煤矿井下用液氮气液混合灌注装置的制作方法

本实用新型涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种煤矿井下用液氮气液混合灌注装置。

背景技术：

液氮因其具有降温和惰化的双重特性，越来越多的应用于煤矿防灭火。在煤矿井下防灭火应用中，尤其在处理采煤机支架间和顶部的局部高温点和隐蔽火源点时，由于液氮温度为-196℃，在采煤机支架间和支架顶部直接打钻灌注液氮时，容易损害井下机电设备，造成较大的经济损失。因此，利用液氮处理采煤机支架间或顶部高温点和隐蔽火源点时，需要控制液氮的出口温度，使其达到井下设备的低温承受能力之内。

因此，为解决以上问题，需要一种煤矿井下用液氮气液混合灌注装置，通过设置三条支路并且三条支路的出口处液氮或氮气的温度不同，然后通过温度控制系统控制三条支路的液氮进入量，从而实现在液氮流动管路出口处不同温度的液氮或氮气的不同比例混合，进而使液氮流动管路出口处的温度在预定范围之内，最终能够在不损害机电设备的基础上实现低温堕化防灭火。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供煤矿井下用液氮气液混合灌注装置，通过设置三条支路并且三条支路的出口处液氮或氮气的温度不同，然后通过温度控制系统控制三条支路的液氮进入量，从而实现在液氮流动管路出口处不同温度的液氮或氮气的不同比例混合，进而使液氮流动管路出口处的温度在预定范围之内，最终能够在不损害机电设备的基础上实现低温堕化防灭火。

本实用新型的煤矿井下用液氮气液混合灌注装置，包括移动平台以及分别固定在移动平台上的液氮罐、第一汽化器、第二汽化器、温度控制系统和液氮流动管路；所述液氮流动管路包括第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路使液氮能够直接从液氮罐流动至液氮流动管路出口，所述第二支路使液氮能够从液氮罐流出后经过第一汽化器后流动至液氮流动管路出口，所述第三支路使液氮能够从液氮罐流出后依次经过第一汽化器以及第二汽化器后流动至液氮流动管路出口；所述温度控制系统能够根据液氮流动管路出口处液氮温度控制三条支路的液氮进入量。

进一步的，所述温度控制系统包括传感器、控制器和流量控制阀门，所述传感器用于检测液氮流动管路出口处液氮温度信号并将该信号发送至控制器，控制器根据该信号向流量控制阀门发送命令；所述流量控制阀门包括用于控制第一支路内液氮流量的第一流量控制阀门、用于控制第二支路内液氮流量的第二流量控制阀门和用于控制第三支路内液氮流量的第三流量控制阀门。

进一步的，还包括固定在移动平台上的液氮罐定位组件，所述液氮罐定位组件包括固定在移动平台上的木架、固定在木架底部的缓冲垫以及用于增加液氮罐稳定性的固定绳。

进一步的，所述缓冲垫上设置有适应液氮罐底部形状的凹槽，所述固定绳一端捆绑在木架上，另一端固定在液氮罐的把手上，所述固定绳至少设置有四根。

进一步的，所述液氮流动管路出口连接有一条耐低温软管，并且位于液氮流动管路出口后方的移动平台上固定有置物箱。

进一步的，所述置物箱上方开口，且置物箱顶部设置有用于为耐低温软管提供支撑的支撑槽。

进一步的，还包括能首尾依次可拆卸连接的灌注管，所述灌注管不使用时存放于置物箱内。

进一步的，所述灌注管长度为1.0m-1.5m，所述灌注管一端设置有外螺纹，另一端设置有可与外螺纹配合的内螺纹。

进一步的，所述第一汽化器和第二汽化器均采用空浴式汽化器。

进一步的，所述液氮流动管路的管道均采用低温钢管；所述移动平台采用轨道平板车，所述液氮罐采用自增压式液氮罐。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的一种煤矿井下用液氮气液混合灌注装置，通过设置三条支路并且三条支路的出口处液氮或氮气的温度不同，然后通过温度控制系统控制三条支路的液氮进入量，从而实现在液氮流动管路出口处不同温度的液氮或氮气的不同比例混合，进而使液氮流动管路出口处的温度在预定范围之内，最终能够在不损害机电设备的基础上实现低温堕化防灭火。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的置物箱对耐低温软管进行支撑的工作状态示意图；

图3为本实用新型的灌注管的结构示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型的结构示意图，图2为本实用新型的置物箱对耐低温软管进行支撑的工作状态示意图，图3为本实用新型的灌注管的结构示意图。如图1-图3所示，本实施例中的煤矿井下用液氮气液混合灌注装置，包括移动平台1以及分别固定在移动平台1上的液氮罐2、第一汽化器3、第二汽化器4、温度控制系统和液氮流动管路；所述液氮流动管路包括第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路使液氮能够直接从液氮罐2流动至液氮流动管路出口806，所述第二支路使液氮能够从液氮罐2流出后经过第一汽化器3后流动至液氮流动管路出口806，所述第三支路使液氮能够从液氮罐2流出后依次经过第一汽化器3以及第二汽化器4后流动至液氮流动管路出口806；所述温度控制系统能够根据液氮流动管路出口806处液氮温度控制三条支路的液氮进入量。控制三条支路的液氮进入量也就是控制三条支路内液氮或氮气的流量。为了不损害机电设备，预设温度范围值为-40℃-0℃，优选预设温度范围值为-20℃-0℃。由于煤矿井下适合使用空浴式汽化器，空浴式汽化器通过外部环境的空气流动加热，煤矿井下不同位置的空气流速以及温度会有差别，例如：靠近风井处空气流速快，不同相对高度(即该地点距地面的高度差)对应的温度也有所差异。所以在不同位置使用本实用新型时，汽化器的加热能力不同，在环境温度为25℃左右、风速2m/s时，仅需第一汽化器3工作就能够使流动管路出口处温度符合规定的温度范围内，也就是说液氮只需要进入第二支路即可，此时温度控制系统不需要改变各支路内液氮流量；当环境温度升高风速变快时(如环境温度为30℃，风速为4m/s时)，第一汽化器3的加热能力增强，这时液氮流动管路出口806处氮气温度就会较高，温度控制系统检测到液氮流动管路出口806处氮气温度高于设定温度范围值，则温度控制系统会逐步减少第二支路的液氮进入量，增大第一支路的液氮进入量，第一支路内液氮没有经过汽化器所以温度较低，因此在液氮流动管路出口806处混合从第一支路流出的液氮和从第二支路流出的氮气，可以实现液氮气液混合降低液氮流动管路出口806处的氮气温度，使流动管路出口处的液氮及氮气混合气温度符合预设温度范围值；当环境温度降低风速变慢时(如环境温度为20℃，风速为0.5m/s时)，第一汽化器3的加热能力变弱，这时液氮流动管路出口806处氮气温度就会较低，如果温度控制系统检测到液氮流动管路出口806处氮气温度低于设定温度范围值，则温度控制系统会逐步减少第二支路的液氮进入量，同时增大第三支路的液氮进入量，由于第三支路内液氮经过二级汽化，形成的氮气温度高，所以在液氮流动管路出口806处混合从第二支路和第三支路流出的氮气可以提升液氮流动管路出口806处的氮气温度，使液氮流动管路出口806处的氮气温度符合预设温度范围值。通过设置三条支路并且三条支路的出口处液氮或氮气的温度不同，然后通过温度控制系统控制三条支路的液氮进入量，从而实现在液氮流动管路出口806处不同温度的液氮或氮气的不同比例混合，进而使液氮流动管路出口806处的温度在预定范围之内，最终能够在不损害机电设备的基础上实现低温堕化防灭火。

本实施例中，所述温度控制系统包括传感器5、控制器6和流量控制阀门，所述传感器5用于检测液氮流动管路出口806处液氮温度信号并将该信号发送至控制器6，控制器6根据该信号向流量控制阀门发送命令；所述流量控制阀门包括用于控制第一支路内液氮流量的第一流量控制阀门701、用于控制第二支路内液氮流量的第二流量控制阀门702和用于控制第三支路内液氮流量的第三流量控制阀门703。传感器5、控制器6和流量控制阀门均采用市面上能够直接购买的成熟产品，例如传感器5采用矿用温度传感器5，控制器6采用与矿用温度传感器5配套使用的单片机，流量控制阀门采用电动流量控制阀。传感器5检测液氮流动管路出口806处液氮温度信号并将该信号发送至控制器6，控制器6将检测温度与预设温度值进行对比，控制器6对比后向流量控制阀门发送命令，例如预设值为-20℃-0℃，当检测到的温度低于-20℃时，第一流量控制阀门701关闭，通过第二流量控制阀门702减少第二支路的液氮进入量，同时通过第三流量控制阀门703增大第三支路的液氮进入量；当检测到的温度高于0℃时，第三流量控制阀门703关闭，通过第二流量控制阀门702减少第二支路的液氮进入量，同时通过第一流量控制阀门701增大第一支路的液氮进入量。本实用新型中为了减少低温钢管的用量，液氮罐2出液口与管道ⅰ801连通，管道ⅰ801通过三通管ⅰ901与管道ⅱ802和管道ⅲ803，管道ⅱ802直接通向液氮流动管路出口806并且第一流量控制阀门701位于管道ⅱ802与液氮流动管路出口806之间，管道ⅲ803与第一汽化器3进口连通，第一汽化器3出口通过三通管ⅱ902分别管道ⅳ804和管道ⅴ805连通，管道ⅳ804直接通向液氮流动管路出口806并且第二流量控制阀门702位于管道ⅳ804与液氮流动管路出口806之间(管道ⅳ804可以通过管道ⅱ802通向液氮流动管路出口806，此时管道ⅳ804和管道ⅱ802交汇于三通管ⅲ903，第一流量控制阀门701位于三通管ⅲ903前侧的管道ⅱ802上，第二流量控制阀门702位于三通管ⅱ902之间三通管ⅲ903)，管道ⅴ805与第二汽化器4进口连通并且第二汽化器4出口直接通向液氮流动管路出口806。

本实施例中，还包括固定在移动平台1上的液氮罐定位组件，所述液氮罐定位组件包括固定在移动平台1上的木架101、固定在木架101底部的缓冲垫102以及用于增加液氮罐2稳定性的固定绳103。移动过程中，为了防止液氮罐2跌落或者与其他部件碰撞，设置液氮罐定位组件进行定位。木架101采用纵横交错的木杆组装而成，缓冲垫102可以采用橡胶材质，固定绳103可以采用尼龙绳。

本实施例中，所述缓冲垫102上设置有适应液氮罐2底部形状的凹槽，所述固定绳103一端捆绑在木架101上，另一端固定在液氮罐2的把手上，所述固定绳103至少设置有四根。凹槽能够减少液氮罐2的晃动程度，液氮罐2通常有两个把手且分别位于液氮罐2两侧，所以固定绳103设置四根，每个把手通过两根固定绳103，固定绳103两端分别固定在木架101和把手上，固定绳103两端固定后处于绷紧状态。

本实施例中，所述液氮流动管路出口806连接有一条耐低温软管11，并且位于液氮流动管路出口806后方的移动平台1上固定有置物箱12。液氮流动管路出口806处温度为-40℃-0℃，耐低温软管11可以采用金属软管或者耐低温复合软管，耐低温软管11一端与液氮流动管路出口806连接，另一端能够与钻孔内灌注管连接。由于钻孔位置和钻孔倾斜角度不同，所以需要在液氮流动管路出口806处连接有一条耐低温软管11适应不同高度和不同倾斜角度的钻孔。

本实施例中，所述置物箱12上方开口，且置物箱12顶部设置有用于为耐低温软管11提供支撑的支撑槽12a。耐低温软管11使用时提供支撑能够显著增加耐低温软管11的使用寿命，置物箱12同时能够起到储存物品和为耐低温软管11提供支撑的作用。

本实施例中，还包括能首尾依次可拆卸连接的灌注管13，所述灌注管13不使用时存放于置物箱12内。灌注管13拆卸分离后放置在置物箱12内便于运输和使用时组装。

本实施例中，所述灌注管13长度为1.0m-1.5m，所述灌注管13一端设置有外螺纹13a，另一端设置有可与外螺纹13a配合的内螺纹。螺纹连接拆装简便，密封性好。灌注管13长度为1.0m-1.5m适应置物箱12和轨道平板车的宽度。

本实施例中，所述第一汽化器3和第二汽化器4均采用空浴式汽化器。空浴式汽化器节能环保，不需要外接电源和水源，适合在煤矿井下使用。

本实施例中，所述液氮流动管路的管道均采用低温钢管；所述移动平台1采用轨道平板车，所述液氮罐2采用自增压式液氮罐。液氮温度为－196℃，低温钢管能够承受液氮的低温，自增压式液氮罐可用于液氮、液氧、液氩生物容器的液体补充和周转运输，也常用于和实验仪器、电子仪器等装置的配套使用。

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，而不脱离本实用新型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。