柱塞式两腔压力势能交换回收系统的制作方法

本实用新型属于煤矿均压通风技术领域，具体涉及一种柱塞式两腔压力势能交换回收系统。

背景技术：

在深部煤矿地面集中制冷降温系统中，从地面输送至井下的冷水由于静压的存在，压力通常达到10MPa左右，需要将压力降低到4MPa以下才能满足末端空冷器制冷降温的需要。因此需要一种高压水势能回收装置，可将高压冷水的压力传递给制冷降温之后的热水，从而既实现了高压冷水降压的目的，又能够达到节约能源的目的。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型目的在于提供一种柱塞式两腔压力势能交换回收系统，以实现上述的目标。

为达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

本实用新型提供一种柱塞式两腔压力势能交换回收系统，包括连接于地面制冷站与末端空冷器之间的高压水势能交换装置，其特征在于，所述高压水势能交换装置包括并排设置的两腔体管道(1，2)，所述的两腔体管道的高压侧均与一个五通式双柱塞阀(3)相连，其低压侧分别设有一个三通(4，5)，五通式双柱塞阀上还设有高压冷水进口(B)、低压冷水出口(A，C)以及串联的两柱塞(6)，高压冷水进口设置在两柱塞之间，两柱塞用于对一腔体管道(1)与一低压冷水出口(A)、一腔体管道(2)与一低压冷水出口(C)分别实施开闭，两个三通上还分别设置具有管道阀的高压热水出口(E，G)和低压热水进口(D，F)，所述的腔体管道内设有能在其内轴向滑动的隔断。

进一步，两个三通的低压热水进口上的管道阀均为高承压单向阀，并采用带推杆的液压缸对其进行开关控制。

进一步，两个三通的高压热水出口上的管道阀构成一个组合阀门，该组合阀门由两个阀芯串联形成四通式双柱塞阀。

进一步，所述的五通式双柱塞阀、四通式双柱塞阀均采用带推杆的液压缸对其进行开关控制。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型柱塞式两腔压力势能交换回收系统对从地面制冷站输送至井下的高压冷水，在一方面实现高压冷水的降压，在另一方面实现低压热水的升压，即可将高压冷水的势能转换成从工作面循环回水热水的势能，进而实现冷水和热水的势能交换并将热水推送至地面，使得其在高压冷水降压的同时，冷水的温度升高极小，一般不超过0.6℃。

2、本实用新型柱塞式两腔压力势能交换回收系统的高压水势能交换装置具有结构尺寸紧凑，且空间高度更低，如本装置总高度不超过2.4m，宽度不超过1.7m；带来井下布置更方便，占用硐室的高度更小，适应性更强的优点。本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型柱塞式两腔压力势能交换回收系统的示意图；

图2为本实用新型高压水势能交换装置的五通式双柱塞阀在第一状态下的结构示意图；

图3为本实用新型高压水势能交换装置的五通式双柱塞阀在第二状态下的结构示意图；

图4为图2的端部局部放大图；

图5为图3的端部局部放大图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1-5，附图中的元件标号分别表示：腔体管道1、2；五通式双柱塞阀3；三通4、5；柱塞6；隔断7；低压冷水出口A、C；高压冷水进口B；高压热水出口E、G；低压热水进口D、F。

实施例基本如附图1-5所示：本实施例提供的柱塞式两腔压力势能交换回收系统，包括连接于地面制冷站与末端空冷器之间的高压水势能交换装置，所述高压水势能交换装置包括并排设置的两腔体管道1和2，所述的两腔体管道的高压侧均与一个五通式双柱塞阀3相连，其低压侧分别设有一个三通4和5，五通式双柱塞阀3上还设有用于与地面制冷站输出端连接的高压冷水进口B、用于与末端空冷器输入端连接的低压冷水出口A和C以及串联布置在其内部且分别开闭低压冷水出口A和C的两柱塞6，高压冷水进口B设置在两柱塞6之间，两柱塞6用于对一腔体管道1与一低压冷水出口A、一腔体管道2与一低压冷水出口C分别实施开闭，两个三通4和5上还分别设置具有管道阀的高压热水出口E和G以及低压热水进口D和F，同时两个腔体管道1和2内均设有能在其内轴向滑动的隔断7，用于分隔开由腔体管道两侧进入的冷水和热水，已保证末端空冷器的正常使用。

工作时，从地面制冷站输送至井下的高压冷水从高压冷水进口B进入腔体管道，并经过压力势能交换之后变成低压冷水从低压冷水出口A或C流出；期间在腔体管道内通过左侧端部五通式双柱塞阀将腔体管道内的低压热水增压为高压状态，且高压冷水将高压的热水推出腔体管道并经过管道系统流回到地面，从而实现压力势能能量回收利用的全过程。采用上述方案，本实用新型柱塞式两腔压力势能交换回收系统对从地面制冷站输送至井下的高压冷水，在一方面实现高压冷水的降压，在另一方面实现低压热水的升压，即可将高压冷水的势能转换成从工作面循环回水热水的势能，进而实现冷水和热水的势能交换并将热水推送至地面，使得其在高压冷水降压的同时，冷水的温度升高极小，一般不超过0.6℃。

下面具体阐述一下利用上述柱塞式两腔压力势能交换回收系统实施的方法，包括如下步骤：

S1、开启五通式双柱塞阀3的第一状态(上开下关)，如图2和4所示，并打开高压热水出口G、关闭高压热水出口E，则从地面制冷站输送至井下的高压冷水经过高压冷水进口B进入上方的腔体管道1中并充满，且上方的腔体管道1内的隔断7滑移至其右端，而由末端空冷器流出的低压热水经过低压热水进口F进入下方的腔体管道2中并充满，且下方的腔体管道2内的隔断7滑移至其左端；

S2、开启五通式双柱塞阀3的第二状态(上关下开)，如图3和5所示，并打开高压热水出口E、关闭高压热水出口G，此时上方的腔体管道1中的冷水由高压转换至低压状态，下方的腔体管道2中的热水由低压增压至高压状态，接着从地面制冷站输送至井下的高压冷水经过高压冷水进口B进入下方的腔体管道2中，并将下方的腔体管道2内的高压状态的热水经过高压热水出口G推出到地面制冷站，而由末端空冷器流出的低压热水经过低压热水进口D进入上方的腔体管道1中，并将上方的腔体管道1内的低压状态的冷水经过低压冷水出口A进入末端空冷器，直至上方的腔体管道1中充满低压热水，下方的腔体管道2中充满高压冷水，且上方的腔体管道1内的隔断7滑移至其左端，下方的腔体管道2内的隔断7滑移至其右端；

S3、再开启五通式双柱塞阀3的第一状态(上开下关)，并打开高压热水出口G、关闭高压热水出口E，此时下方的腔体管道2中的冷水由高压转换至低压状态，上方的腔体管道1中的热水由低压增压至高压状态，接着从地面制冷站输送至井下的高压冷水经过高压冷水进口B进入上方的腔体管道1中，并将上方的腔体管道1内的高压状态的热水经过高压热水出口D推出到地面制冷站，而由末端空冷器流出的低压热水经过低压热水进口F进入下方的腔体管道2中，并将下方的腔体管道2内的低压状态的冷水经过低压冷水出口C进入末端空冷器，直至下方的腔体管道2中充满低压热水，上方的腔体管道1中充满高压冷水，且上方的腔体管道1内的隔断7又回至其右端，下方的腔体管道2内的隔断7又回至其左端；

S4、不断重复步骤S2和S3，实现地面制冷站与末端冷却器之间的冷水和热水输送。

本实施例中的两个三通4和5的低压热水进口D和F上的管道阀均采用高承压单向阀，且由带推杆的液压缸对其进行开关控制。即当推杆伸长时，高承压单向阀打开；当推杆缩回时，高承压单向阀关闭。

在另一实施例中的两个三通4和5的高压热水出口D和F上的管道阀可以构成一个组合阀门，即该组合阀门由两个阀芯串联形成四通式双柱塞阀。类似于五通式双柱塞阀可以同时控制两个腔体管道高压侧一样，其可以控制两个腔体管道低压侧，从而简化了控制的匹配难度，有利于提高设备的可靠性。同样，本实施例中的五通式双柱塞阀、四通式双柱塞阀也可以采用带推杆的液压缸对其进行开关控制。

本实施例中的高压冷水进口B设有液压控制式压力平衡阀。以对系统管路进行超压保护。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。