專利名稱：一種煤礦井下避難硐室環(huán)控生保系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種煤礦維生系統(tǒng)，具體涉及ー種用于在煤礦井下避難硐室內(nèi)制造氧氣及冷氣的自動處理裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中煤礦井下避難硐室都是采用壓縮氧氣供氧模式進(jìn)行供氧，而空氣中的ニ氧化碳含量無法消除，只能采用電動過濾設(shè)備進(jìn)行ニ氧化碳處理，這需要持久的電カ供應(yīng)，但是一旦煤礦井下發(fā)生災(zāi)變往往伴隨著停電現(xiàn)象，如僅采用備用電源又很難持久。另外伴隨災(zāi)變的還有高溫狀況，硐室內(nèi)的降溫措施通常采用制冰蓄冷或ニ氧化碳制冷進(jìn)行降溫，制冰蓄冷需要電カ驅(qū)動，ニ氧化碳制冷又會帶來二次污染。因此需要ー種不需要電カ 而能提供氧氣又能減少ニ氧化碳含量的設(shè)備。此外現(xiàn)有化學(xué)生氧模塊(俗稱生氧劑，主要成分為KO2)暴露在環(huán)境中吋，生氧模塊和環(huán)境中的ニ氧化碳?xì)怏w反應(yīng)，反應(yīng)過程如下4K02+2C02 = 2K2C03+302，其在產(chǎn)生碳酸鉀和氧氣的同時產(chǎn)生熱量，使周圍氣體向外膨脹，膨脹后的熱氣體向上升，環(huán)境中的氣體會持續(xù)流向生氧模塊與其反應(yīng)，在開放環(huán)境下無法控制氣體流向生氧模塊的速度、方向及與生氧模塊反應(yīng)的速率。而且反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣帶有一定熱量，持續(xù)反應(yīng)后會產(chǎn)生大量的熱，如果在密閉的環(huán)境中會有潛在的爆炸危險。
發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中煤礦井下避難硐室制氧及降溫設(shè)備依賴電カ過高的問題，本發(fā)明提供ー種利用化學(xué)反應(yīng)制造氧氣同時提供冷氣的設(shè)備，本設(shè)備配備輔助ニ氧化碳和ー氧化碳吸收設(shè)備，僅需要很少的電カ即能為多人提供長時間的生存環(huán)境。具體方案如下ー種煤礦井下避難硐室環(huán)控生保系統(tǒng)，其特征在于，包括利用生氧模塊產(chǎn)生氧氣的生氧裝置、利用生氧過程產(chǎn)生的熱量與相變材料發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生冷氣的制冷裝置、與制冷裝置連接的控制相變材料溫度的渦流制冷器，用于消除空氣中二氧化碳的ニ氧化碳吸收平臺和用于消除空氣中ー氧化碳的一氧化碳催化裝置。為方便生氧模塊生成氧氣所述生氧裝置包括密封的控制箱，所述生氧模塊安裝在控制箱內(nèi)，所述控制箱底部設(shè)置有進(jìn)氣ロ，頂部設(shè)置有排出氧氣的排風(fēng)ロ，排風(fēng)ロ上連接有導(dǎo)向管。為降低生氧裝置產(chǎn)生氧氣的熱量所述制冷裝置包括密封的冷卻箱，冷卻箱上設(shè) 置有冷卻箱進(jìn)氣口和冷卻箱出氣ロ，所述相變材料安裝在冷卻箱內(nèi)，冷卻箱進(jìn)氣ロ與導(dǎo)向管連接，冷卻箱出氣ロ通過冷氣排出管與向硐室內(nèi)送風(fēng)的送風(fēng)裝置連接。為提高制冷能力所述冷卻箱內(nèi)設(shè)置有多層擺放架，所述相變材料放置在長方體形狀的盛裝盒內(nèi)，各盛裝盒并排且間隔安放在擺放架上。為保持相變材料的低溫狀態(tài)所述渦流制冷器包括輔助冷氣出口和壓風(fēng)進(jìn)氣ロ，其中輔助冷氣出口通過管道與冷卻箱連接，所述壓風(fēng)進(jìn)氣ロ與向井下送風(fēng)的壓風(fēng)系統(tǒng)連接。
為降低空氣中二氧化碳的含量所述ニ氧化碳吸收平臺包括一個帶有篩網(wǎng)層的支撐架，所述篩網(wǎng)層上輔設(shè)有ニ氧化碳吸收劑。為方便ニ氧化碳吸收平臺的移動和利用率所述支撐架的底部設(shè)有便于移動的滾輪，所述支撐架的頂面設(shè)置有作為工作臺的封板，所述篩網(wǎng)層設(shè)置有兩層。為降低空氣中ー氧化碳的含量所述ー氧化碳催化裝置包括ー個多層框架，所述多層框架分為四層，上面三層四周密封，頂層上設(shè)置有排風(fēng)ロ，中間兩層由下至上分別放置活性碳和ー氧化碳催化劑，底層為四周敞開的進(jìn)氣層，各層之間采用濾網(wǎng)隔開，所述頂層內(nèi)設(shè)置有將下面氣體抽出的風(fēng)機(jī)。為方便更換材料所述立體框架的中間兩層的密封方式為其中三面固定密封，未密封面分別插入一個抽屜式結(jié)構(gòu)的過濾盒進(jìn)行密封，所述ー氧化碳催化劑和活性碳分別放置在過濾盒內(nèi)。 為提高一氧化碳置換效率所述風(fēng)機(jī)為手動風(fēng)機(jī)，手動風(fēng)機(jī)的搖臂由頂層的側(cè)面伸出，手動風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)ロ與下層相通，而出風(fēng)ロ設(shè)置在頂層內(nèi)或與排風(fēng)ロ連接。本發(fā)明利用生氧裝置進(jìn)行純化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生氧氣，不需要電カ能源介入，減少了制作氧氣的條件，在利用制冷裝置消除生氧裝置所產(chǎn)生的熱量的同時為硐室內(nèi)提供冷氣進(jìn)行降溫，整個過程無需人工控制，而且環(huán)保、節(jié)省能源。控制箱自身利用發(fā)生反應(yīng)時所產(chǎn)生的熱量，使空氣形成對流，進(jìn)而使制氧反應(yīng)能夠持續(xù)進(jìn)行。采用盛裝盒安置的相變材料，能夠提高相變材料與熱氧氣的接觸面，達(dá)到盡快降溫的目的。本發(fā)明控制控制箱的進(jìn)氣ロ大小可以有效地控制空氣密度差形成的對流空氣流速及空氣流進(jìn)控制箱內(nèi)流量大小，從而控制空氣與生氧模塊的反應(yīng)速率。冷卻箱內(nèi)相變材料吸收熱氣體的溫度屬于物理變化，無其他熱產(chǎn)生。通過ー氧化碳催化裝置和ニ氧化碳吸收平臺能夠進(jìn)ー步加強(qiáng)室內(nèi)ニ氧化碳和一氧化碳的吸收，而且兩個設(shè)備工作都不需要電力，大大節(jié)省了硐室內(nèi)的電カ資源。
圖I本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2本發(fā)明的ニ氧化碳吸收平臺結(jié)構(gòu)示意圖。圖3本發(fā)明的一氧化碳催化裝置結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中標(biāo)號說明1-生氧裝置、101-生氧模塊、102-控制箱、103-導(dǎo)向管、104-進(jìn)氣ロ、105-出氣ロ、2-制冷裝置、201-冷卻箱、202-冷氣排出管、203-相變材料、204-冷卻箱進(jìn)氣ロ、205-冷卻箱出氣ロ、3-渦流制冷器、301-輔助冷氣出ロ、302-壓風(fēng)機(jī)、303-壓風(fēng)進(jìn)氣ロ、4_壓風(fēng)系統(tǒng)、5- ニ氧化碳吸收平臺、501-支撐架、502-篩網(wǎng)層、503-滾輪、504-封板、505- ニ氧化碳吸收劑、6- —氧化碳催化裝置、601-頂層、602-排風(fēng)ロ、603- —氧化碳催化劑、604-活性碳、605-底層、606-搖臂、7-送風(fēng)裝置。
具體實施例方式如圖1、2、3所示，本發(fā)明涉及的煤礦井下避難硐室環(huán)控生保系統(tǒng)，包括利用生氧模塊(101)產(chǎn)生氧氣的生氧裝置(I)、利用生氧過程中產(chǎn)生的熱量與相變材料(203)發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生冷氣的制冷裝置(2)、與制冷裝置(2)連接的控制相變材料(203)溫度的壓風(fēng)系統(tǒng)(4)及用于消除空氣中二氧化碳和一氧化碳含量的輔助消除裝置。其中生氧裝置(I)包括ー個密封的控制箱(102)，控制箱(102)正面的底部設(shè)置有進(jìn)氣ロ(104)，在控制箱的頂部開有出氣ロ(105)，控制箱(102)內(nèi)設(shè)置有與空氣中C02能夠發(fā)生反應(yīng)的生氧模塊(KO2) (101)，生氧模塊(101)的規(guī)格一般設(shè)置為長度400mmX寬度400mmX高度350mm，在控制箱(102)內(nèi)設(shè)置ー個框架，使用時剝開生氧模塊(101)上下兩端的密封鐵皮，然后放置在框架 上，每個反應(yīng)模塊能夠供個人使用150小時，根據(jù)其反應(yīng)原理(吸收C02制氧)人數(shù)多時反應(yīng)速度會自動加快，通常最多每25人用一個模塊，出氣ロ(105)上連接ー根排放控制箱(102)內(nèi)部熱氣體的導(dǎo)向管(103)。生氧模塊發(fā)生反應(yīng)的方程式如下(1)4K02+2C02 = 2K2C03+302(2) 2K02+2H20 = 2K0H+H202+02 = 2K0H+H20+3/202(3) 2K0H+C02 = K2C03+H20(4) 2K02+C0 = K2C03+02上述反應(yīng)都要產(chǎn)生反應(yīng)熱，當(dāng)反應(yīng)有熱量產(chǎn)生時形成空氣密度差，可以引發(fā)空氣連續(xù)對流與生氧模塊反應(yīng)。制冷裝置(2)包括一個安裝有相變材料(203)的冷卻箱(201)，冷卻箱(201)上設(shè)置有冷卻箱進(jìn)氣ロ(204)和冷氣箱出氣ロ(205)，冷卻箱出氣ロ(205)與冷氣排出管(202)連接，相變材料(203) —般采用水、石蠟、醋酸或其它有機(jī)物，相變材料(203) —般放置在一個長方體的盛裝盒內(nèi)再安裝到冷卻箱(201)內(nèi)，本發(fā)明中盛裝盒的包裝尺寸為長度500mmX寬度120mmX厚度15mm，在冷卻箱內(nèi)設(shè)置多層框架，將相變材料采用側(cè)立的方式分別插入每層框架內(nèi)，盛裝盒之間設(shè)置一定的間隔，用于冷氣流通。冷卻箱(201)和控制箱(102)通過導(dǎo)向管(103)連接，導(dǎo)向管(103)為帶有90度折角的彎管且直角兩側(cè)的彎管長度相同，由控制箱(102)內(nèi)出來的熱氣體流經(jīng)冷卻箱(201)內(nèi)相變材料(203)的表面后，多余的熱量被相變材料(203)吸收而流出冷卻箱(201)，供硐室內(nèi)的人員使用，為更好的將冷氣散發(fā)到硐室內(nèi)的各個角落，由冷卻箱(201)出來的冷氣經(jīng)過送風(fēng)裝置(7)進(jìn)行排放，送風(fēng)裝置(7)為環(huán)繞硐室的排風(fēng)管，在排風(fēng)管上開有多個排風(fēng)孔，排風(fēng)管的一端與冷卻箱(201)的冷氣排出管(202)連接?？刂葡?102)和冷卻箱(201)的箱體均為雙層材料組成，在兩層之間填充有保溫材料，同樣導(dǎo)向管(103)的外部也包覆有保溫材料并采用密封連接，這樣能夠避免內(nèi)部的溫度散失?？刂葡?102)前面開設(shè)的進(jìn)氣ロ(104)其與所處控制箱(102)側(cè)面的面積比為1 15 20，這樣方便控制空氣的流入量，同時由于空氣密度差的原理，密閉空間內(nèi)的空氣只能單方向進(jìn)入控制箱(102)內(nèi)。為控制熱氣體排出的速度，導(dǎo)向管(103)與進(jìn)氣ロ(104)的面積比為I : 2 4。渦流制冷器(3)利用壓縮空氣進(jìn)行制冷，渦流制冷器(3)包括輔助冷氣出ロ(301)和壓風(fēng)進(jìn)氣ロ(302)，其中輔助冷氣出口(301)通過通道與冷卻箱(201)連接，壓風(fēng)進(jìn)氣ロ(302)通過通道與壓風(fēng)系統(tǒng)(4)連接。壓風(fēng)系統(tǒng)(4)包括將空氣由地面引入地下的成套設(shè)備，壓風(fēng)系統(tǒng)(4)將空氣送往渦流制冷器(3)后，渦流制冷器(3)將產(chǎn)生的冷氣通過輔助冷氣出口(301)送進(jìn)冷卻箱(201)，渦流制冷器(3)產(chǎn)生的冷氣能夠?qū)鋮s箱(201)內(nèi)的相變材料(203)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，使相變材料一直保持低溫狀態(tài)。輔助消除裝置包括ニ氧化碳吸收平臺(5)和一氧化碳催化裝置(6)，如圖2所示，其中二氧化碳吸收平臺(5)包括一個安裝有篩網(wǎng)的支撐架(501)，在篩網(wǎng)上放置有ニ氧化碳吸收劑(505)，ニ氧化碳吸收劑為堿液、氫氧化鈉或氫氧化鉀。ニ氧化碳吸收平臺(5)用于吸收生氧裝置(I)處理不及的ニ氧化碳，以加快減少室內(nèi)ニ氧化碳的含量。為便于平臺移動，在框架的底部設(shè)置萬向滾輪(503)，為提高平臺的利用率，在框架的頂端設(shè)置ー個封板(504)，封板(504)材料采用不銹鋼制作，封板(504)能夠作為工作臺使用。為提高ニ氧化碳的吸收速度，可在框架內(nèi)設(shè)置多層篩網(wǎng)層(502)，每層篩網(wǎng)層(502)上都放置ニ氧化碳吸收劑(505)。如圖3所示，一氧化碳催化裝置(6)包括ー個多層框架，多層框架分為四層，上面三層四周密封，各層之間采用濾網(wǎng)隔開，在頂層(601)上設(shè)置ー個排氣ロ ￠02)，底層(605)四周敞開用于進(jìn)氣，在中間兩層由下至上分別放置活性碳(604)和一氧化碳催化劑￠03)，為了加快反應(yīng)速度，在頂層￠01)內(nèi)設(shè)置ー個風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的吸氣ロ與下層的頂面連通，風(fēng)機(jī)的排氣ロ可以直接設(shè)置在頂層內(nèi)，也可以直接與頂層的排氣ロ(602)連通。風(fēng)機(jī)可以采用電動風(fēng)機(jī)，但考慮到井下用電困難，可以將風(fēng)機(jī)設(shè)為手搖風(fēng)機(jī)，手搖風(fēng)機(jī)的搖臂￠06)由頂 層(601)的側(cè)邊伸出，使用時由人工搖動搖臂(606)，即可將室內(nèi)空氣由立體框架的底層(605)吸到頂層￠01)，其間ー氧化碳被活性碳(604)和一氧化碳催化劑(603)吸收，而凈化后的空氣由排氣ロ(602)排出。為方便更換活性碳(604)和一氧化碳催化劑￠03)，本發(fā)明將立體框架的中間兩層三面進(jìn)行密封，未密封面分別插入一個抽屜式結(jié)構(gòu)的過濾盒進(jìn)行密封，一氧化碳催化劑(603)和活性碳(604)分別放置在過濾盒內(nèi)，過濾盒內(nèi)的底部同樣采用濾網(wǎng)或鐵絲網(wǎng)一類網(wǎng)格材料制成。
權(quán)利要求
1.一種煤礦井下避難硐室環(huán)控生保系統(tǒng)，其特征在于，包括利用生氧模塊(101)產(chǎn)生氧氣的生氧裝置(I)、利用生氧過程產(chǎn)生的熱量與相變材料(203)發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生冷氣的制冷裝置(2)、與制冷裝置(2)連接的控制相變材料(203)溫度的渦流制冷器(3)，用于消除空氣中二氧化碳的二氧化碳吸收平臺(5)和用于消除空氣中一氧化碳的一氧化碳催化裝置⑶。
2.如權(quán)利要求I所述的一種煤礦井下避難硐室環(huán)控生保系統(tǒng)，其特征在于，所述生氧裝置(I)包括密封的控制箱(102)，所述生氧模塊(101)安裝在控制箱(102)內(nèi)，所述控制箱(102)底部設(shè)置有進(jìn)氣口(104)，頂部設(shè)置有排出氧氣的出氣口(105)，出氣口(105)上連接有導(dǎo)向管(103)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種煤礦井下避難硐室環(huán)控生保系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷裝置(2)包括密封的冷卻箱(201)，冷卻箱(201)上設(shè)置有冷卻箱進(jìn)氣口(204)和冷氣箱出氣口(205)，所述相變材料(203)安裝在冷卻箱(201)內(nèi)，冷卻箱進(jìn)氣口(204)與導(dǎo)向管(103)連接，冷卻箱出氣口(204)通過冷氣排出管(202)與向硐室內(nèi)送風(fēng)的送風(fēng)裝置連接。
4.如權(quán)利要求3所述的一種煤礦井下避難硐室環(huán)控生保系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻箱內(nèi)設(shè)置有多層擺放架，所述相變材料(203)放置在長方體形狀的盛裝盒內(nèi)，各盛裝盒并排且間隔安放在擺放架上。
5.如權(quán)利要求I所述的一種煤礦井下避難硐室環(huán)控生保系統(tǒng)，其特征在于，所述渦流制冷器(3)包括輔助冷氣出口(301)和壓風(fēng)進(jìn)氣(303) 口，其中輔助冷氣出口(301)通過管道與冷卻箱連接，所述壓風(fēng)進(jìn)氣口(303)與向井下送風(fēng)的壓風(fēng)系統(tǒng)(4)連接。
6.如權(quán)利要求I所述的一種煤礦井下避難硐室環(huán)控生保系統(tǒng)，其特征在于，所述二氧化碳吸收平臺(5)包括一個帶有篩網(wǎng)層(502)的支撐架(501)，所述篩網(wǎng)層(502)上輔設(shè)有二氧化碳吸收劑(505)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種煤礦井下避難硐室環(huán)控生保系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐架(501)的底部設(shè)有便于移動的滾輪(503)，所述支撐架(501)的頂面設(shè)置有作為工作臺的封板(504)，所述篩網(wǎng)層(502)設(shè)置有兩層。
8.如權(quán)利要求I所述的一種煤礦井下避難硐室環(huán)控生保系統(tǒng)，其特征在于，所述一氧化碳催化裝置(6)包括一個多層框架，所述多層框架分為四層，上面三層四周密封，頂層(601)上設(shè)置有排風(fēng)口 ￠02)，中間兩層由下至上分別放置活性碳和一氧化碳催化劑(602)，底層為四周敞開的進(jìn)氣層，各層之間采用濾網(wǎng)隔開，所述頂層(601)內(nèi)設(shè)置有將下面氣體抽出的風(fēng)機(jī)。
9.如權(quán)利要求8所述的一種煤礦井下避難硐室環(huán)控生保系統(tǒng)，其特征在于，所述立體框架的中間兩層的密封方式為其中三面固定密封，未密封面分別插入一個抽屜式結(jié)構(gòu)的過濾盒進(jìn)行密封，所述一氧化碳催化劑(603)和活性碳(604)分別放置在過濾盒內(nèi)。
10.如權(quán)利要求8所述的一種煤礦井下避難硐室環(huán)控生保系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)為手動風(fēng)機(jī)，手動風(fēng)機(jī)的搖臂(606)由頂層(601)的側(cè)面伸出，手動風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口與下層想通，而出風(fēng)口設(shè)置在頂層(601)內(nèi)或與出排同口(602)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種煤礦井下避難硐室環(huán)控生保系統(tǒng)，包括利用生氧模塊產(chǎn)生氧氣的生氧裝置、利用生氧過程產(chǎn)生的熱量與相變材料發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生冷氣的制冷裝置、與制冷裝置連接的控制相變材料溫度的渦流制冷器，用于消除空氣中二氧化碳的二氧化碳吸收平臺和用于消除空氣中一氧化碳的一氧化碳催化裝置。本發(fā)明利用生氧裝置進(jìn)行純化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生氧氣，不需要電力能源介入，利用制冷裝置消除生氧裝置所產(chǎn)生熱量的同時為硐室內(nèi)提供冷氣進(jìn)行降溫，整個過程無需人工控制，而且環(huán)保、節(jié)省能源。通過一氧化碳催化裝置和二氧化碳吸收平臺能夠進(jìn)一步加強(qiáng)室內(nèi)二氧化碳和一氧化碳的吸收，而且兩個設(shè)備工作都不需要電力，大大節(jié)省了硐室內(nèi)的電力資源。
文檔編號E21F11/00GK102678172SQ20121019263
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者周衛(wèi)華, 王永勝 申請人:周衛(wèi)華, 王永勝