[發明專利]救生艙/避難硐室用無源壓風制冷凈化系統及工作方法

有效

• 申請號: 201410149878.1
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103982215A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 蔣彥龍;錢曉輝;王瑜
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: E21F3/00
• 分類號: E21F3/00;E21F11/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

所屬技術領域

本發明涉及一種救生艙/避難硐室用無源壓風制冷凈化系統及工作方法，屬安全救生及環境控制領域。?

背景技術

救生艙/避難硐室等緊急避險設施主要用于為礦井發生事故后無法及時撤離的礦工提供一個安全的密閉空間，對外能夠抵御爆炸沖擊、高溫煙氣，隔絕有毒有害氣體，對內能為被困礦工提供氧氣、食物和水，去除有毒有害氣體，贏得較長的生存時間。同時，被困人員還能通過艙內通訊監測設備，引導外界救援。其現有的空氣調節方法主要有二氧化碳制冷和蓄冰制冷方法。其中二氧化碳制冷系統需要大量液態二氧化碳作為制冷劑以滿足額定防護時間內人員生存溫度需要，其所需二氧化碳氣瓶眾多，在井下的安全性得不到保障；蓄冰方式需長年累月開啟進行蓄冰以備緊急情況使用，其成本過高。渦流管作為一種新興的簡便制冷方法，在救生艙/避難硐室中具有較大的使用潛力。近年來，相關專利也提出了一些采用渦流管的救生艙/避難硐室空氣調節系統，如專利CN203394563E提出了用于硐室的空氣調節裝置，專利CN?103321667?A提出的一種無源壓風蓄冰系統等，這些技術雖然成功應用了渦流管技術，提高了系統安全性，但系統可行度稍欠佳：用于硐室的空氣調節裝置直接將渦流管兩端排出的過冷氣體和過熱氣體通入室內，通過調節室內氣體流量調節室內溫度，在礦難工況下無法精確調節至人體避難所需溫度，且僅使用單根渦流管，對于人數眾多的避難硐室明顯制冷量不足；無源壓風蓄冰系統利用渦流管制冰，再通過蓄冰方式給避險系統降溫，該方法過于間接，且無法保證渦流管冷氣提供的冷量能夠滿足大容量蓄冰柜中水結冰所需的冷量，制冰效果一般，無法保證礦難時制冰系統能夠正常工作，成本過高，效率低下且不穩定。在保證渦流管系統制冷能力的基礎上，提高系統的可靠性和持續運行能力是無源壓風制冷凈化系統設計必需要解決的問題。?

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發明內容

本發明提供了無需外界冷源及動力、操作簡單、可靠性高的救生艙/避難硐室用無源壓風制冷凈化系統及工作方法。?

本發明提供的救生艙/避難硐室用無源壓風制冷凈化系統，其特征在于包括與救生艙/避難硐室外連接的壓風接頭、救生艙/避難硐室內的空氣瓶接頭、三通換向閥、除塵過濾器、渦流管制冷箱、熱氣調節閥、氣動風機、冷氣調節閥、空氣換熱器、凈化室和雜質過濾器；?

其中三通換向閥具有第一端口、第二端口、第三端口；渦流管制冷箱由若干渦流管并聯而成，渦流管制冷箱具有壓風進氣口、熱氣出口、冷氣出口；氣動風機具有驅動氣體入口、驅動氣體出口、空氣入口、空氣出口；空氣換熱器具有冷氣入口、冷氣出口、空氣入口與空氣出口；

壓風接頭與三通換向閥第一端相連，三通換向閥第二端經過?除塵過濾器與渦流管制冷箱的壓風進氣口相連，渦流管制冷箱的熱氣出口經過熱氣調節閥與氣動風機驅動氣體入口相連，氣動風機驅動氣體出口與救生艙/避難硐室外環境相連；

渦流管制冷箱的冷氣出口經過冷氣調節閥與空氣換熱器的冷氣入口相連，空氣換熱器的冷氣出口與救生艙/避難硐室外環境相連；

雜質過濾器的入口與救生艙/避難硐室內環境相連，雜質過濾器的出口與凈化室的入口相連，凈化室的出口與空氣換熱器的空氣入口相連，空氣換熱器的空氣出口與氣動風機的空氣入口相連，氣動風機的空氣出口與救生艙/避難硐室內環境相連。

所述的救生艙/避難硐室用無源壓風制冷凈化系統的工作方法，其特征在于包括以下過程：渦流管制冷工作過程：正常工作狀態：調節三通換向閥的第一端和第三端相通，室外壓風氣源經三通換向閥的第一端和第三端進入除塵換熱器中過濾，過濾后進入渦流管制冷箱同時產生冷氣和熱氣，冷氣經渦流管制冷箱的冷氣出口和冷氣調節閥到達空氣換熱器，為吸入換熱器的室內空氣冷卻后排出室外；熱空氣經渦流管制冷箱的熱氣出口和調節閥到達氣動風機，為氣動風機提供動力帶動室內空氣循環后排出室外；當壓風系統損壞時工作狀態：調節三通換向閥的第二端與第三端相通，空氣瓶內氣體進入除塵換熱器，其余過程與上述過程相同；室內空氣制冷凈化過程：室內空氣在氣動風機的驅動下首先經過雜質過濾器去除雜質，然后經過凈化室去除其中的有害氣體，凈化后空氣進入換熱器與渦流管制冷箱流出的冷氣進行熱交換，空氣溫度降低后流入救生艙/避難硐室內；在上述救生艙/避難硐室用無源壓風制冷凈化系統中，渦流管制冷過程和室內空氣制冷凈化過程同時進行，確保室內環境溫度和空氣制冷滿足人體生存需要。?

本發明采用渦流管制冷系統同時為救生艙/避難硐室提供冷源和空氣循環所需動力，相對于其他煤礦井下空氣調節設備具有結構緊湊、節約能源、操作簡便、易于維護等優點。?

附圖說明