一种用于煤矿救生舱的空气冷却系统.pdf

本发明公开了一种用于煤矿救生舱的空气冷却系统，包括液态二氧化碳制冷系统和喷射式制冷系统，所述的液态二氧化碳制冷系统和喷射式制冷系统通过管路连接成联合制冷系统；液态二氧化碳系统包括虹吸式液态二氧化碳储液瓶、汇流排、高压干燥器、热力膨胀阀、绝热管路、蒸发盘管、压力控制阀、安全阀，喷射式制冷系统包括细薄膜蒸发器、喷嘴和喷射器，本发明在煤矿井下发生事故时，无需外部供电，无需内部储备蓄电池，利用液态二氧化碳的潜热吸收舱室内的热量，再利用液态二氧化碳气化后的高压气体作为喷射式制冷的引射流体进行喷射式制冷，为救生舱提供必要的冷量。本发明操作简单、系统维护简便快捷，无需任何外部动力，便可维持救生舱内的温度。

1.  一种用于煤矿救生舱的空气冷却系统包括液态二氧化碳制冷系统和喷射式制冷系统，其特征在于：所述的液态二氧化碳制冷系统和喷射式制冷系统通过管路连接成联合制冷系统；所述的液态二氧化碳系统包括虹吸式液态二氧化碳储液瓶(1)、汇流排(3)、高压干燥器(4)、热力膨胀阀(5)、绝热管路(6)、蒸发盘管(7)、压力控制阀(9)、安全阀(10)，所述的虹吸式液态二氧化碳储液瓶(1)有多个、并通过汇流排(3)连接，所述的汇流排(3)通过管路依次与高压干燥器(4)、热力膨胀阀(5)、绝热管路(6)、蒸发盘管(7)和压力控制阀(9)连接，在蒸发盘管(7)和压力控制阀(9)之间通过三通管接头连接有安全阀(10)，所述的热力膨胀阀(5)的感温包安装在蒸发盘管(7)的出口处；所述的喷射式制冷系统包括细薄膜蒸发器(13)、喷嘴(11)和喷射器(12)，所述的喷射器(12)分别通过管路与细薄膜蒸发器(13)和喷嘴(11)连接，所述的喷射器(12)安装在救生舱壁(8)上。

2.  根据权利要求1所述的一种用于煤矿救生舱的空气冷却系统，其特征在于：所述的液态二氧化碳制冷系统的压力控制阀(9)与喷射式制冷系统的喷嘴(11)通过管路连接。

3.  根据权利要求1所述的一种用于煤矿救生舱的空气冷却系统，其特征在于：所述的虹吸式液态二氧化碳储液瓶(1)出口至热力膨胀阀(5)出口之间的管路外包绝热层。

4.  根据权利要求1所述的一种用于煤矿救生舱的空气冷却系统，其特征在于：所述的喷射式制冷系统是一种将制冷剂直接喷入大气的、无冷凝器的开放式制冷系统。

5.  根据权利要求1所述的一种用于煤矿救生舱的空气冷却系统，其特征在于：所述的喷射式制冷系统中的液态二氧化碳制冷剂也可以是其它能在室温条件下释放潜热并产生高压气体，而后通过喷嘴(11)可产生高速气流的制冷剂。

6.  根据权利要求1所述的一种用于煤矿救生舱的空气冷却系统，其特征在于：所述的喷射式制冷系统采用两种不同的工质分别作为工作流体和引射流体。

一种用于煤矿救生舱的空气冷却系统
技术领域
本发明涉及空调制冷技术领域，特别是一种用于煤矿救生舱的空气冷却系统。
背景技术
煤矿井下发生灾害性事故时，煤矿救生舱的空气冷却系统能够为躲进救生舱中的矿工提供必需的生存温度，使舱室内环境环境温度维持在32℃以下，基本满足人类生存要求。目前，煤矿救生舱空气冷却装置可分为两类：一是普通分体式空调，空调主机置于救生舱内部，而制冷压缩机必须外置。因此，在瓦斯爆炸、透水事故频发的煤矿中，救生舱空调制冷压缩机等有源部件的防爆是不得不面对的问题。二是蓄冷式防爆空调，该系统包括舱外防爆制冷机组和舱内空气调节装置。这两类装置在密闭空间中要保持让人舒适的温度，需要有足够的电力维持空调的运行，而发生事故时外部电力切断，只能依靠蓄电池供电。在灾害状态下要维持较长时间的制冷，就需要储备大量的电能，因此会导致舱室内蓄电池体积过大。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种非电力的用于煤矿救生舱的空气冷却系统。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于煤矿救生舱的空气冷却系统包括液态二氧化碳制冷系统和喷射式制冷系统，所述的液态二氧化碳制冷系统和喷射式制冷系统通过管路连接成联合制冷系统；所述的液态二氧化碳系统包括虹吸式液态二氧化碳储液瓶、汇流排、高压干燥器、热力膨胀阀、绝热管路、蒸发盘管、压力控制阀、安全阀，所述的虹吸式液态二氧化碳储液瓶有多个并通过汇流排连接，所述的汇流排通过管路依次与高压干燥器、热力膨胀阀、绝热管路、蒸发盘管和压力控制阀连接，在蒸发盘管和压力控制阀之间通过三通管接头连接有安全阀，所述的热力膨胀阀的感温包安装在蒸发盘管的出口处；所述的喷射式制冷系统包括细薄膜蒸发器、喷嘴和喷射器，所述的喷射器分别通过管路与细薄膜蒸发器和喷嘴连接，所述的喷射器安装在救生舱壁上。
本发明所述的液态二氧化碳制冷系统的压力控制阀与喷射式制冷系统的喷嘴通过管路连接。
本发明所述的虹吸式液态二氧化碳储液瓶出口至热力膨胀阀出口之间的管路外包绝热层。
本发明所述的喷射式制冷系统是一种将制冷剂直接喷入大气的、无冷凝器的开放式制冷系统。
本发明所述的喷射式制冷系统中的液态二氧化碳制冷剂也可以是其它能在室温条件下释放潜热并产生高压气体，而后通过喷嘴可产生高速气流的制冷剂。
本发明所述的喷射式制冷系统采用两种不同的工质分别作为工作流体和引射流体。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、由于本发明中用于煤矿救生舱的空气冷却系统可在外部电源切断和内部无蓄电池的情况下，在救生舱室内独立工作，为救生舱内提供必要的冷量。
2.本发明中用于煤矿救生舱的空气冷却系统具有高制冷系数。
3、由于本发明在救生舱外部不设有任何部件，因此不需做任何防爆处理，使其可在煤矿和存在可燃气体爆炸的危险场所中使用。
4、由于本发明中用于煤矿救生舱的空气冷却系统是一个由液态二氧化碳制冷系统和喷射式制冷系统联合组成的制冷系统，充分利用了液态二氧化碳的潜热和其气化后的压力能，提高了单位质量液态二氧化碳的制冷量。在满足舱室环境温度的情况下，减少液态二氧化碳的存储量，节省舱室内的空间。
附图说明
本发明共有附图2张，其中：
图1是用于煤矿救生舱的空气冷却系统的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图中：1、虹吸式液态二氧化碳储液瓶，2、储液瓶开启阀，3、汇流排，4、高压干燥器，5、热力膨胀阀，6、绝热管路，7、蒸发盘管，8、救生舱外壁，9、压力控制阀，10、安全阀，11、喷嘴，12、喷射器，13、细薄膜蒸发器。
具体实施方式
通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述。如图1-2所示，一种用于煤矿救生舱的空气冷却系统包括液态二氧化碳制冷系统和喷射式制冷系统，所述的液态二氧化碳制冷系统和喷射式制冷系统通过管路连接成联合制冷系统；所述的液态二氧化碳系统包括虹吸式液态二氧化碳储液瓶1、汇流排3、高压干燥器4、热力膨胀阀5、绝热管路6、蒸发盘管7、压力控制阀9、安全阀10，所述的虹吸式液态二氧化碳储液瓶1有多个、并通过汇流排3连接，所述的汇流排3通过管路依次与高压干燥器4、热力膨胀阀5、绝热管路6、蒸发盘管7和压力控制阀9连接，在蒸发盘管7和压力控制阀9之间通过三通管接头连接有安全阀10，所述的热力膨胀阀5的感温包安装在蒸发盘管7的出口处；所述的喷射式制冷系统包括细薄膜蒸发器13、喷嘴11和喷射器12，所述的喷射器12分别通过管路与细薄膜蒸发器13和喷嘴11连接，所述的喷射器12安装在救生舱外壁8上。所述的液态二氧化碳制冷系统的压力控制阀9与喷射式制冷系统的喷嘴11通过管路连接。所述的虹吸式液态二氧化碳储液瓶1出口至热力膨胀阀5出口之间的管路外包绝热层。所述的喷射式制冷系统是一种将制冷剂直接喷入大气的、无冷凝器的开放式制冷系统。
本发明所述的喷射式制冷系统以二氧化碳气体为工作流体，水为制冷剂，其具体工作过程如下：当需要制冷时，开启其中一瓶虹吸式液态二氧化碳储液瓶1的储液瓶开启阀2，液态二氧化碳经汇流排3流入高压干燥器4，去除其中的水分，而后流经热力膨胀阀5，根据出口过热度的大小调整制冷剂的流量。在流过一段绝热管路6后，进入蒸发盘管7，液态二氧化碳吸热气化，迅速膨胀。当出口压力达到压力控制阀9的设定值时，该阀全开，高压蒸汽经喷嘴11进入到喷射器12中。为保证系统安全运行，在出口处设有安全阀10。当系统压力超过压力上限时，安全阀10开启，将高压气体直接泄放到大气中。从喷嘴11喷出的高速气流引射细薄膜蒸发器13内的水蒸汽，蒸发器即第二蒸发盘管达到进一步吸热制冷，以维持细薄膜蒸发器13内的真空度，二氧化碳气体与水蒸汽在喷射器12内充分混合后，被压缩到喷射器12出口处，然后进入大气，完成整个制冷过程。
本发明所述的虹吸式液态二氧化碳储液瓶1的数量由救生舱内人员数量和设计使用时间长短不同而定。