礦用薄膜式高低壓轉換裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種礦用薄膜式高低壓轉換裝置，屬于礦井制冷機械【技術領域】，包括設置在礦井外的制冷站、和設置在礦井內的散熱器，還包括設置在礦井內的容器Ⅰ和容器Ⅱ，所述容器Ⅰ內設置彈性薄膜Ⅰ，所述容器Ⅱ內設置彈性薄膜Ⅱ，所述彈性薄膜Ⅰ和彈性薄膜Ⅱ分別將容器Ⅰ和容器Ⅱ分隔成冷水側和熱水側，所述容器Ⅰ和容器Ⅱ的冷水側分別與制冷站的出水口和散熱器的進水口聯通，所述容器Ⅰ和容器Ⅱ的熱水側分別與制冷站的回水口和散熱器的出水口聯通。由于在高低壓轉換的過程中僅用容器內的薄膜彈性變形進行傳遞，冷損失小，并進行精確控制，使制冷站的工況和實際制冷負荷相匹配，降低制冷站的運行能耗，可更高效的降低礦井內局部區域的溫度。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及礦井制冷機械【技術領域】，特別涉及一種采用高壓冷水將低壓熱水推送 至地面的礦井冷、熱水高低壓轉換裝置。 礦用薄膜式高低壓轉換裝置
【背景技術】
[0002] 隨著礦井開采深度加大，導致礦井地面集中制冷機組的冷水輸送到井下時，水的 靜壓就已經遠遠超過了末端散熱器的承壓范圍，這種高低轉換裝置可以使高壓冷水壓力降 低到能夠滿足散熱器使用要求，并且冷損失極小。這種裝置利用U型管原理，進水管道、回 水管道構成一個U型管，實現高壓冷水將低壓的熱水推送地面上，從而實現能量交換，就不 需要用泵直接將熱水輸送到地面，降低運行費用。但是對整個降溫系統而言，現有的降壓裝 置存在冷損失大的情況，如何克服有效的降低冷水的冷量損失，如何確保末端冷量需求與 實際供給之間的平衡，是礦井降溫系統中亟待解決技術難題。
[0003] 因此需要一種能夠實現冷損失小、制冷量與末端需求相符合的高低壓轉換裝置； 同時要保證系統連續穩定運行的大落差的礦井冷、熱水高低壓轉換裝置。
【發明內容】
[0004] 有鑒于此，本發明要解決的是一種能夠實現冷損失小、制冷量與末端需求相符合； 同時要保證系統連續穩定運行的大落差的礦井冷、熱水高低壓轉換裝置。
[0005] 本發明礦用薄膜式高低壓轉換裝置，包括設置在礦井外的制冷站、和設置在礦井 內的散熱器，還包括設置在礦井內的容器I和容器II ;
[0006] 所述容器I內設置彈性薄膜I，所述彈性薄膜I將容器I分隔成冷水側和熱水 偵牝所述容器I的冷水側分別與制冷站的出水口和散熱器的進水口聯通，所述容器I的熱 水側分別與制冷站的回水口和散熱器的出水口聯通；
[0007] 所述容器II內設置彈性薄膜II，所述彈性薄膜II將容器II也分隔成冷水側和熱水 偵牝所述容器II的冷水側分別與制冷站的出水口和散熱器的進水口聯通，所述容器II的熱 水側分別與制冷站的回水口和散熱器的出水口聯通；
[0008] 所述容器I和容器II與制冷站和散熱器聯通的管路上均設置有控制閥門；
[0009] 所述制冷站的出水口端或者回水口端設置有水泵I，所述散熱器進水口端或者出 水口端設置有水泵II。
[0010] 進一步，包括對所述控制閥門的開閉進行控制的控制單元。
[0011] 進一步，所述彈性薄膜I和彈性薄膜II均采用具有彈性的隔熱材料制成。
[0012] 進一步，所述制冷站的出水口端和散熱器的進水口端均設置有確保制冷站和散熱 器各自壓力處于正常的設定值區間內的超壓泄放單元。
[0013] 進一步，所述散熱器的出水口端還設置有確保散熱器的流量與制冷站的流量相當 的補水單元。
[0014] 進一步，所述制冷站的回水口端還設置有對熱水回水進行凈化處理的循環水處理 單元。
[0015] 本發明的有益效果在于：
[0016] 1、本發明礦用薄膜式高低壓轉換裝置通過設置兩個帶彈性薄膜的容器I和容器 II，將制冷站的高壓冷水轉化為低壓冷水并進入散熱器進行吸熱，并將散熱器的低壓熱水 轉化為高壓熱水排出地面進行放熱，實現了將制冷站的高壓冷水和散熱器的低壓熱水之間 的勢能和熱能的轉換，冷損失小、且制冷量與末端需求相匹配，可更高效的降低礦井內局部 區域的溫度和減少能源的耗費，同時由于高壓冷水在容器I或容器II內進行勢能轉換，避 免了對散熱器的直接沖擊，避免了現有技術中高壓冷水壓力過高對散熱器的直接沖擊而影 響其使用壽命的問題，可有效延長散熱器的使用壽命。
[0017] 2、設置控制單元對降溫系統進行監控，通過CAN工業總線方式實現對高低壓轉換 系統的各個控制對象的控制和設備工作狀態及工作面環境狀況進行監控；并且，可以實現 集中控制中心與地面制冷站控制中心進行實時的數據交換，根據井下制冷負荷來控制地面 制冷站的工況，使地面制冷站的工況和實際制冷負荷相匹配，降低制冷站的運行能耗。
[0018] 3、本發明通過溫度傳感器、流量傳感器采集的溫度、流量的信號來控制電動調節 閥的開度，對冷水流量進行調節使之與末端負荷相匹配，井下循環水處理單元保證了熱水 的回水質量，確保流經閥門的水質，提高了閥門的使用壽命。
[0019] 本發明的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并 且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可 以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其他優點可以通過下面的說明書來實現和 獲得。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發明礦用薄膜式高低壓轉換裝置的實施結構示意圖；
【具體實施方式】
[0021] 以下將參照附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。應當理解，優選實施例 僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護范圍。
[0022] 如圖所示，本實施例礦用薄膜式高低壓轉換裝置包括設置在礦井外的制冷站1、和 設置在礦井內的散熱器2,制冷站1將礦井熱水回水進行降溫制冷，散熱器2吸收礦井局部 區域的熱量進入循環水中，還包括設置在礦井內的容器I 3和容器II 4,所述容器I 3內設 置彈性薄膜I，所述彈性薄膜I將容器I 3分隔成冷水側和熱水側，所述容器I 3的冷水側 分別與制冷站1的出水口 5和散熱器2的進水口 8聯通，使容器13的冷水側與制冷站1之 間形成回路，所述容器I 3的熱水側分別與制冷站1的回水口 6和散熱器2的出水口 7聯 通，使容器13的熱水側與散熱器2之間形成回路，所述容器II 4內設置彈性薄膜II，所述彈 性薄膜II將容器II 4也分隔成冷水側和熱水側，所述容器II 4的冷水側分別與制冷站1的 出水口 5和散熱器2的進水口 8聯通，使容器114的冷水側與制冷站之間形成回路，所述 容器II 4的熱水側分別與制冷站1的回水口 6和散熱器2的出水口 7聯通，使容器114的 熱水側與散熱器2之間形成回路，所述容器I 3和容器II 4與制冷站1和散熱器2聯通的 管路上均設置有控制閥門，所述控制閥門包括設置在容器I 3上的第一控制閥門A1、第二 控制閥門B1、第三控制閥門Cl、第四控制閥門D1和設置容器II上的第五控制閥門A2、第六 控制閥門B2、第七控制閥門C2、第八控制閥門D2 ;所述第一控制閥門A1和第五控制閥門A2 與制冷站1的回水口 6聯通，所述第二控制閥門B1和第六控制閥門B2與散熱器2的出水 口 7聯通，所述第三控制閥門C1和第七控制閥門C2與制冷站1的出水口 5聯通，第四控制 閥門D1和第八控制閥門D2與散熱器2的進水口 8聯通，所述制冷站1的出水口 5端或者 回水口 6端設置有水泵I 9,水泵19為高壓水泵，可向容器13或容器II 4提供高壓冷水， 所述散熱器2進水口 8端或者出水口 7端設置有水泵II 9,水泵II 9為低壓水泵，可向容器 II 4或容器13提供低壓熱水，包括對所述控制閥門的開閉進行控制的控制單元11，通過對 控制閥門的開閉的控制，確保當容器13的熱水側聯通熱水時，容器114的冷水側聯通冷水； 當容器13的冷水側聯通冷水時，容器114的熱水側聯通熱水；且交替連通，實現高壓冷水和 低壓熱水之間的勢能和熱能轉換。
[0023] 本實施例的工作流程：
[0024] 假設容器I 3內充滿高壓冷水，容器II 4中充滿低壓熱水，此時，容器I 3中第二 控制閥門B1和第四控制閥門D1打開，容器II中第五控制閥門A2和第七控制閥門C2打開， 容器I 3內的高壓冷水的壓力下降，變成低壓冷水；在低壓水泵II 9的推動下，低壓熱水通 過第二控制閥門B1進入容器I 3,同時通過薄膜推動容器I 3內的低壓冷水，通過第四控制 閥門D流入散熱器2 ;而容器II 4內的低壓熱水的壓力上升，變成高壓熱水；在高壓水泵I 8 的推動下，高壓冷水通過第七控制閥門C2打開進入容器II 4,同時通過薄膜推動容器II 4內 的高壓熱水，通過第五控制閥門A2流回到地面的制冷站1，如此往復運行，形成循環。
[0025] 本實施例礦用薄膜式高低壓轉換裝置通過設置兩個帶彈性薄膜的容器13和容器 114,將制冷站1的高壓冷水轉化為低壓冷水并進入散熱器2進行吸熱，并將散熱器2的低 壓熱水轉化為高壓熱水排出地面進行放熱，實現了將制冷站1的高壓冷水和散熱器2的低 壓熱水之間的勢能和熱能的轉換，即將由制冷站1的冷凍水由于高落差產生的勢能轉化為 將散熱器2的熱水排出礦井的勢能和通過冷凍水帶走熱水中的熱量，此過程由于僅用容器 內的薄膜彈性變形進行傳遞，冷損失小，并通過控制單元對控制閥門進行精確控制，使制冷 站1的工況和實際制冷負荷相匹配，降低制冷站1的運行能耗，可更高效的降低礦井內局部 區域的溫度，同時由于高壓冷水在容器13或容器114內進行勢能轉換，避免了對散熱器2 的直接沖擊，避免了現有技術中高壓冷水壓力過高對散熱器的直接沖擊而影響其使用壽命 的問題，可有效延長散熱器的使用壽命。
[0026] 作為對本實施例的改進，所述彈性薄膜I和彈性薄膜II均采用具有彈性的隔熱材 料制成。采用隔熱材料可以進一步降低勢能轉化時冷損失和熱損失，提高勢能轉換效果，減 少能耗。
[0027] 作為對本實施例的改進，所述制冷站1的出水口 5端和散熱器2的進水口 8端均 設置有確保制冷站和散熱器各自壓力處于正常的設定值區間內的超壓泄放單元12。采用超 壓泄放單元可以使制冷站和散熱器處于更安全，整個系統更穩定。
[0028] 作為對本實施例的改進，所述散熱器的出水口端還設置有確保散熱器的流量與制 冷站的流量相當的補水單元13。補水單元13可使低壓的熱水和高壓的冷水流量相當，實現 裝置更加穩定的運行。
[0029] 作為對本實施例的改進，所述制冷站的回水口端還設置有對熱水回水進行凈化處 理的循環水處理單元14。所述循環水處理單元14用于對裝置熱水回水的過濾處理，使熱水 回水的水質達到閥門使用的要求。
[0030] 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技 術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本 發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1. 一種礦用薄膜式高低壓轉換裝置，包括設置在礦井外的制冷站、和設置在礦井內的 散熱器，其特征在于： 還包括設置在礦井內的容器I和容器II ; 所述容器I內設置彈性薄膜I，所述彈性薄膜I將容器I分隔成冷水側和熱水側，所 述容器I的冷水側分別與制冷站的出水口和散熱器的進水口聯通，所述容器I的熱水側分 別與制冷站的回水口和散熱器的出水口聯通； 所述容器II內設置彈性薄膜II，所述彈性薄膜II將容器II也分隔成冷水側和熱水側， 所述容器II的冷水側分別與制冷站的出水口和散熱器的進水口聯通，所述容器II的熱水側 分別與制冷站的回水口和散熱器的出水口聯通； 所述容器I和容器II與制冷站和散熱器聯通的管路上均設置有控制閥門； 所述制冷站的出水口端或者回水口端設置有水泵I，所述散熱器進水口端或者出水口 端設置有水泵II。
2. 根據權利要求1所述的礦用薄膜式高低壓轉換裝置，其特征在于：還包括對所述控 制閥門的開閉進行控制的控制單元。
3. 根據權利要求1所述的礦用薄膜式高低壓轉換裝置，其特征在于：所述彈性薄膜I 和彈性薄膜II均采用具有彈性的隔熱材料制成。
4. 根據權利要求1所述的礦用薄膜式高低壓轉換裝置，其特征在于：所述制冷站的出 水口端和散熱器的進水口端均設置有確保制冷站和散熱器各自壓力處于正常的設定值區 間內的超壓泄放單元。
5. 根據權利要求1所述的礦用薄膜式高低壓轉換裝置，其特征在于：所述散熱器的出 水口端還設置有確保散熱器的流量與制冷站的流量相當的補水單元。
6. 根據權利要求1所述的礦用薄膜式高低壓轉換裝置，其特征在于：所述制冷站的回 水口端還設置有對熱水回水進行凈化處理的循環水處理單元。
【文檔編號】E21F3/00GK104121032SQ201410398154
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月13日 優先權日:2014年8月13日
【發明者】文光才, 陳孜虎, 姬建虎, 張習軍, 董浩民, 褚召祥, 閆洪遠, 劉俊杰, 劉利亞 申請人:中煤科工集團重慶研究院有限公司