专利名称：井下空调用螺杆式冷水机组的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于井下集中式降温的制冷设备，具体地指一种井下空调螺杆式冷水机组。
背景技术：
由于受地热的影响，随着矿井开采深度的增加，矿井温度也越来越高，许多500m 以下的矿井温度高达40°C以上，我国《矿山安全条例》规定“井下工人作业地点的空气温度不得高于28°C ”。根据实践经验，当采用隔绝热源和加强通风措施不能将矿井温度降低到 28°C以下时，需要采用人工制冷方式进行降温。目前，针对矿井的人工制冷降温措施主要有井下局部降温系统、地面制冰系统和地面冷水系统等。井下局部降温系统是利用小型可移动式制冷机组对井下工作面实施局部降温。该方式的特点是制冷机组外形尺寸小、结构简单、安装移动方便，但制冷量小，且制冷机组的冷凝热不能及时排出矿井，仅适用于对小型矿井的工作面进行局部降温。地面制冰系统是利用制冷机组在地面制取片冰，再将片冰输送到井下，利用冰融化为冷水后对工作面降温。该方式的特点是制冷机组在地面，外形尺寸不受井下条件限制，便于机组安装维修，但制冷机组在制冰工况下运行，能效比低。并且，冰水为开放式循环，不能重复利用，水源浪费较为严重。地面冷水系统是利用制冷机组在地面制取冷水，再将冷水输送到井下，冷水输送到井下后压力升高，需要通过高低压换热器将高压冷水转换为低压冷水，再输送到工作面降温。该方式的特点是制冷机组在地面，外形尺寸不受井下条件限制，便于机组安装维修， 制冷机组在冷水工况下比在制冰工况下能效比提高了很多，但需要通过管道将冷水输送到井下，输送距离远，冷损失较大。以上三种井下降温系统在不同的矿井均发挥了重要的作用，但它们分别存在制冷量小、能效比低和冷损失大的不足，越来越不能满足当今对制冷设备节能、环保、经济、高效发展的要求。如何有效解决传统井下降温系统的固有弊端，一直是本领域技术人员需要努力探索的难题。
发明内容本实用新型的目的就是要提供一种不仅制冷量大、冷损耗小、能效比高，而且结构简单紧凑、便于井下运输安装和维修的井下空调用螺杆式冷水机组。为实现上述目的，本实用新型所设计的井下空调用螺杆式冷水机组，包括通过管路和阀门相连的压缩机、油分离器、油冷却器、冷凝器、经济器和蒸发器，还包括用于驱动压缩机工作的电动机，其特殊之处在于所述电动机通过电动机支座安装在公共底座的一侧， 所述压缩机通过压缩机支座安装在公共底座的另一侧，所述电动机与压缩机之间通过联轴器相连，由此构成压缩机模块I。所述油分离器安装在一对油分离器支座上，所述油冷却器通过油冷却器支座固定在其中一个油分离器支座上，所述经济器通过经济器支座固定在另一个油分离器支座上，由此构成油分离器模块II。所述蒸发器通过蒸发器支座安装在冷凝器上，所述冷凝器安装在冷凝器支座上，由此构成蒸发冷凝模块III。所述压缩机模块I、油分离器模块II和蒸发冷凝模块III在整体上呈直线形布局，且各个所述模块之间的连接管路为可拆装式结构。本实用新型采用上述模块化设计后，各模块均符合井下安装及运输的尺寸要求，可以根据井下通道狭窄的实际状况拆分运输、现场拆装，使用和维修都极为方便。进一步地，所述冷凝器的进出水管口采用法兰焊接在冷凝器管箱的端部封头上， 所述蒸发器的进出水管口采用法兰焊接在蒸发器管箱的端部封头上。与传统的连接管及法兰结构相比，可大幅缩短机组的总体长度，节省井下安装空间，也方便井下部件运输。更进一步地，所述冷凝器的进出水管路的设计压力大于等于12Mpa。这样，冷凝器进出水管路的承压高，至少能够承受地面冷却水输送到井下IOOOm深的静压力，从而满足将机组安装在井下、将冷却塔安装在地面的井下降温系统的要求。与传统的井下局部降温系统、地面制冰系统和地面冷水系统相比，本实用新型具有如下几方面的优点其一，该机组制冷量大，尺寸规格能够满足大、中型矿井的安装及运输要求，具有广泛的适用性。其二，该机组采用模块化设计，模块间的管路以可拆卸的方式连接，结构简单紧凑，便于井下运输、安装和维修。其三，该机组放置在井下，极大地缩短了冷却水向工作面输送的距离、可将冷损耗降低到最小。其四，该机组在冷水工况下运行，保留了能效比高的特点，符合节能、环保、经济、 高效的发展趋势。
图1为一种井下空调用螺杆式冷水机组的主视结构示意图。图2为图1中压缩机模块I的主视放大结构示意图。图3为图1中油分离器模块II的主视放大结构示意图。图4为图3的左视结构示意图。图5为图3的右视结构示意图。图6为图1中蒸发冷凝模块III的主视放大结构示意图。图7为图6的左视结构示意图。图8为图1所示井下空调用螺杆式冷水机组的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。如图1所示，本实用新型的井下空调用螺杆式冷水机组，主要由压缩机模块I、油分离器模块II和蒸发冷凝模块III组装而成，各个模块在整体上呈直线形布局，各个模块之间的连接管路采用可拆装式结构。如图2所示，压缩机模块I包括电动机20、联轴器21和压缩机1。电动机20通过电动机支座24安装固定在公共底座22的一侧，压缩机1通过压缩机支座23安装固定在公共底座22的另一侧，电动机20与压缩机1之间通过联轴器21相连。如图3 5所示，油分离器模块II包括油分离器2、油冷却器3和经济器6。油分离器2安装固定在一对油分离器支座26上，油冷却器3通过油冷却器支座25固定在其中一个油分离器支座26上，经济器6通过经济器支座27固定在另一个油分离器支座26上。如图6 7所示，蒸发冷凝模块III包括冷凝器4和蒸发器9。蒸发器9通过蒸发器支座28安装固定在冷凝器4上，冷凝器4安装固定在冷凝器支座29上。结合图1 8所示，在压缩机模块I与油分离器模块II之间，压缩机1的排气口通过压缩机排气管路10与油分离器2的进气口相连，压缩机1的经济器补气口通过经济器回气管路13与经济器6的低压回气口相连，压缩机1的供油口通过供油管路19与油冷却器3的出油口相连，压缩机1的油冷却器补气口还通过输送管路30与油冷却器3的制冷剂出口相连。以上连接均采用可拆卸式结构，可在井下将压缩机模块I与油分离器模块II组装为一体。在压缩机模块I与蒸发冷凝模块III之间，压缩机1的吸气口通过压缩机吸气管路14与蒸发器9的蒸汽输出端相连。以上连接也采用可拆卸式结构，可在井下将压缩机模块I与蒸发冷凝模块III组装为一体。在油分离器模块II与蒸发冷凝模块III之间，油分离器2的排气口通过油分离器排气管路16与冷凝器4的输入端相连。油分离器2的油出口与油冷却器3的进油口相连。 冷凝器4的输出端分为三路第一路直接通过经济器供液管路17与经济器6的高压液体进口相连，第二路通过经济器供液管路17和经济器节流元件7与经济器6的低压液体进口相连，第三路通过经济器供液管路17和油冷却器节流元件5与油冷却器3的制冷剂进口相连。经济器6的高压液体出口通过蒸发器供液管路18和蒸发器节流元件8与蒸发器9的液体输入端相连。以上连接同样采用可拆卸式结构，可在井下将油分离器模块II与蒸发冷凝模块III组装为一体。本实施例中，在各个模块之间的连接管路上增设有膨胀节，这样能够对机组运行时引起的热胀冷缩起缓冲作用，同时也方便各个模块之间的拆卸和安装。具体地，在压缩机排气管路10上设置有压缩机排气管路膨胀节12，在压缩机吸气管路14上设置有压缩机吸气管路膨胀节11，在油分离器排气管路16上设置有油分离器排气管路膨胀节15。本实施例中，冷凝器4的进出水管口采用法兰直接焊接在冷凝器管箱的两端封头上，蒸发器9的进出水管口采用法兰直接焊接在蒸发器管箱的两端封头上。这样，可以大幅缩短机组长度，节省安装空间，便于井下运输。本实施例中，冷凝器4的进出水管路的设计压力为14Mpa。这样，其能够承受地面冷却水输送到井下IlOOm深的静压力，满足将机组安装在井下、将冷却塔安装在地面的井下降温系统的要求。仍如图8所示，本实用新型的井下空调用螺杆式冷水机组的工作原理为压缩机 1从蒸发器9中吸入低温低压制冷剂蒸汽，经压缩成高温高压制冷剂蒸汽后，再排入油分离器2中进行分离处理。从油分离器2中分离出的高温高压制冷剂蒸汽进入到冷凝器4，被冷却水冷凝成制冷剂液体，从冷凝器4输出的制冷剂液体分为三路第一路制冷剂液体直接从经济器6的高压液体进口流入；第二路制冷剂液体通过经济器节流元件7后从经济器6的低压液体进口流入，后者吸收前者的热量而沸腾蒸发，蒸发后的制冷剂气体被输送至压缩机1的补气口 ；第三路制冷剂液体则通过油冷却器节流元件5后进入油冷却器3，在油冷却器3中吸收润滑油的热量蒸发，蒸发后的制冷剂蒸汽也被输送到压缩机1的补气口。从油分离器2中分离出的润滑油进入油冷却器3中，与第三路制冷剂液体进行热交换降温后，再被输送到压缩机1中，与制冷剂蒸汽混合被压缩后再排入油分离器2中，完成油路循环。与此同时， 第一路制冷剂液体在经济器6中放热降温后成为过冷液体，过冷液体通过蒸发器节流元件 8减压成为饱和状态的低温低压液体，并进入蒸发器9。在蒸发器9中，该低温低压液体吸收冷却水的热量而沸腾蒸发，蒸发所得制冷剂饱和蒸汽被压缩机1吸入，完成制冷循环。 本实用新型安装拆卸方便，可实现向井下工作面输冷，同时能通过地面冷却塔排出机组的冷凝热，具有能效比高和冷损耗小的优点，符合社会提倡的节能、环保、经济、高效的发展原则。
权利要求1.一种井下空调用螺杆式冷水机组，包括通过管路和阀门相连的压缩机(1)、油分离器O)、油冷却器(3)、冷凝器0)、经济器(6)和蒸发器(9)，还包括用于驱动压缩机⑴工作的电动机(20)，其特征在于所述电动机00)通过电动机支座04)安装在公共底座0 的一侧，所述压缩机(1) 通过压缩机支座安装在公共底座0 的另一侧，所述电动机OO)与压缩机(1)之间通过联轴器相连，由此构成压缩机模块(I)；所述油分离器(2)安装在一对油分离器支座06)上，所述油冷却器(3)通过油冷却器支座0 固定在其中一个油分离器支座06)上，所述经济器(6)通过经济器支座(XT)固定在另一个油分离器支座06)上，由此构成油分离器模块(II)；所述蒸发器(9)通过蒸发器支座08)安装在冷凝器(4)上，所述冷凝器(4)安装在冷凝器支座09)上，由此构成蒸发冷凝模块(III)；所述压缩机模块(I)、油分离器模块(II)和蒸发冷凝模块(III)在整体上呈直线形布局，且各个所述模块之间的连接管路为可拆装式结构。
2.根据权利要求1所述的井下空调用螺杆式冷水机组，其特征在于在压缩机模块(I)与油分离器模块(II)之间，所述压缩机(1)的排气口通过压缩机排气管路(10)与油分离器(2)的进气口相连，所述压缩机⑴的经济器补气口通过经济器回气管路(13)与经济器(6)的低压回气口相连，所述压缩机⑴的供油口通过供油管路(19) 与油冷却器(3)的出油口相连；在压缩机模块(I)与蒸发冷凝模块(III)之间，所述压缩机(1)的吸气口通过压缩机吸气管路(14)与蒸发器(9)的蒸汽输出端相连；在油分离器模块(II)与蒸发冷凝模块(III)之间，所述油分离器( 的排气口通过油分离器排气管路(16)与冷凝器(4)的输入端相连，所述冷凝器(4)的输出端通过经济器供液管路(17)与经济器(6)的液体进口相连，所述经济器(6)的液体出口通过蒸发器供液管路(18)与蒸发器(9)的液体输入端相连。
3.根据权利要求2所述的井下空调用螺杆式冷水机组，其特征在于所述压缩机排气管路(10)上设置有压缩机排气管路膨胀节(12)，所述压缩机吸气管路(14)上设置有压缩机吸气管路膨胀节(11)，所述油分离器排气管路(16)上设置有油分离器排气管路膨胀节 (15)。
4.根据权利要求1或2或3所述的井下空调用螺杆式冷水机组，其特征在于所述冷凝器的进出水管口采用法兰焊接在冷凝器管箱的端部封头上，所述蒸发器(9)的进出水管口采用法兰焊接在蒸发器管箱的端部封头上。
5.根据权利要求1或2或3所述的井下空调用螺杆式冷水机组，其特征在于所述冷凝器的进出水管路的设计压力大于等于12Mpa。
6.根据权利要求4所述的井下空调用螺杆式冷水机组，其特征在于所述冷凝器(4) 的进出水管路的设计压力大于等于12Mpa。
专利摘要本实用新型公开了一种井下空调用螺杆式冷水机组，包括电动机、压缩机、油分离器、油冷却器、冷凝器、经济器和蒸发器。所述电动机和压缩机安装在公共底座上，构成压缩机模块I。所述油分离器、油冷却器和经济器安装在油分离器支座上，构成油分离器模块II。所述蒸发器通过蒸发器支座安装在冷凝器上，构成蒸发冷凝模块III。所述压缩机模块I、油分离器模块II和蒸发冷凝模块III在整体上呈直线形布局，且各个所述模块之间的连接管路为可拆装式结构。其不仅制冷量大、冷损耗小、能效比高，而且结构简单紧凑、便于井下运输、安装和维修，可广泛用于大中型矿井的井下集中式降温。
文档编号F25B31/02GK202109703SQ201120173109
公开日2012年1月11日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者丁杰, 夏航, 李军, 梅毅, 霍正齐, 高翔 申请人:武汉新世界制冷工业有限公司