一种移动式矿井局部降温除湿装置的制作方法

本发明属于深井巷道围岩温湿度调节技术领域，具体是涉及一种移动式矿井局部降温除湿装置。

背景技术：

伴随我国煤炭深井作业的进行，矿井高温热害成为威胁其安全生产的一大难题。目前的矿井降温系统中存在着很多问题：(1)大功率的制冷机虽提升了制冷量，但在井下长距离的输送过程中，冷量损失较重；(2)随工作面的向前推进，吹向工作面的干冷空气必定会与原有空气混合使其加热加湿，这种情况随着工作面的推进会越来越严重，导致降温效率大大下降；(3)现有的降温除湿系统结构复杂，设备占地面积大，较难布置；(4)现有矿井降温装置很难随着矿井开采深度而灵活移动。因此，设计一种能有效解决矿井工作面局部降温除湿的可移动式装置是十分必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种移动式矿井局部降温除湿装置，其有效改善了矿井工作面局部的温度和湿度，提高了煤矿生产效率；且结构简单，可灵活移动，占地面积小。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种移动式矿井局部降温除湿装置，其特征在于：包括移动托底和设置在移动托底上的降温除湿系统，所述降温除湿系统包括局部通风机、气体过滤器、除湿器、储液箱、潜水泵、主供冷管道、主回流管道、泡沫金属板和喷射式热管，所述局部通风机的出风口通过风筒与除湿器的进风口连接，所述气体过滤器安装在风筒上，所述局部通风机、风筒、气体过滤器和除湿器共同形成矿井除湿系统；所述局部通风机、气体过滤器、除湿器和储液箱均设置在移动托底的顶部，所述潜水泵设置在储液箱内，所述泡沫金属板固定安装在矿井围岩巷道的内壁上，所述喷射式热管的数量为多个，多个所述喷射式热管均插设固定在泡沫金属板内，所述潜水泵的出水口与主供冷管道的进口连接，所述主供冷管道的出口通过支供冷管道与喷射式热管的入口连接，所述喷射式热管的出口通过支回流管道与主回流管道的进口连接，所述主回流管道的出口与除湿器的进水口连接，所述除湿器的出水口与储液箱的下部连通，所述储液箱、潜水泵、主供冷管道、主回流管道、支供冷管道、支回流管道、泡沫金属板、喷射式热管和除湿器共同形成矿井降温系统。

上述的一种移动式矿井局部降温除湿装置，其特征在于：所述喷射式热管包括外管体、内管体、热管顶盘、喷嘴、隔离塞、输入软管和输出软管，所述外管体的一端开口、另一端封闭，所述内管体为两端均开口的中空结构，所述内管体沿长度方向设置在外管体的内部，所述内管体的外壁与外管体的内壁之间留有距离，所述热管顶盘安装在外管体的封闭端内部，所述内管体的内端与热管顶盘之间留有距离，所述喷嘴安装在内管体的内端内部，所述隔离塞设置在外管体的管口处且将内管体固定，所述外管体、内管体、热管顶盘和隔离塞之间形成换热腔，所述内管体、喷嘴和隔离塞之间形成回流腔，所述输入软管的一端穿入隔离塞内且与换热腔相通，所述输出软管的一端穿入隔离塞内且与回流腔相通，所述输入软管的另一端与支供冷管道相通，所述输出软管的另一端支回流管道相通。

上述的一种移动式矿井局部降温除湿装置，其特征在于：所述喷嘴由渐缩段、等径段和渐扩段组成，所述渐缩段、等径段和渐扩段从喷嘴进口至出口依次设置且内部相通；所述回流腔由渐缩腔、等径腔和渐扩腔组成，所述渐缩腔、等径腔和渐扩腔从回流腔进口至出口依次设置且内部相通。

上述的一种移动式矿井局部降温除湿装置，其特征在于：所述换热腔的中轴线和回流腔的中轴线位于同一条直线上，所述外管体和内管体均为绝热管，所述热管顶盘为绝热顶盘，所述外管体的封闭端外侧设置有用于将喷射式热管固定在泡沫金属板内的螺栓托板。

上述的一种移动式矿井局部降温除湿装置，其特征在于：所述喷射式热管的数量为21个，21个所述喷射式热管分三排布设，且每排均匀布设7个喷射式热管。

上述的一种移动式矿井局部降温除湿装置，其特征在于：从所述潜水泵至支供冷管道之间的主供冷管道上依次安装有液体浓度传感器、温度计、流量调节阀和压力表。

上述的一种移动式矿井局部降温除湿装置，其特征在于：所述储液箱内设置有液位观测计。

上述的一种移动式矿井局部降温除湿装置，其特征在于：所述泡沫金属板的内壁和下底面上均设置有隔热涂层。

上述的一种移动式矿井局部降温除湿装置，其特征在于：所述泡沫金属板通过多个膨胀螺栓固定安装在矿井围岩巷道的内壁上。

上述的一种移动式矿井局部降温除湿装置，其特征在于：所述泡沫金属板与矿井围岩巷道的内壁形状相吻合。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、现有的煤矿降温系统一般是采用局部风机抽风经空冷器降温处理，采用风筒运风，由于空冷器体积较大，故一般放置在大巷内，风流从空冷器处理过后到达工作面，风筒内外空气传热，冷量损失较为严重，到达工作面的冷风流温度较大巷风温低4°左右。本发明降温除湿装置采用喷射式热管进行制冷，喷射式热管体积小，可布置在工作面附近，从而节省了大量的冷量损失，且价格较空冷器便宜。

2、采用本发明降温除湿装置不仅减少了冷量损失，而且还减少了湿量的吸入，此优势弥补了现有装置换热效率较低的不足，而且该降温除湿装置中加入了除湿器，降温除湿的效果更加明显。

3、目前要进行整个工作面的降温除湿，需冷量太大，难以实现。本发明降温除湿装置的出发点是对人为区域内工作面进行降温除湿调节，首要的是保证工人活动内的工作环境，随采煤面的向前推进，可以将降温除湿系统跟进，保证一定区域内的温湿度。从人体对现场环境的感知得出的该降温除湿是可行的，具有实际应用价值，可有效改善采煤工作面的温湿度。

4、本发明为移动式降温除湿装置，仅对小范围内空气进行降温除湿，能极大减少能源损耗，并且避免了固定式降温除湿设备存在的能源消耗大、边缘降温除湿效果不明显、冷气输送距离过长的问题，综合来看，此降温除湿装置具有广泛的应用前景。

5、本发明主要是利用了喷射式热管的换热制冷和除湿器中溴化锂溶液吸水除湿来运转，能随着矿井巷道的开采移动改善矿井工作面局部热湿环境。

下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明安装在矿井围岩巷道时的状态图。

图2为本发明喷射式热管的结构示意图。

图3为本发明内管体和喷嘴的安装关系示意图。

图4为本发明主供冷管道、主回流管道、支供冷管道、支回流管道和多个喷射式热管的连接关系示意图。

图5为本发明一排7个喷射式热管与输入软管、输出软管、支供冷管道和支回流管道的连接关系示意图。

图6为图1的a处放大图。

附图标记说明:

1—泡沫金属板；2—喷射式热管；2-1—外管体；

2-2—内管体；2-3—热管顶盘；3—主供冷管道；

4—主回流管道；5—支供冷管道；6—支回流管道；

7—螺栓托板；8—隔离塞；9—输入软管；

10—输出软管；11—储液箱；12—除湿器；

13—气体过滤器；14—潜水泵；15—局部通风机；

16—移动托底；17—膨胀螺栓；18—液体浓度传感器；

19—温度计；20—流量调节阀；21—压力表；

22—液位观测计；23—换热腔；24—回流腔；

24-1—渐缩腔；24-2—等径腔；24-3—渐扩腔；

25—风筒；26—矿井围岩巷道；27—隔热涂层；

28—喷嘴；28-1—渐缩段；28-2—等径段；

28-3—渐扩段。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括移动托底16和设置在移动托底16上的降温除湿系统，所述降温除湿系统包括局部通风机15、气体过滤器13、除湿器12、储液箱11、潜水泵14、主供冷管道3、主回流管道4、泡沫金属板1和喷射式热管2，所述局部通风机15的出风口通过风筒25与除湿器12的进风口连接，所述气体过滤器13安装在风筒25上，所述局部通风机15、风筒25、气体过滤器13和除湿器12共同形成矿井除湿系统；所述局部通风机15、气体过滤器13、除湿器12和储液箱11均设置在移动托底16的顶部，所述潜水泵14设置在储液箱11内，所述泡沫金属板1固定安装在矿井围岩巷道26的内壁上，所述喷射式热管2的数量为多个，多个所述喷射式热管2均插设固定在泡沫金属板1内，所述潜水泵14的出水口与主供冷管道3的进口连接，所述主供冷管道3的出口通过支供冷管道5与喷射式热管2的入口连接，所述喷射式热管2的出口通过支回流管道6与主回流管道4的进口连接，所述主回流管道4的出口与除湿器12的进水口连接，所述除湿器12的出水口与储液箱11的下部连通，所述储液箱11、潜水泵14、主供冷管道3、主回流管道4、支供冷管道5、支回流管道6、泡沫金属板1、喷射式热管2和除湿器12共同形成矿井降温系统。

局部通风机15、风筒25、气体过滤器13和除湿器12共同形成矿井除湿系统，对矿井围岩巷道进行除湿。储液箱11、潜水泵14、主供冷管道3、主回流管道4、喷射式热管2、支供冷管道5、支回流管道6和除湿器12连通形成换热回路，储液箱11内盛装的换热介质为低温溴化锂溶液，低温溴化锂溶液在换热回路内循环不断的与矿井围岩巷道发生热、湿交换。

如图2所示，所述喷射式热管2包括外管体2-1、内管体2-2、热管顶盘2-3、喷嘴28、隔离塞8、输入软管9和输出软管10，所述外管体2-1的一端开口、另一端封闭，所述内管体2-2为两端均开口的中空结构，所述内管体2-2沿长度方向设置在外管体2-1的内部，所述内管体2-2的外壁与外管体2-1的内壁之间留有距离，所述热管顶盘2-3安装在外管体2-1的封闭端内部，所述内管体2-2的内端与热管顶盘2-3之间留有距离，所述喷嘴28安装在内管体2-2的内端内部，所述隔离塞8设置在外管体2-1的管口处且将内管体2-2固定，所述外管体2-1、内管体2-2、热管顶盘2-3和隔离塞8之间形成换热腔23，所述内管体2-2、喷嘴28和隔离塞8之间形成回流腔24，所述输入软管9的一端穿入隔离塞8内且与换热腔23相通，所述输出软管10的一端穿入隔离塞8内且与回流腔24相通，所述输入软管9的另一端与支供冷管道5相通，所述输出软管10的另一端支回流管道6相通。

其中，主供冷管道3和主回流管道4均为绝热管道，支供冷管道5、支回流管道6、输入软管9和输出软管10均为绝热软管。外管体2-1的完井为20mm，换热腔23的外径为16mm、内径为13mm，回流腔24的最大直径为11mm、最小直径为6mm、长度为150mm。隔离塞8的直径为16mm、厚度为4mm，输入软管9和输出软管10的内径均为2mm、外径为3mm。泡沫金属板1采用泡沫铝材料，其孔隙率为30ppi。

如图3所示，所述喷嘴28由渐缩段28-1、等径段28-2和渐扩段28-3组成，所述渐缩段28-1、等径段28-2和渐扩段28-3从喷嘴28进口至出口依次设置且内部相通；所述回流腔24由渐缩腔24-1、等径腔24-2和渐扩腔24-3组成，所述渐缩腔24-1、等径腔24-2和渐扩腔24-3从回流腔24进口至出口依次设置且内部相通。

其中，所述换热腔23的中轴线和回流腔24的中轴线位于同一条直线上，所述外管体2-1和内管体2-2均为绝热管，所述热管顶盘2-3为绝热顶盘，所述外管体2-1的封闭端外侧设置有用于将喷射式热管2固定在泡沫金属板1内的螺栓托板7。

喷射式热管2依靠螺栓托板7固定于泡沫金属板1内，隔离塞8嵌入外管体2-1内，能够保证热管尾部换热腔23与回流腔24的换热介质不互相渗透，同时起到固定喷射式热管2的作用。隔离塞8使喷射式热管2与输入软管9和输出软管10互相密封，输入软管9嵌入隔离塞8与换热腔23连通，输出软管10嵌入隔离塞8与回流腔24连通。

如图4和图5所示，为了保证喷射式热管2中换热介质的流量，同时考虑到喷射式热管2在实际使用过程中的换热效果及便捷性，因此设置三排喷射式热管2，每排7列喷射式热管2均匀穿插于泡沫金属板1内，即所述喷射式热管2的数量为21个，21个所述喷射式热管2分三排布设，且每排均匀布设7个喷射式热管2。

如图1所示，从所述潜水泵14至支供冷管道5之间的主供冷管道3上依次安装有液体浓度传感器18、温度计19、流量调节阀20和压力表21，所述储液箱11内设置有液位观测计22。溴化锂溶液进行循环，通过液体浓度传感器18、液位观测计22及时进行调节。

如图6所示，所述泡沫金属板1的内壁和下底面上均设置有隔热涂层27，以保证热量不散失，仅通过喷射式热管2换热。

如图1所示，所述泡沫金属板1通过多个膨胀螺栓17固定安装在矿井围岩巷道26的内壁上。

本实施例中，所述泡沫金属板1与矿井围岩巷道26的内壁形状相吻合。

本发明的工作原理为：通过局部通风机15吸风，进入气体过滤器13去除杂质，然后风流进入除湿器12，除湿器12内的浓溴化锂溶液吸收水分并与之换热，经处理后的空气到达矿井围岩巷道的工作面。除湿器12利用了溴化锂溶液的吸水性原理，当溴化锂溶液通过除湿器12中，溴化锂溶液与空气直接接触，在溴化锂溶液表面的水蒸气压力与空气的水蒸气分压力之间存在压差，驱动了水分在空气和吸湿溶液间的传递，从而完成对空气湿度的处理过程。

低温溴化锂溶液经潜水泵14抽吸，进入喷射式热管2的换热腔23，低温溴化锂溶液吸收矿井围岩巷道的热量产生高压蒸汽，高压蒸汽以较低流速进入喷嘴28，经过喷嘴28的渐缩段28-1，降压增速，在喷嘴28的渐扩段28-3中，压力进一步下降，速度则继续增大，依靠低温溴化锂溶液工质蒸发吸热制冷，喷射式热管2起到加速换热的作用。换热腔23与泡沫金属板1发生充分换热后流回回流腔24，进而通过输出软管10进入支回流管道6。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。