矿用冷暖两用纯水直饮机的制作方法

本发明涉及一种矿用冷暖两用纯水直饮机。

背景技术

传统矿用饮水机存在电加热不安全的问题，安全性能较差，不能满足井下工作面的不同生产环境需要，不能能够长期自动工作于煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸性混合物环境中。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种矿用冷暖两用纯水直饮机，本发明的技术方案是：

矿用冷暖两用纯水直饮机，包括制水系统、温度交换系统和电控系统，所述的制水系统用于提供直饮水，温度交换系统用于提供冷热交换的能量源，所述的电控系统用于实现纯水直饮机的自动化控制。

所述的制水系统包括外壳以及安装在外壳内的水箱，在与水箱连通的出水管上依次连接有自力式压力减压阀、石英砂过滤器、pp棉过滤器、活性炭过滤器、一级反渗透过滤系统、二级反渗透过滤系统和密封压力桶，在该密封压力桶上设置有常温水出口，在一级反渗透过滤系统和二级反渗透过滤系统之间以及二级反渗透过滤系统和密封压力桶之间安装有压力表。

所述的温度交换系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀和转换四通阀，所述的压缩机的进液口和出液口分别与转换四通阀一个阀口连通，蒸发器的一个阀口与转换四通阀的第三个阀口相通，冷凝器的一端口与转换四通阀的第四个阀口相通，该冷凝器的另一端口通过膨胀阀后与蒸发器的另一个端口连通，在所述蒸发器的外侧安装有水套，该水套上设置有冷水出口和热水出口；所述的压缩机通过矿用隔爆型三相异步电动机驱动。

所述的电控系统包括plc控制器以及与plc控制器连接的温度传感器、压力变送器、真空交流接触器、压力表、和液晶显示屏，在所述的冷水出口和热水出口处均安装一所述的温度传感器，所述的压力变送器安装在压缩机与转换四通阀之间，真空交流接触器用于启动和停止压缩机；所述的液晶显示器主要用于显示直饮机的运行工况；所述的转换四通阀与plc控制器连接。

本发明的优点是：可为井下各个作业人员提供健康饮水。直饮机利用矿井水的自然压力（或直接加压）通过预处理、双级反渗透，生产出常温直饮水，然后采用热泵运转使直饮水加热或冷却，满足饮用者的需求。该直饮机与传统矿用饮水机相比设备更安全可靠、制水量大但体积更小、系统采用plc全自动化控制，可实现无人操作、液晶显示，实时监控设备运行状态。

附图说明

图1是本发明的主体结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

参见图1，本发明涉及一种矿用冷暖两用纯水直饮机，包括制水系统、温度交换系统和电控系统，所述的制水系统用于提供直饮水，温度交换系统用于提供冷热交换的能量源，所述的电控系统用于实现纯水直饮机的自动化控制。

所述的制水系统包括外壳以及安装在外壳内的水箱，在与水箱连通的出水管上依次连接有自力式压力减压阀1、石英砂过滤器2、pp棉过滤器3、活性炭过滤器4、一级反渗透过滤系统5、二级反渗透过滤系统6和密封压力桶7，在该密封压力桶7上设置有常温水出口，在一级反渗透过滤系统5和二级反渗透过滤系统6之间以及二级反渗透过滤系统6和密封压力桶7之间安装有压力表。

所述的温度交换系统包括压缩机15、冷凝器11、蒸发器9、膨胀阀10和转换四通阀12，所述的压缩机15的进液口和出液口分别与转换四通阀一个阀口连通，蒸发器9的一个阀口与转换四通阀12的第三个阀口相通，冷凝器11的一端口与转换四通阀12的第四个阀口相通，该冷凝器11的另一端口通过膨胀阀10后与蒸发器9的另一个端口连通，在所述蒸发器9的外侧安装有水套8，该水套8上设置有冷水出口和热水出口；所述的压缩机15通过矿用隔爆型三相异步电动机驱动。

所述的电控系统包括plc控制器18以及与plc控制器18连接的温度传感器17、压力变送器16、真空交流接触器、压力表和液晶显示屏，在所述的冷水出口和热水出口处均安装一所述的温度传感器17，所述的压力变送器安装在压缩机与转换四通阀之间，真空交流接触器用于启动和停止压缩机；所述的液晶显示器主要用于显示直饮机的运行工况。

在本发明中，外壳为不锈钢加工而成，坚固耐用，能够满足各种恶劣的井下环境。

水箱为该设备的储水设备，为制备冷、热水提供储备用水。

自力式压力减压阀是根据进水压力，通过自身弹簧的张力，达到控制出水水压。该减压阀的特点是，出水压力不受进水压力的影响，保证出水口压力始终稳定。

过滤系统:首先水箱内的水依次经过石英砂过滤器、活性炭过滤器、pp棉过滤器，除去水中混入的颗粒状杂质及异味，然后再经过两级反渗透系统，将水中的钙、镁离子，有机物等彻底清除，制备出可以直接饮用的常温水。

压力表为系统运行状况的反馈部件，可以通过其观察到进出水压力，准确地判断出设备的运行状况。

压缩机将温度交换系统中的制冷剂r134a压缩成为高温高压的液体。

冷凝器是将高压高温液体制冷剂，通过散热片与空气冷热交换后，冷却成35~45摄氏度中温中压液体。

膨胀阀是将液体制冷剂在进入蒸发器前节流，通过膨胀阀的液体制冷剂转变为低温低压的气体，实现液-气形式转换。

蒸发器作用是使制冷剂在其内部进一步气化，吸收热量，与蒸发器外侧的水套进行能量交换，实现制冷水的功能。

转换四通阀是控制温度交换系统冷热功能转换的操作阀，通过它的操作实现制冷与制热的逆转，即由制冷状态改成制热状态。

管路采用耐高温，耐低温、耐高压的钢丝芯橡胶软管。可以解决冷热交替时管路的伸缩以及管路保温。

plc控制器是控制系统的核心部件，实现直饮机运行的自动化控制。

温度传感器是控制系统温度的感知部件，用于感知温度交换系统中的温度，并将所感受到的系统温度转换成电信号。

压力变送器是控制系统的感知部件，用于感知温度交换系统中的压力，并将所感受到的系统压力转换成信号。

真空交流接触器是系统启动的控制开关，用于启动和停止温度交换系统中的压缩机。

液晶显示器主要用于显示直饮机的运行工况，使设备运行参数更直观。

下面，结合工艺流程图对工艺进行详细说明：

5.1制水工艺

煤矿井下供水管路的水通过自力式压力调节阀，水压稳定在符合过滤器过滤的压力，经过石英砂过滤器、pp棉过滤器、活性炭过滤器进入一级反渗透过滤装置，经一级反渗透过滤后，进入二级反渗透过滤装置进行过滤，产出纯净水储存在密闭压力桶内，可通过系统外置的出水阀直接饮用。或通过内置于蒸发器的套管与温度交换系统发生能量传递，供给冷、暖水阀门，提供给人员饮用。

5.2制冷水工艺

温度交换系统中的制冷剂通过压缩机压缩为高温高压的液态制冷剂，通过管路送到冷凝器，冷凝器对液态制冷剂散热，成为中温高压的液态制冷剂，液态制冷剂经过膨胀阀节流后进入蒸发器，由于空间增大，压力减小，液态的制冷剂汽化，（从液态到气态是吸热过程），吸收蒸发器周边大量的热量，布置在蒸发器外侧水套中的直饮水的热量被蒸发器吸收，使直饮水温度降低成为冷水，可供给人员饮用。蒸发器内气态的制冷剂由于压缩机吸气作用，通过管路回到压缩机并被再次压缩进入系统循环。

5.3制热水工艺

在温度交换系统中有一个转换四通阀，通过四通阀的转换，使制冷剂在冷凝器与蒸发器的流动方向与制冷时相反，实现了制冷时的冷凝器和蒸发器功能的互换，制冷时的蒸发器此时变成了冷凝器，通过的制冷剂是高温高压的液态，外侧水套中的直饮水实现温度交换，吸收热量，实现对直饮水加热。

5.4启动直饮机系统，转换四通阀不动作，压缩机开始制冷状态工作，水温降到10℃，压缩机停止工作，水温≥16℃时，压缩机重新开始制冷工作。

5.5启动直饮机系统，控制四通阀通电并动作，压缩机开始制热状态工作，当水温升高到65℃，压缩机停止工作，水温≤45℃时，压缩机重新开始制暖工作。