一种矿井救生舱的制冷系统

1.一种矿井救生舱的制冷系统，其特征在于，所述系统包括：主换热器和用于控制制冷剂流量的热力膨胀阀，所述主换热器和热力膨胀阀设于矿井救生舱的舱体内，所述热力膨胀阀进一步包括：依次连接的热力膨胀阀体、热力膨胀阀连接管和感温包，所述热力膨胀阀体设于所述主换热器的入口处，所述感温包设于所述主换热器的出口管道外壁处；
所述系统还包括：次换热器，所述次换热器的入口与所述主换热器的出口管路连接，所述次换热器为紫铜盘管，所述次换热器的内径大于毛细管的内径。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述感温包和所述主换热器的出口管道外壁之间设有导热脂。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：辐射换热板，所述辐射换热板设于所述舱体的顶部，且其入口与所述次换热器的出口管路连接。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括排气管，所述排气管的入口与所述辐射换热板的出口连接，所述排气管的出口伸出所述舱体外。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：制冷剂罐、吸管和启动阀，所述吸管的入口伸入所述制冷剂罐内，且其与所述制冷剂罐底部之间呈预设距离，所述吸管的出口与所述主换热器的入口连接，所述启动阀设于所述制冷剂罐的出口处。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述吸管为虹吸管。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述启动阀为手阀。
8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述吸管的出口与所述主换热器的入口之间还设有依次连接的高压压力变送器、节流器和低压压力变送器。

一种矿井救生舱的制冷系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及煤矿安全救生技术领域，特别涉及一种矿井救生舱的制冷系统。\n背景技术\n[0002] 矿井救生舱在煤矿安全救生领域中非常重要，其功能是为在事故中无法及时撤离的人员提供一个安全的封闭环境。由于煤矿地质环境复杂，煤矿事故多样，矿井救生舱设计中考虑因素众多，比如舱体的强度、密封、绝热等多种性能。其中火灾或瓦斯爆炸事故中产生的高温气体使舱体处在高温环境中，通过舱体的传热，舱内温度也会迅速上升，另外，舱内人员自身的发热，以及呼吸产生的热湿，导致舱内温度闷热潮湿，造成舱内人员身体不适，更甚者威胁生命安全。因此，制冷系统是救生舱最关键的部件之一。\n[0003] 关于矿井救生舱的制冷系统，目前有很多已经公开的专利，所公开的专利中大都采用液态二氧化碳开放式制冷，但均没有自动控制装置，即根据舱内热负荷的大小，自动调节制冷剂流量，仅申请号为：201110020347.9，名称为：矿用可移动式救生舱的降温除湿装置的中国专利中采用了热力膨胀阀控制流量大小，但其感温包布置在舱外，根据舱外的温度调节制冷剂流量大小，由于大多数矿井救生舱都要考虑到在高温环境下的应用，因此都采取较为严格的保温措施，舱外温度并不能反映舱内温度，因而对制冷剂流量调节有限。\n发明内容\n[0004] （一）要解决的技术问题\n[0005] 本发明要解决的技术问题是：如何实现对矿井救生舱中制冷系统的自动控制，有效调节制冷剂的流量，从而控制矿井救生舱内的温度。\n[0006] （二）技术方案\n[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种矿井救生舱的制冷系统，所述系统包括：\n主换热器和用于控制制冷剂流量的热力膨胀阀，所述主换热器和热力膨胀阀设于矿井救生舱的舱体内，所述热力膨胀阀进一步包括：依次连接的热力膨胀阀体、热力膨胀阀连接管和感温包，所述热力膨胀阀体设于所述主换热器的入口处，所述感温包设于所述主换热器的出口管道外壁处。\n[0008] 优选地，所述感温包和所述主换热器的出口管道外壁之间设有导热脂。\n[0009] 优选地，所述系统还包括：次换热器，所述次换热器的入口与所述主换热器的出口管路连接。\n[0010] 优选地，所述次换热器为紫铜盘管。\n[0011] 优选地，所述系统还包括：辐射换热板，所述辐射换热板设于所述舱体的顶部、且其入口与所述次换热器的出口管路连接。\n[0012] 优选地，所述系统还包括排气管，所述排气管的入口与所述辐射换热板的出口连接，所述排气管的出口伸出所述舱体外。\n[0013] 优选地，所述系统还包括：制冷剂罐、吸管和启动阀，所述吸管的入口伸入所述制冷剂罐内，且其与所述制冷剂罐底部之间呈预设距离，所述吸管的出口与所述主换热器的入口连接，所述启动阀设于所述制冷剂罐的出口处。\n[0014] 优选地，所述吸管为虹吸管。\n[0015] 优选地，所述启动阀为手阀。\n[0016] 优选地，所述吸管的出口与所述主换热器的入口之间还设有依次连接的高压压力变送器、节流器和低压压力变送器。\n[0017] （三）有益效果\n[0018] 本发明通过在主换热器的出口管路上布置感温包，通过热力膨胀阀形成负反馈机制，从而有效调节制冷剂流量，从而控制舱内的温度。\n附图说明\n[0019] 图1是按照本发明一种实施例的矿井救生舱的制冷系统的结构示意图。\n[0020] 其中，1：舱体；2：制冷剂罐；3：虹吸管；4：手阀；5：高压压力变送器；6：节流器；7：低压压力变送器；8：辐射换热板；9：热力膨胀阀体；10：主换热器；11：热力膨胀阀连接管；12：\n感温包；13：次换热器；14：排气管。\n具体实施方式\n[0021] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。\n[0022] 图1是按照本发明一种实施例的矿井救生舱的制冷系统的结构示意图；参照图1，所述系统包括：主换热器10和用于控制制冷剂流量的热力膨胀阀，所述主换热器和热力膨胀阀设于矿井救生舱的舱体1内，所述热力膨胀阀进一步包括：依次连接的热力膨胀阀体9、热力膨胀阀连接管11和感温包12，所述热力膨胀阀体9设于所述主换热器10的入口处，所述感温包12设于所述主换热器10的出口管道外壁处。\n[0023] 为降低导热热阻，以提高所述感温包获得温度的精确度，优选地，本实施例中，所述感温包和所述主换热器的出口管道外壁之间设有导热脂。\n[0024] 经过主换热器10换热之后的制冷剂压力较高，并且冷量利用不完全，不适于直接排出舱外，优选地，所述系统还包括：次换热器13，所述次换热器13的入口与所述主换热器\n13的出口管路连接，经过次换热器的节流换热之后，使其压力降低，温度升高。二氧化碳的性质之一是压力越低，节流之后的温度变化越大，如果在节流过程中不进行适当的换热，极易使节流器的温度迅速降低而堵塞管路，因此，次换热器13的内径大于通常使用的毛细管，节流作用通过沿程压降逐渐实现，节流过程中虽温度变化较大，但产生冷量较少，因此，通过管壁与舱内环境换热，管路温度不会很低，不会影响系统正常运行，本实施例中，所述次换热器13为紫铜盘管，所述紫铜盘管的内径为3.5mm，所述紫铜盘管的特点是节流型换热，即制冷剂流过所述次换热器13的过程中，边节流，边换热，避免了节流过程中温度过低，容易堵塞管道的现象。\n[0025] 仅靠系统的自然对流很难维持舱内温度稳定，为了增强换热器的换热，现有技术中都采用二氧化碳废气或氧气驱动的气动风机，由于气动风机是运动部件，在运行中发生故障的几率较高，因此，能够替代气动风机，并能保证蒸发器换热效率的部件对该系统意义重大，本实施例中，次换热器13之后连接辐射换热板8，代替通过气动风机的强制对流换热，从而避免气动风机出现故障的隐患，极大提高了系统的可靠性，优选地，所述系统还包括辐射换热板8，所述辐射换热板8设于所述舱体1的顶部、且其入口与所述次换热器13的出口管路连接，经过次换热器13的制冷剂在辐射换热板8内流动的过程中与舱内气体辐射换热，将其冷量释放于舱内，并将被舱内气体加热的制冷剂气体通过排气管14排出。\n[0026] 优选地，所述系统还包括排气管14，所述排气管14的入口与所述辐射换热板8的出口连接，所述排气管14的出口伸出所述舱体1外。\n[0027] 优选地，所述系统还包括：制冷剂罐2、吸管和启动阀，所述吸管的入口伸入所述制冷剂罐内，且其与制冷剂罐底部之间呈预设距离，所述预设距离一般取值范围为10cm~\n20cm，所述吸管的出口与所述主换热器的入口连接，所述启动阀设于所述制冷剂罐的出口处，本实施例中，所述吸管为虹吸管3，所述启动阀为手阀4。\n[0028] 优选地，所述吸管的出口与所述主换热器10的入口之间还设有依次连接的高压压力变送器5、节流器6和低压压力变送器7。\n[0029] 本实施例的系统的工作原理为：开启手阀4，制冷剂罐2内的处于饱和液体状态的制冷剂通过虹吸管3，高压压力变送器5，节流器6等焓节流，制冷剂变成气液两相状态，之后通过低压压力变送器7，进入热力膨胀阀体9，根据感温包12反馈的温度信息，适时自动调整所述热力膨胀阀体9的阀针开度，经过热力膨胀阀体9后的制冷剂进入主换热器10与室内空气换热，制冷剂逐步气化，并吸收舱内空气的热量，转化为蒸发潜热，使舱内温度降低，经过主换热器10的制冷剂通过主换热器10与次换热器13的连接管后，进入次换热器13节流并换热，流过次换热器13的制冷剂经过相变成为气体，温度比环境温度低，还有少许冷量可以利用，令该气体进入辐射换热板8，与舱内气体进行辐射换热，将剩余冷量完全释放出来，之后通过排气管14排出舱外。\n[0030] 当舱内热负荷与预设值相等时，热力膨胀阀体9不调整开度，当舱内热负荷小于预设值时，即此时制冷剂通过系统产生的冷量大于舱内实际热负荷，舱内温度会逐渐降低，与此同时，制冷系统沿程管路温度也逐渐降低。如果此时不调节制冷剂流量，制冷剂因换热不够而以液态流过系统，沿程管路迅速结霜，系统不能正常工作，影响舱内环境，并威胁到人员安全。而安装热力膨胀阀9和感温包12之后，感温包12与主换热器10出口管壁通过导热脂紧贴在一起，一旦沿程管路温度降低，感温包12温度降低，其内部充装的制冷剂饱和压力降低，通过连接管11的制冷剂作用于热力膨胀阀体9内的压力降低，热力膨胀阀体9开度减小，对经过的制冷剂产生节流作用，减小其流量，流量的减小带来整个制冷系统制冷量降低，并经过多次调节，使其与当时舱内的热负荷相匹配。反之，如果舱内热负荷大于预设值，热力膨胀阀体产生相反的调节作用，保持舱内温度稳定。\n[0031] 以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。