本发明公开了一种用于井下避险装置的环保制冷系统及其制冷方法,属一种井下避险装置内部集成的环境调节设备,包括换热装置与用于维持冷却介质低温的制冷装置,所述的制冷装置与换热装置通过循环管道相连通,且循环管道经过蓄冰装置,循环管道上还设有多个阀门与至少一个冷却介质驱动泵,冷却介质驱动泵用于使冷却介质在循环管道中流动;所述的蓄冰装置内设有冷冻液体,冷冻液体与循环管道相接触并在循环管道中流经的冷却介质作用下凝结成冰,或降低流经循环管道的冷却介质的温度。本发明所提供的一种用于井下避险装置的环保制冷系统结构简单,占用空间较小,制冷效率高,适宜在各种类型规格的井下避险装置中安装使用,应用范围广阔。
1.一种用于井下避险装置的环保制冷系统,包括换热装置与用于维持冷却介质低温的制冷装置,其特征在于:所述的制冷装置与换热装置通过循环管道相连通,且循环管道经过蓄冰装置,循环管道上还设有多个阀门与至少一个冷却介质驱动泵,冷却介质驱动泵用于使冷却介质在循环管道中流动;所述的蓄冰装置内设有冷冻液体,冷冻液体与循环管道相接触并在循环管道中流经的冷却介质作用下凝结成冰,或降低流经循环管道的冷却介质的温度;所述的换热装置中设有冷气泵,冷气泵用于使空气流经换热装置降低温度;所述的循环管道分为制冷单元管道与供冷单元管道,制冷单元管道循环连通制冷装置与蓄冰装置,且制冷单元管道上还设有阀门V1、V3与至少一个冷却介质驱动泵;供冷单元管道循环连通制冷机、蓄冰装置与换热装置,且供冷单元管道上还设有阀门V1、V2、V4与至少一个冷却介质驱动泵,所述的制冷单元管道与供冷单元管道相互连通且部分重合。
2.根据权利要求1所述的用于井下避险装置的环保制冷系统,其特征在于:所述的循环管道中流动的冷却介质是乙二醇。
3.根据权利要求1所述的用于井下避险装置的环保制冷系统,其特征在于:所述的蓄冰装置还设置有防爆风机,防爆风机安装在其内部的冷冻液体附近,且防爆风机的进风口通过管道延伸至蓄冰装置外部。
4.根据权利要求3所述的用于井下避险装置的环保制冷系统,其特征在于:所述的蓄冰装置包括外壳与内胆,内胆由金属框架支撑,且外壳与内胆之间为聚氨酯发泡填充。
5.根据权利要求4所述的用于井下避险装置的环保制冷系统,其特征在于:所述的外壳为彩钢板加工制成,内胆为玻璃钢加工制成。
6.根据权利要求1所述的用于井下避险装置的环保制冷系统,其特征在于:所述的换热装置中设置若干高密度聚乙烯盘管,进入换热装置的冷却介质流经高密度聚乙烯盘管,且换热装置与循环管道之间的接头也为高密度聚乙烯接头。
7.一种井下避险装置的环保制冷方法,采用权利要求1至6任意一项所述的制冷系统,由循环管道连通制冷装置、蓄冰装置与换热装置,并在循环管道中加入冷却介质,其特征在于:所述的方法按照如下步骤进行:步骤A、制冰流程,调节循环管道上的阀门,使制冷装置通过循环管道与蓄冰装置相连通,启动制冷装置将循环管道中的冷却介质的温度冷却至-3~-7°C,启动冷却介质驱动泵使其在循环管道中流动,冷却介质流经蓄冰装置,使其内部的冷冻液体凝结成冰待供冷使用;步骤B、供冷流程,调节循环管道上的阀门,使蓄冰装置、制冷装置与换热装置相连通,制冷装置停止运行,且其仍可供循环介质通过,启动冷却介质驱动泵,循环管道中的冷却介质流经蓄冰装置降温后,进入换热装置进行温度交换,然后再进入蓄冰装置,以此循环。
8.根据权利要求7所述的井下避险装置的环保制冷方法,其特征在于:所述的冷却介质为乙二醇。技术领域
本发明涉及井下避险装置内部集成的环境调节设备,更具体的说是一种用于井下避险装置的环保制冷系统及其制冷方法。
背景技术
近年来,随着国内煤矿事故的频繁发生,煤矿井下的安全问题越来越受到人们的重视,进而推动了煤矿井下救生避险装置生产工业的发展,尤其是在避险装置上,其不仅要考虑外部的防爆密封结构,同时也要在其内部的环境调节设备上进行改进,以保证避险人员的生命安全,同时提高避险装置内的舒适度,特别是煤矿井下环境恶劣,空气潮湿,因此避险装置内部的温度调节设备更显得尤为重要,目前国内已有众多的企业和科研院所从事井下避险装置制冷系统的研究,例如公开号为CN101761353的,名称为“一种用于煤矿救生舱的空气冷却系统”的中国发明专利,其采用多瓶虹吸式液态二氧化碳作为冷却介质,通过释放液态二氧化碳气化后迅速吸热,与此同时采用喷射装置将其喷射出,达到迅速制冷的目的,但是该制冷系统中的二氧化碳为消耗品,需要根据使用情况定时添加补充,成本较高,且虽然该制冷系统中采用了其他设备进行处理,但二氧化碳始终会有余量进入密封的避险装置内部,从而增加其内部氧气的消耗量,且在避险装置内部放置多瓶液态二氧化碳,也造成了空间的浪费,如设置在避险装置外部则又会造成一定的安全隐患,因此现有的井下避险装置中的制冷系统依然存在各种缺陷,有必要对此做出进一步的改进。
发明内容
本发明的目的在于解决上述不足,提供一种结构简单、且制冷效率高的一种用于井下避险装置的环保制冷系统及其制冷方法。为解决上述的技术问题,本发明采用以下技术方案:本发明一方面提供了一种用于井下避险装置的环保制冷系统,包括换热装置与用于维持冷却介质低温的制冷装置,所述的制冷装置与换热装置通过循环管道相连通,且循环管道经过蓄冰装置,循环管道上还设有多个阀门与至少一个冷却介质驱动泵,冷却介质驱动泵用于使冷却介质在循环管道中流动;所述的蓄冰装置内设有冷冻液体,冷冻液体与循环管道相接触并在循环管道中流经的冷却介质作用下凝结成冰,或降低流经循环管道的冷却介质的温度。进一步的技术方案是:所述的循环管道分为制冷单元管道与供冷单元管道,制冷单元管道循环连通制冷装置与蓄冰装置,且制冷单元管道上还设有阀门V1、V3与至少一个冷却介质驱动泵;供冷单元管道循环连通制冷机、蓄冰装置与换热装置,且供冷单元管道上还设有阀门V1、V2、V4与至少一个冷却介质驱动泵,所述的制冷单元管道与供冷单元管道相互连通且部分重合。更进一步的技术方案是:所述的换热装置中设有冷气泵,冷气泵用于使空气流经换热装置降低温度。更进一步的技术方案是:所述的循环管道中流动的冷却介质是乙二醇。更进一步的技术方案是:所述的蓄冰装置还设置有防爆风机,防爆风机安装在其内部的冷冻液体附近,且防爆风机的进风口通过管道延伸至蓄冰装置外部。更进一步的技术方案是:所述的蓄冰装置包括外壳与内胆,内胆由金属框架支撑,且外壳与内胆之间为聚氨酯发泡填充。更进一步的技术方案是:所述的外壳为彩钢板加工制成,内胆为玻璃钢加工制成。更进一步的技术方案是:所述的换热装置中设置若干高密度聚乙烯盘管,进入换热装置的冷却介质流经高密度聚乙烯盘管,且换热装置与循环管道之间的接头也为高密度聚乙烯接头。本发明另一方面提供了一种井下避险装置的环保制冷方法,采用循环管道连通制冷装置、蓄冰装置与换热装置,并在循环管道中加入冷却介质,所述的方法按照如下步骤进行:步骤A、制冰流程,调节循环管道上的阀门,使制冷装置通过循环管道与蓄冰装置相连通,启动制冷装置将循环管道中的冷却介质的温度冷却至-3~-7°C,启动冷却介质驱动泵使其在循环管道中流动,冷却介质流经蓄冰装置,使其内部的冷冻液体凝结成冰待供冷使用;步骤B、供冷流程,调节循环管道上的阀门,使蓄冰装置、制冷装置与换热装置相连通,制冷装置停止运行,且其仍可供循环介质通过,启动冷却介质驱动泵,循环管道中的冷却介质流经蓄冰装置降温后,进入换热装置进行温度交换,然后再进入蓄冰装置,以此循环。更进一步的技术方案是:所述的冷却介质为乙二醇。与现有技术相比,本发明的有益效果是:利用能源差时供应,在日常情况下,通过制冷装置运行,冷却介质流经蓄冰装置储存冷量,当煤矿事故发生时,制冷装置停止运行,蓄冰装置通过换热装置释放冷量,且不会向井下避险装置内部或大气中排放任何有害有毒等不符合环保规定的气体,属于环保型制冷方式,在制冷的同时还可通过防爆风机实现避险装置内部的除湿功能,同时本发明所提供的一种用于井下避险装置的环保制冷系统结构简单,占用空间较小,亦可根据避险装置内部空间随意设置循环管道排布方式,且制冷效率高,适宜在各种类型规格的井下避险装置中安装使用,应用范围广阔。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图;图2为本发明蓄冰状态时冷却介质流向图;图3为本发明供冷状态时冷却介质流向图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。本发明的一种实施方式是要说明一种用于井下避险装置的环保制冷系统,参考图1所示,本发明包括换热装置与用于维持冷却介质低温的制冷装置,所述的制冷装置与换热装置通过循环管道相连通,且循环管道经过蓄冰装置,循环管道上还设有多个阀门与至少一个冷却介质驱动泵,冷却介质驱动泵用于使冷却介质在循环管道中流动;所述的蓄冰装置内设有冷冻液体,冷冻液体与循环管道相接触并在循环管道中流经的冷却介质作用下凝结成冰,或降低流经循环管道的冷却介质的温度,在本发明的此种实施方式中,只在循环管道上设置一个冷却介质驱动泵,如制冷系统的体积设置较大,也可将冷却介质驱动泵设置为多个,以保证循环管道中的冷却介质的流动及其流动速度。而前述的蓄冰装置可采用现有技术中的内融式的蓄冰罐,冷却介质经过蓄冰罐时即与其内部的冷冻液体进行温度交换。在上述的环保制冷系统中,本发明的发明人认为效果较好的技术方案是将所述的循环管道划分为制冷单元管道与供冷单元管道,制冷单元管道循环连通制冷装置与蓄冰装置,且制冷单元管道上还设有阀门V1、V3与至少一个冷却介质驱动泵;供冷单元管道循环连通制冷机、蓄冰装置与换热装置,且供冷单元管道上还设有阀门V1、V2、V4与至少一个冷却介质驱动泵,所述的制冷单元管道与供冷单元管道相互连通且部分重合,具体可再参考图1所示。此种方案可作为本发明的优选实施方案。在上述所提到的换热装置,其作用是通过冷却介质使经过换热装置的空气的温度降低,此处为加快密封井下避险装置中空气通过换热装置的速度,最好在换热装置中增设冷气泵,在冷气泵的作用下,井下避险装置密封空间内的空气快速通过换热装置,以实现快递降低井下避险装置内的密封空间内温度的目的,而换热装置的结构则最好采用若干高密度聚乙烯盘管,使得进入换热装置的冷却介质流经高密度聚乙烯盘管,且换热装置与循环管道之间的接头也为高密度聚乙烯接头。但需要进行说明的是,采用高密度聚乙烯盘管仅仅为本发明上述所提到的换热装置一种形式的体现,此处不排除具有同样技术效果且采用其它结构的换热装置。同时在上述反复提及的冷却介质,发明人在具体实验时采用的是乙二醇,实验过程中发现其作为介质换热的效果较好,可作为本发明较为优选的实施方式,当然,此处仍然不排除将其它性状与乙二醇效果接近、或更佳的液态物质作为冷却介质。本发明的发明人认为,采用如上所述的技术方案已经能够较为理想的解决本发明的技术问题,并实现本发明较佳的技术效果,但为使本发明在实际使用中发挥的制冷效果更加显著和优异,发明人还参考现有技术中的内融式蓄冰罐对上述所提到的蓄冰装置结构进行了改进,并具体说明如下:所述的蓄冰装置中还可增设防爆风机,防爆风机安装在其内部的冷冻液体附近,且防爆风机的进风口通过管道延伸至蓄冰装置外部,设置防爆风机的目的为可使蓄冰装置在进行融冰供冷的同时,通过防爆风机向外送风可起到除湿的作用。防爆风机的参数优选为最大功率不超过50W,并可根据温度调控需要调节进风量,其调节范围为环保制冷系统的制冷量在0~10W/min内可调,除湿量在0~1500g/小时内可调。需要说明的是,通过防爆风机所带来的除湿功能可作为本发明的一个较为优选的附加功能。而蓄冰装置具体结构优先采用外壳与内胆构成,也可根据不同需求添加其它辅助部件,其中内胆由金属框架支撑,且外壳与内胆之间采用聚氨酯发泡填充,使得外壳与内胆不接触,而前述所提到的蓄冰装置外壳则最好采用彩钢板加工制成,内胆则采用玻璃钢加工制成。该结构为本发明中蓄冰装置的优选实施方式,蓄冰装置采用内融冰的方式,因此无需预留空间作为冷水通道,在环保制冷系统系统不使用时具有比较优异的制冰率,且制冰方式为完全冻结式,而冷冻液体设置在内胆中,且内胆不与支撑架相接触,保证的金属支撑架不受蓄冰装置内冻结液体的影响。本发明的第二种实施方式是要说明一种井下避险装置的环保制冷方法,采用循环管道连通制冷装置、蓄冰装置与换热装置,并在循环管道中加入冷却介质,所述的方法按照如下步骤进行:步骤A、制冰流程,如图2所示,调节循环管道上的阀门,使制冷装置通过循环管道与蓄冰装置相连通,启动制冷装置将循环管道中的冷却介质的温度冷却至-3~-7°C,启动冷却介质驱动泵使其在循环管道中流动,冷却介质流经蓄冰装置,使其内部的冷冻液体凝结成冰待供冷使用;步骤B、供冷流程,如图3所示,调节循环管道上的阀门,使蓄冰装置、制冷装置与换热装置相连通,制冷装置停止运行,且其仍可供循环介质通过,启动冷却介质驱动泵,循环管道中的冷却介质流经蓄冰装置降温后,进入换热装置进行温度交换,然后再进入蓄冰装置,以此循环。在上述已经说明,上述所提到的冷却介质依然是乙二醇。还需要进行说明的是,上述仅仅为本发明的优选实施例,并不是对本发明保护范围的限定,发明人在实施方式中为保证本领域的普通技术人员可顺利实施本方案,对部分技术手段作了较为详细说明,应当理解为,对本发明的一种用于井下避险装置的环保制冷系统及其制冷方法所做的任何等质并无实质技术效果的改变,均在本发明的保护范围之内。