一种矿用井下集中制冷系统的制作方法

本实用新型涉及一种制冷系统，具体涉及一种用于煤矿的集中制冷系统。

背景技术：

高温热害煤矿的井下空气温度通常高达35℃以上，这就需要在开采过程中通过制冷系统对工作面的空气进行冷却降温处理，以改善工作环境，保障人员的安全和设备正常使用。目前本领域对于煤矿井下的降温处理通常采用分散的局部制冷方式，这一方式虽然可降低局部的空气温度，但对于没有设置制冷系统的区域空气温度依然较高，存在着人员中署的风险，且不利于设置于该区域的机电设备散热，影响了设备的稳定性和安全性。同时，分散的局部制冷系统不便于统一管理和控制，协调性较差，能耗较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种矿用井下集中制冷系统，其具有结构合理、控制方便、运行稳定、制冷效果好、能耗低的优点。

为解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供的一种矿用井下集中制冷系统，包括设置于地面的散热单元以及设置于矿井下的热泵单元和空冷单元，所述散热单元包括多个冷却塔，冷却塔包括壳体以及设置于壳体中的第一换热器和散热风扇，所有冷却塔的第一换热器相互并联；所述热泵单元包括多个制冷主机以及与制冷主机对应设置的多个壳管式蒸发器，制冷主机包括机架以及设置于机架中的电机、压缩机和壳管式冷凝器，电机的输出轴通过联轴器与压缩机的输入轴连接，压缩机、壳管式冷凝器的一次侧和壳管式蒸发器的一次侧依次通过管道连接构成制冷工质回路，壳管式冷凝器和壳管式蒸发器之间的管路上设有膨胀阀，所有壳管式冷凝器的二次侧相互并联，所有壳管式蒸发器的二次侧相互并联；所述空冷单元包括多个空气冷却器，空气冷却器包括箱体以及设置于箱体中的第二换热器，箱体的两端对应设有进风口和出风口，进风口设有风机，所有空气冷却器的第二换热器相互并联；所述散热单元中的第一换热器通过管道穿过井筒与热泵单元中壳管式冷凝器的二次侧连接构成第一水回路，第一水回路中设有第一水泵，所述空冷单元中的第二换热器通过管道与热泵单元中壳管式蒸发器的二次侧连接构成第二水回路，第二水回路中设有第二水泵。

进一步的，本实用新型一种矿用井下集中制冷系统，其中，所述冷却塔中第一换热器的上下侧对应设有喷淋器和储水槽，喷淋器和储水槽通过管道连接并设有喷淋水泵；所述散热风扇处于喷淋器的上侧并在两者之间设有脱水器。

进一步的，本实用新型一种矿用井下集中制冷系统，还包括通过管道依次连接的地面水仓、地面水软化装置和生产水池，地面水仓设置在第一水回路的冷水管路中，生产水池和地面水软化装置之间设有生产水泵。

进一步的，本实用新型一种矿用井下集中制冷系统，其中，所述地面水仓通过补水管与所有冷却塔中的储水槽连接，补水管上设有补水水泵。

进一步的，本实用新型一种矿用井下集中制冷系统，还包括通过管道连接的井下水仓和井下水软化装置，所述井下水仓设置在第二水回路的热水管路中，所述井下水软化装置与井下供水管路连接。

进一步的，本实用新型一种矿用井下集中制冷系统，其中，所述井下水仓与空气冷却器之间的第二水回路中设有Y型过滤器和手动反冲洗过滤器，且使手动反冲洗过滤器处于Y型过滤器和井下水仓之间。

进一步的，本实用新型一种矿用井下集中制冷系统，其中，所述空气冷却器的第二换热器包括沿前后方向间隔分布的多个换热管组，换热管组的左右端对应连接有第一集水管和第二集水管，第一集水管和第二集水管对应连接有伸出箱体的第一换热管接头和第二换热管接头。

进一步的，本实用新型一种矿用井下集中制冷系统，其中，所述换热管组包括四根沿上下方向往返弯折的蛇形管，四根蛇形管分为两组，每组中的两根蛇形管均沿上下方向叠放且处于同一竖平面内，两组蛇形管沿左右方向错位布置，两组蛇形管的中部处于同一竖平面内，两组蛇形管的顶部和底部错开设置；蛇形管采用铜质扁平管制作且使其扁平面与竖平面平行。

进一步的，本实用新型一种矿用井下集中制冷系统，其中，所述空气冷却器在第二换热器相对于进风口的一侧设有冲洗装置，冲洗装置包括沿前后方向的冲洗总管，冲洗总管连接有伸出箱体的冲洗管接头，冲洗总管的下侧设有四个与其垂直且间隔分布的冲洗支管，冲洗支管的下端设有朝向第二换热器的冲洗喷头，冲洗喷头包括连接螺母和球形的喷头主体，喷头主体中设有球形喷腔以及与球形喷腔连通且呈喇叭状的喷口。

进一步的，本实用新型一种矿用井下集中制冷系统，其中，所述空气冷却器在第二换热器相对于出风口的一侧设有挡水装置，挡水装置包括框架和多个挡水板，框架包括平行分布的前支撑板和后支撑板，前支撑板和后支撑板的上下端之间分别设有间隔分布的左定位板和右定位板，左定位板和右定位板分别设有沿前后方向间隔分布的多个定位槽，多个挡水板沿前后方向间隔分布且使其上下端两侧分别处于左定位板和右定位板上的定位槽中，挡水板的中部为凸起的弧形结构，挡水板的凸起顶部设有弧形的溜水板，溜水板的左侧与挡水板固定连接，溜水板的右侧与挡水板之间留有间距。

本实用新型一种矿用井下集中制冷系统与现有技术相比，具有以下优点：本实用新型通过设置布置在地面的散热单元以及布置在矿井下的热泵单元和空冷单元，让散热单元设置多个冷却塔，使冷却塔设置壳体以及布置在壳体中的第一换热器和散热风扇，使所有冷却塔的第一换热器相互并联；让热泵单元设置多个制冷主机以及与制冷主机对应的多个壳管式蒸发器，让制冷主机设置机架以及布置在机架中的电机、压缩机和壳管式冷凝器，使电机的输出轴通过联轴器与压缩机的输入轴连接，使压缩机、壳管式冷凝器的一次侧和壳管式蒸发器的一次侧依次通过管道连接构成制冷工质回路，在壳管式冷凝器和壳管式蒸发器之间的管路上设置膨胀阀，并使所有壳管式冷凝器的二次侧相互并联，使所有壳管式蒸发器的二次侧相互并联；让空冷单元设置多个空气冷却器，使空气冷却器设置箱体以及布置在箱体中的第二换热器，在箱体的两端对应设置进风口和出风口，在进风口处设置风机，并使空气冷却器的第二换热器相互并联；同时，让散热单元中的第一换热器通过管道穿过井筒与热泵单元中壳管式冷凝器的二次侧连接构成第一水回路，并在第一水回路中设置第一水泵，让空冷单元中的第二换热器通过管道与热泵单元中壳管式蒸发器的二次侧连接构成第二水回路，并在第二水回路中设置第二水泵。由此就构成了一种结构合理、控制方便、运行稳定、制冷效果好、能耗低的矿用井下集中制冷系统。在实际应用中，将热泵单元设置在矿井下的适当位置，使空冷单元中的各空气冷却器分布于矿井下的各工作区。在系统运行过程中，制冷工质在制冷工质回路中循环流动，冷却水分别在第一水回路和第二水回路中循环流动，冷却水在各空气冷却器处吸收空气的热量实现制冷目的，并通过第二水回路将热量传输到热泵单元的各壳管式蒸发器，各壳管式蒸发器通过制冷工质回路将热量传输到各壳管式冷凝器，各壳管式冷凝器通过第一水回路将热量传输到散热单元的各第一换热器，并通过风冷将热量排放到地上。本实用新型可实现对整个矿井的降温处理，改善了矿井下的整体环境，避免了因部分区域温度较高造成人员中署和设备出现故障的问题，并通过散热单元将热量排放到地上，增强了制冷效果，且有利于降低能耗，与现有分散的局部制冷系统相比，控制也更加方便，运行也更加稳定。

下面结合附图所示具体实施方式对本实用新型一种矿用井下集中制冷系统作进一步详细说明。

附图说明

图1为本实用新型一种矿用井下集中制冷系统的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种矿用井下集中制冷系统中冷却塔的示意图；

图3为本实用新型一种矿用井下集中制冷系统中地面水软化装置和生产水池的示意图；

图4为本实用新型一种矿用井下集中制冷系统中制冷主机与壳管式蒸发器的示意图；

图5为本实用新型一种矿用井下集中制冷系统中空气冷却器的正视图；

图6为本实用新型一种矿用井下集中制冷系统中空气冷却器的俯视图；

图7为本实用新型一种矿用井下集中制冷系统中空气冷却器的内部结构示意图；

图8为本实用新型一种矿用井下集中制冷系统中空气冷却器的俯视局部剖视图；

图9为本实用新型一种矿用井下集中制冷系统中第二换热器的正视图；

图10为本实用新型一种矿用井下集中制冷系统中第二换热器的左视图；

图11为本实用新型一种矿用井下集中制冷系统中冲洗装置的左视图；

图12为本实用新型一种矿用井下集中制冷系统中冲洗喷头的右视图；

图13为图12中的A-A向视图；

图14为本实用新型一种矿用井下集中制冷系统中挡水装置的俯视图。

具体实施方式

首先需要说明的，本实用新型中所述的上、下、左、右、前、后等方位词只是根据附图进行的描述，以便于理解，并非对本实用新型的技术方案以及请求保护范围进行的限制。

如图1至图14所示本实用新型一种矿用井下集中制冷系统的具体实施方式，包括设置于地面的散热单元以及设置于矿井下的热泵单元和空冷单元。让散热单元设置多个冷却塔1，使冷却塔1设置壳体以及布置在壳体中的第一换热器11和散热风扇12，并使所有冷却塔1的第一换热器11相互并联。让热泵单元设置多个制冷主机2以及与制冷主机2对应的多个壳管式蒸发器3。使制冷主机2设置机架以及布置在机架中的电机21、压缩机22和壳管式冷凝器23，让电机21的输出轴通过联轴器与压缩机22的输入轴连接，让压缩机22、壳管式冷凝器23的一次侧和壳管式蒸发器3的一次侧依次通过管道连接构成制冷工质回路，在壳管式冷凝器23和壳管式蒸发器3之间的管路上设置膨胀阀24，并使所有壳管式冷凝器23的二次侧相互并联，使所有壳管式蒸发器3的二次侧相互并联。让空冷单元设置多个空气冷却器4，使空气冷却器4设置箱体以及布置在箱体中的第二换热器41，在箱体的两端对应设置进风口42和出风口43，在进风口42处设置风机，并使所有空气冷却器4的第二换热器41相互并联。同时，让散热单元中的第一换热器11通过管道穿过井筒与热泵单元中壳管式冷凝器23的二次侧连接构成第一水回路，并在第一水回路中设置第一水泵5，让空冷单元中的第二换热器41通过管道与热泵单元中壳管式蒸发器3的二次侧连接构成第二水回路，并在第二水回路中设置第二水泵6。

通过以上结构设置就构成了一种结构合理、控制方便、运行稳定、制冷效果好、能耗低的矿用井下集中制冷系统。在实际应用中，将热泵单元设置在矿井下的适当位置，使空冷单元中的各空气冷却器4分布于矿井下的各工作区。在系统运行过程中，制冷工质在制冷工质回路中循环流动，冷却水分别在第一水回路和第二水回路中循环流动，冷却水在各空气冷却器4处吸收空气的热量实现制冷目的，并通过第二水回路将热量传输到热泵单元的各壳管式蒸发器3，各壳管式蒸发器3通过制冷工质回路将热量传输到各壳管式冷凝器23，各壳管式冷凝器23通过第一水回路将热量传输到散热单元的各第一换热器11，并通过风冷将热量排放到地上。本实用新型可实现对整个矿井的降温处理，改善了矿井下的整体环境，避免了因部分区域温度较高造成人员中署和设备出现故障的问题，并通过散热单元将热量排放到地上，增强了制冷效果，且有利于降低能耗，与现有分散的局部制冷系统相比，控制也更加方便，运行也更加稳定。

作为优化方案，本具体实施方式让冷却塔1在第一换热器11的上下侧对应设置了喷淋器13和储水槽14，使喷淋器13和储水槽14通过管道连接并设置喷淋水泵15。系统运行过程中，让喷淋器13向第一换热器11喷淋水，通过喷淋水的蒸发吸热作用有效增强了散热效果。为减少喷淋水损失，避免空气中的水分影响散热风扇12，本具体实施方式让散热风扇12设置在喷淋器13的上侧并在两者之间设置了脱水器16。同时，本具体实施方式设置了通过管道依次连接的地面水仓7、地面水软化装置71和生产水池72，将地面水仓7设置在第一水回路的冷水管路中，并在生产水池72和地面水软化装置71之间设置了生产水泵73。通过地面水仓7提高了第一水回路的稳定性，通过地面水软化装置71提高了第一水回路中冷却水的纯净度。为使各冷却塔1的储水槽14在缺水时可及时得到补充，本具体实施方式让地面水仓7通过补水管与所有冷却塔1中的储水槽14进行了连接，并在补水管上设置了补水水泵17。同理，为提高第二水回路的稳定性以及其中冷却水的纯净度，本具体实施方式还设置了通过管道连接的井下水仓8和井下水软化装置81，将井下水仓8设置在第二水回路的热水管路中，并使井下水软化装置81与井下供水管路连接。另外，本具体实施方式还在井下水仓8与空气冷却器4之间的第二水回路中设置了Y型过滤器9和手动反冲洗过滤器91，且使手动反冲洗过滤器91处于Y型过滤器9和井下水仓8之间，进一步提高了第二水回路中冷却水的纯净度，增强了壳管式蒸发器3和空气冷却器4的性能稳定性，

作为具体实施方式，如图5至图10所示，本实用新型让空气冷却器4中的第二换热器41设置了沿前后方向间隔分布的多个换热管组411，并使换热管组411的左右端对应连接了第一集水管412和第二集水管413，使第一集水管412和第二集水管413对应连接了伸出箱体的第一换热管接头414和第二换热管接头415。这一结构的第二换热器41有利于减小风阻和空气冷却器4的整体体积。同时，本具体实施方式让换热管组411采用了四根沿上下方向往返弯折的蛇形管结构，将四根蛇形管分为两组，让每组中的两根蛇形管均沿上下方向叠放且处于同一竖平面内，让两组蛇形管沿左右方向错位布置，其中，两组蛇形管的中部处于同一竖平面内，两组蛇形管的顶部和底部错开设置。并使蛇形管采用铜质扁平管制作且使其扁平面与竖平面平行。这一结构的换热管组411具有结构简单、换热面积大、风阻小的优点，可有效提高换热效率。

如图11至图13所示，本具体实施方式让空气冷却器4在第二换热器41相对于进风口42的一侧设置了冲洗装置44。使冲洗装置44设置沿前后方向的冲洗总管441，让冲洗总管441连接伸出箱体的冲洗管接头442，在冲洗总管441的下侧设置四个与其垂直且间隔分布的冲洗支管443，在冲洗支管443的下端设置朝向第二换热器41的冲洗喷头444，并使冲洗喷头444采用包括连接螺母和球形喷头主体的结构形式，让喷头主体设置球形喷腔以及与球形喷腔连通且呈喇叭状的喷口。因煤矿井下属高温、高湿、粉尘大的特殊环境，第二换热器41的各换热管组411表面很容易积尘结垢，若不及时清除会严重影响换热效率。本实用新型通过冲洗装置44可向第二换热器41喷淋水以进行除尘，保证了第二换热器41的换热和制冷效果，且具有结构简单、覆盖合面、除尘效果好的优点。需要说明的是，冲洗支管443不限于设置四个，还可以设置三个或四个以上。如图12所示，本具体实施方式还让空气冷却器4在第二换热器41相对于出风口43的一侧设置了挡水装置45，以免喷淋水直接从出风口43出去。挡水装置45具体包括框架451和多个挡水板452。让框架451设置平行分布的前支撑板和后支撑板，在前支撑板和后支撑板的上下端之间分别设置间隔分布的左定位板和右定位板，让左定位板和右定位板分别设置沿前后方向间隔分布的多个定位槽。让多个挡水板452沿前后方向间隔分布且使其上下端两侧分别处于左定位板和右定位板上的定位槽中，且使挡水板452的中部采用凸起的弧形结构，以免相邻挡水板452之间的通道直接贯通。这一设置的挡水装置45具有结构简单、制备容易、实用性强优点，在不影响空气通过的基础上实现了挡水功能。进一步的，本具体实施方式在挡水板452的凸起顶部设置了弧形的溜水板，并使溜水板的左侧与挡水板452固定连接，使溜水板的右侧与挡水板452之间留有间距。这一设置可使喷淋水顺着溜水板的右侧边缘流下，实现了截流目的，增强了挡水效果。

以上实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本实用新型请求保护范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域技术人员依据本实用新型的技术方案做出的各种变形，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。