一种矿用制冷机组及矿用制冷系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种矿用制冷机组及矿用制冷系统。


背景技术：

2.地下工程如矿藏开采、隧道掘进等的施工环境往往比较恶劣，如何改善地下工程的施工环境，给施工人员提供施工的环境保证，对于施工单位来讲具有重要的意义。以煤矿开采为例，煤矿的地下巷道内空间较为狭窄、通风换气条件十分有限，加上施工设备的连续运转，巷道内温度往往较高，往往导致施工人员闷热难忍。为了改善矿下巷道的环境温度，现有技术中采用制冷机组对巷道内部降温，这些制冷机组产生的热量再被水冷换热系统吸收后，通过冷却水循环管路带到地面外部环境中。但是，鉴于地下巷道的空间因素以及安全要求，目前现有的制冷机组换热效率较为有限，不仅能耗较高，而且对于巷道内环境温度的调节效果不够明显。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种矿用制冷机组，用以解决现有的矿用制冷机组能耗高、换热效率低的问题。同时，本实用新型的目的还在于提供一种矿用制冷系统，用于解决现有的矿用制冷系统能耗高、换热效率低的问题。
4.本实用新型的矿用制冷机组包括水冷换热器、压缩机以及蒸发器，三者通过冷媒循环管路连接，所述蒸发器有两组以上，且通过冷媒流动支路并联设置，每组蒸发器所对应的冷媒流动支路上分别配置有根据温度调节冷媒流量和控制支路通断的控制组件。
5.本实用新型的矿用制冷机组的蒸发器有两组以上，且每组蒸发器对应的冷媒流动支路上配置有控制组件，通过控制组件能够在某一组蒸发器温度较低时适应调整冷媒流量，保证冷媒在蒸发器内充分气化吸热，且在蒸发器温度较低而结霜、结冰时，关断该蒸发器对应的冷媒流动支路，避免未气化的冷媒流出蒸发器而导致换热效率低，整体上使蒸发器具有较高的换热效率。两组以上蒸发器分别独立控制，在一组蒸发器冷媒流量减小或冷媒流动支路关闭后，其他组蒸发器仍可以运行，不影响整体机组的制冷，且能够保证制冷机组高效运行。
6.进一步的，所述控制组件包括控制模块以及与控制模块电连接的反馈动作模块，反馈动作模块包括膨胀阀和温包，膨胀阀设于冷媒流动支路的处于蒸发器的上游，温包设于蒸发器的出口位置并检测所在位置的温度，控制模块在接收到温包反馈的温度信息后，控制膨胀阀调节开度。通过膨胀阀和温包的配合，能够在温包检测到蒸发器的温度低于一设定值后，减小膨胀阀的开度，降低蒸发器内的冷媒流量，从而保证冷媒在蒸发器内充分吸热气化，提高了换热量。
7.进一步的，所述反馈动作模块还包括电磁阀和温度传感器，温度传感器处于蒸发器的出口位置并用于检测所在位置的温度，控制模块在接收到温度传感器反馈的温度信息后，控制电磁阀导通或切断对应冷媒流动支路。通过电磁阀和温度传感器的配合，能够在温
度传感器检测到蒸发器处于更低的温度而结冰或结霜时，通过电磁阀关闭冷媒流动支路，知道该蒸发器内的冷媒充分吸热，保证液态冷媒的换热量。
8.进一步的，所述电磁阀处于膨胀阀的上游。在电磁阀关闭冷媒流动支路后，不需要温包和膨胀阀再进行控制调节，这样的设置位置，简化了控制逻辑。
9.进一步的，所述电磁阀为防爆电磁阀，所述温度传感器为防爆温度传感器。这样有助于提高矿下使用的安全性。
10.进一步的，所述蒸发器为扁铜管蒸发器，扁铜管蒸发器结构紧凑，能够在空间拥挤的巷道内占用较小空间，提供给工作人员更多的使用空间；扁铜管蒸发器风阻较小，能够方便高效的进行矿下换热；而且扁铜管材质相对温度，不易被腐蚀，寿命较长。
11.进一步的，所述温包和温度传感器设置在扁铜管蒸发器的管壁上，这样固定连接较为方便，而且监测数据更准。
12.进一步的，所述蒸发器有四组，这样根据温度变化对四组蒸发器更加灵活的控制，能够在保证蒸发器内的冷媒充分换热的同时，保证冷却机组高效运转。
13.本实用新型的矿用制冷系统包括：
14.矿用制冷机组以及外水冷系统；
15.矿用制冷机组包括：
16.水冷换热器、压缩机以及蒸发器，三者通过冷媒循环管路连接；
17.所述蒸发器有两组以上，且通过冷媒流动支路并联设置，每组蒸发器所对应的冷媒流动支路上分别配置有根据温度调节冷媒流量和控制支路通断的控制组件；
18.所述外水冷系统包括外部散热组件和外冷却水循环管路，外冷却水循环管路与矿用制冷机组的水冷换热器连接，且将水冷换热器处的热量输送到外部散热组件以释放到外部环境中。
19.本实用新型的矿用冷却系统中的冷却机组能够通过控制组件在某一组蒸发器温度较低时适应调整冷媒流量，保证冷媒在蒸发器内充分气化吸热，且在蒸发器温度较低而结霜、结冰时，关断该蒸发器对应的冷媒流动支路，避免未气化的冷媒流出蒸发器而导致换热效率低，整体上使蒸发器具有较高的换热效率。两组以上蒸发器分别独立控制，在一组蒸发器冷媒流量减小或冷媒流动支路关闭后，其他组蒸发器仍可以运行，不影响整体机组的制冷，且能够保证制冷机组高效运行，进而通过外水冷系统将矿内巷道中的热量带到地面以上的外部环境中，有效改善地下施工的环境温度。
20.进一步的，所述控制组件包括控制模块以及与控制模块电连接的反馈动作模块，反馈动作模块包括膨胀阀和温包，膨胀阀设于冷媒流动支路的处于蒸发器的上游，温包设于蒸发器的出口位置并检测所在位置的温度，控制模块在接收到温包反馈的温度信息后，控制膨胀阀调节开度。通过膨胀阀和温包的配合，能够在温包检测到蒸发器的温度低于一设定值后，减小膨胀阀的开度，降低蒸发器内的冷媒流量，从而保证冷媒在蒸发器内充分吸热气化，提高了换热量。
21.进一步的，所述反馈动作模块还包括电磁阀和温度传感器，温度传感器处于蒸发器的出口位置并用于检测所在位置的温度，控制模块在接收到温度传感器反馈的温度信息后，控制电磁阀导通或切断对应冷媒流动支路。通过电磁阀和温度传感器的配合，能够在温度传感器检测到蒸发器处于更低的温度而结冰或结霜时，通过电磁阀关闭冷媒流动支路，
知道该蒸发器内的冷媒充分吸热，保证液态冷媒的换热量。
22.进一步的，所述电磁阀处于膨胀阀的上游。在电磁阀关闭冷媒流动支路后，不需要温包和膨胀阀再进行控制调节，这样的设置位置，简化了控制逻辑。
23.进一步的，所述电磁阀为防爆电磁阀，所述温度传感器为防爆温度传感器。这样有助于提高矿下使用的安全性。
24.进一步的，所述蒸发器为扁铜管蒸发器，扁铜管蒸发器结构紧凑，能够在空间拥挤的巷道内占用较小空间，提供给工作人员更多的使用空间；扁铜管蒸发器风阻较小，能够方便高效的进行矿下换热；而且扁铜管材质相对温度，不易被腐蚀，寿命较长。
25.进一步的，所述温包和温度传感器设置在扁铜管蒸发器的管壁上，这样固定连接较为方便，而且监测数据更准。
26.进一步的，所述蒸发器有四组，这样根据温度变化对四组蒸发器更加灵活的控制，能够在保证蒸发器内的冷媒充分换热的同时，保证冷却机组高效运转。
27.进一步的，所述矿用制冷系统还包括用于冷却施工设备的内水冷系统，内水冷系统包括内部散热组件，外冷却水循环管路上设置有与内部散热部件进行换热的内循环换热器。通过内水冷系统，能够对施工设备进行冷却降温，保证施工设备的正常运行，内水冷系统的内部散热组件释放的热量又能够通过外水冷系统转移到地面上的外部环境中，即通过外水冷系统同时与制冷机组和内水冷系统进行换热，降低了这个系统的结构复杂性。
28.进一步的，内循环换热器和水冷换热器串接在外冷却水循环管路上，这样能够充分利用外水冷系统的冷却水，提高了外水冷系统的冷却水的换热量，提高整个系统的换热效率。
29.进一步的，外冷却水循环管路上在水冷换热器的上游串接有电子除垢仪。通过设置电子除垢仪能够将外水冷系统中的冷却水在流经水冷换热器之前形成悬浊液，避免冷却水在水冷换热器内结垢而影响换热。
附图说明
30.图1为本实用新型的矿用制冷系统的实施例一的示意图；
31.图2为本实用新型的矿用制冷系统的实施例一中矿用制冷机组的示意图；
32.图3为矿用制冷机组中蒸发器的立体图；
33.图4为蒸发器的主视图。
34.图中：1、内水冷系统；10、内冷却水循环管路；11、内循环换热器；20、外冷却水循环管路；21、外部散热组件；3、电子除垢仪；40、冷媒循环管路；41、扁铜管蒸发器；42、水冷换热器；400、冷媒流动支路；50、膨胀阀；51、温包；60、防爆电磁阀；61、防爆温度传感器；7、防爆压缩机。
具体实施方式
35.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各
种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
38.以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。
39.本实用新型的矿用制冷系统的具体实施例一：
40.本实施例的矿用冷却系统如图1-4所示，主要包括内水冷系统1、外水冷系统以及矿用冷却机组。
41.内水冷系统1用于对矿用施工设备进行冷却，包括内冷却水循环管路10，内冷却水循环管路10经过施工设备的发热部位，并将发热部位散发的热量带走，内冷却水循环管路10上还连接有内部散热部件，内部散热部件用于进行热交换而将携带的热量释放出去。
42.矿用冷却机组用于降低矿下巷道内的环境温度，其主要包括冷媒循环管路40以及由冷媒循环管路40连接的水冷换热器42、防爆压缩机7和蒸发器。蒸发器与矿下巷道内的空气进行换热，并将矿下巷道内的环境热量带走，防爆压缩机7用于对蒸发器流出的高温气态冷媒压缩呈高温液态冷媒，水冷换热器42用于实现高温液态冷媒的热量释放，使高温液态冷媒转变为低温液态冷媒，低温液态冷媒再经冷媒循环管路40流至蒸发器。
43.其中，蒸发器有四组且通过一一对应的冷媒流动支路400以并联的形式串接在冷媒循环管路40上，每一冷媒流动支路400上对应蒸发器配置有控制组件，控制组件包括控制模块以及与控制模块电连接的反馈动作模块，反馈动作模块有两组，一组包括温包51和膨胀阀50，温包51用于检测蒸发器的温度，尤其是蒸发器下游端的温度，或者用于检测蒸发器处的环境温度，然后将检测的温度信号提供给控制模块，进而由控制模块控制膨胀阀50进行开度调节；另一组包括温度传感器和电磁阀，温度传感器用于检测蒸发器的温度，尤其是蒸发器下游端的温度，或者用于检测蒸发器处的环境温度，然后将检测的温度信号提供给控制模块，进而由控制模块控制电磁阀进行打开或关闭，实现对冷媒流动支路400的通断控制。本实施例中，温度传感器优选为防爆温度传感器61，电磁阀优选为防爆电磁阀60，这样提高了矿用设备的安全性。膨胀阀50优选为外平衡式膨胀阀，可以较大范围调节蒸发器的压力，有效的保证冷媒的完全气化，提高换热效率。
44.具体结构上，蒸发器为扁铜管蒸发器41，这种蒸发器不仅换热能力好，而且风阻较小，能够在矿下巷道这样狭小的空间内与空气充分接触，以降低环境温度。此外，采用铜材质的扁铜管蒸发器41，不易摩擦打火，进一步提高了安全性。温包51和温度传感器均安装在扁铜管蒸发器41的靠近出口位置的管壁上，即蒸发器出风口一侧的管壁上，这样能够较为
准确的检测蒸发器的温度。电磁阀和膨胀阀50均处于蒸发器的上游，且电磁阀处于膨胀阀50的上游。
45.具体地，控制组价的控制逻辑为，在其中某组蒸发器配套的温包51检测到蒸发器的温度由高逐渐降低时，为了保证进入蒸发器的液态冷媒能够吸热后充分气化，控制器控制膨胀阀50开度逐渐减小，在温包51检测到的蒸发器的温度由低逐渐增高时，为了增大吸热量，控制器控制膨胀阀50开度逐渐增大；在温度传感器检测到较低且低于某一设定值，在该设定值时蒸发器外表面已经达到结冰、结霜的情况时，实际上通过控制膨胀阀50开度减小已经不能保证进入蒸发器的液态冷媒充分气化，此时控制器控制电磁阀关闭，该组蒸发器暂时停止工作，其他蒸发器正常运行；在温度传感器检测到蒸发器的温度高度该设定值时，控制器控制电磁阀开启，由膨胀阀50和温包51配合控制进入蒸发器的液态冷媒的流量。也就是说，两组反馈动作模块分别在两个温度区间内实现对对应蒸发器的冷媒流动支路400的流量调节和通断控制，如此能够更好的保证蒸发器内的液态冷媒能够充分气化吸热，保证了较高的换热效率。
46.外水冷系统包括外冷却水循环管路20和外部散热组件21，外部散热组件21用于布置在地面以上，与外部环境进行热交换，释放热量。外冷却水循环管路20上串接有内循环换热器11，以与内水冷系统1的内部散热组件进行换热，以带走内部散热部件的热量，外冷却水循环管路20还串接经过矿用制冷机组的水冷换热器42，且将水冷换热器42内的高温高压液态冷媒的热量带走，这种通过外冷却水循环管路20串接内水冷系统1的内部散热组件和矿用制冷机组的水冷散热器，能够充分利用外冷却水循环管路20中的冷却水的吸热能力，换热效率较高，
47.另外，矿用制冷机组的水冷换热器42为壳管式换热器，壳管式换热器处于外冷却水循环管路20的内循环换热器11的下游，那么为了避免外冷却水循环管路20中的含有钙镁离子的硬水在与内部散热组件换热后温度升高，并在进入壳管式换热器进一步吸热时产生结垢，本实施例中优选的外冷却水循环管路20上于内循环换热器11的下游、壳管式换热器的上游串接有电子除垢仪3，通过电子除垢仪3能够将外冷却水转化为悬浊液状态，以避免其经过壳管式换热器时发生结垢，保证换热效果。
48.通过上文对本实用新型的矿用制冷系统的一种实施例的介绍可知，本实用新型的矿用制冷系统换热效率高，制冷效果好，能够高效的降低矿下巷道的环境温度，优化使用作业的舒适度，而且安全性高，降低了安全隐患。
49.当然，本实用新型的矿用制冷系统并不仅限于上文介绍的实施例，基于本实用新型的设计构思，以下还提供了其他几种变形实施例。
50.例如，在其他实施例中，与上文介绍的实施例不同的是，蒸发器有两组或三组或五组以上，且并联在冷媒循环管路上。
51.例如，在其他实施例中，与上文介绍的实施例不同的是，控制组件包括安装在蒸发器上的压力传感器以及串接在蒸发器对应的冷媒流动支路上的调节阀，调节阀的阀芯被伺服电机驱动，且能够关闭、打开和调节开度，压力传感器用以检测蒸发器内的压力，控制模块根据压力传感器检测到的压力数据控制调节阀动作。
52.再例如，在其他实施例中，与上文介绍的实施例不同的是，温包和温度传感器设置在蒸发器旁侧，且与蒸发器有一定间隔距离。
53.或者，在其他实施例中，与上文介绍的实施例不同的是，内循环换热器和水冷换热器并联在外冷却水循环管路上。
54.本实用新型的矿用制冷机组的实施例，其具体结构与上文介绍的矿用制冷系统中的矿用制冷机组的结构相同，本文不再详细描述。
55.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。