jako regulacyjny zawór (8) ma zawór sterowany.