專利名稱：高溫環(huán)境防滅火氮氣冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制冷設(shè)備，主要應(yīng)用于工業(yè)高溫氮氣的冷卻，它是采用多級蒸發(fā)逐級 降溫方式的制冷裝置。
背景技術(shù)：
以前，煤礦防滅火的常規(guī)方法是使用制氮裝置制成的常溫氮氣完成的。這種方法 的缺陷是在高溫環(huán)境，特別是在高溫礦井下煤層發(fā)生自燃時，通入的氮氣首次將自燃的煤 層熄滅后，由于氮氣溫度較高，使得已經(jīng)熄滅的煤層因時間的延長溫度再度升高，造成煤層 再次自燃。這就是以前氮氣常規(guī)方法防滅火不徹底的缺陷所在。為了解決上述問題，目前、在高溫礦井下，通常采用液態(tài)氮防滅火。這種方法是將 液態(tài)氮釋放出低溫氮氣送至防滅火區(qū)域，實現(xiàn)防滅火目的。但這種方法工藝設(shè)施復雜、費用 較高，極不利于工業(yè)推廣。故此，不適宜高溫工礦的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是克服上述缺陷，采用多級蒸發(fā)逐級降溫的方式，將制氮機制出 的高溫氮氣分級降溫、降到所需的低溫氮氣，直接送至防滅火區(qū)域，實現(xiàn)徹底防滅火之目 的。這即解決了高溫礦井或工業(yè)廠區(qū)使用常溫氮氣防滅火不徹底的問題，又解決了使用液 態(tài)氮來防滅火工藝設(shè)施復雜、高成本的弊端。是一種適用高溫環(huán)境利用氮氣防滅火的新方 法。氮氣冷卻裝置的技術(shù)方案是在常規(guī)制冷裝置中設(shè)計了(1、2，……N)個多級蒸發(fā) 器和不同蒸發(fā)溫度的膨脹閥，構(gòu)成了新型的蒸發(fā)系統(tǒng)，將該蒸發(fā)系統(tǒng)所構(gòu)成的制冷裝置應(yīng) 用于氮氣防滅火領(lǐng)域。第一、氮氣制冷裝置的結(jié)構(gòu)特征是由電機經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動壓縮機，使氮氣制冷裝置 開始工作，壓縮制冷劑氣體形成的高溫高壓氣體，送到冷凝器冷凝，產(chǎn)生的熱量通過由冷卻 電機驅(qū)動的冷卻風機冷卻散出。冷凝后的制冷劑被送到儲液罐、經(jīng)過濾器分離，送至蒸發(fā)系 統(tǒng)。第二、蒸發(fā)降溫系統(tǒng)的總體特征1、蒸發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征是蒸發(fā)系統(tǒng)由第一級、第二級至第N級膨脹閥和噴液膨 脹閥、第一級、第二級至第N級蒸發(fā)器構(gòu)成。其中第一級、第二級或第N級膨脹閥的出口分 別聯(lián)接第一級、第二級或第N級蒸發(fā)器制冷劑端的入口 ；第一級、第二級或第N級膨脹閥的 感溫包安裝于第一級、第二級或第N級蒸發(fā)器制冷劑循環(huán)出口處；制冷劑蒸發(fā)后分別經(jīng)單 向閥、壓力調(diào)節(jié)閥平衡匯集、送至過濾器后進入壓縮機壓縮，完成制冷循環(huán)；噴液膨脹閥的 出口聯(lián)接制冷壓縮機的吸氣端，噴液膨脹閥的感溫包安裝于壓力調(diào)解閥的出口處。第一級、 第二級或第N級膨脹閥的開啟度分別由第一級、第二級或第N級膨脹閥感溫包的感溫來控 制，實現(xiàn)逐級降溫的蒸發(fā)效果。2、蒸發(fā)系統(tǒng)的氮氣降溫特征是由制冷裝置制出的一定壓力的氮氣從第一級蒸發(fā)器的冷卻循環(huán)的入口進入后被進行第一階段冷卻，然后經(jīng)冷卻的氮氣從蒸發(fā)器冷卻循環(huán)的 出口經(jīng)聯(lián)接管進入第二級蒸發(fā)器冷卻循環(huán)的入口被進行第二階段的冷即，以此類推，實現(xiàn) 第N次逐級冷卻；降溫后的低溫氮氣從第N級蒸發(fā)器的冷卻循環(huán)出口排出，用于防滅火使用。3、噴液膨脹閥的功能特征是本發(fā)明設(shè)計聯(lián)接于制冷壓縮機吸氣端的噴液膨脹閥 是為了使制冷壓縮在額定溫度下正常運行，用它膨脹少量制冷劑給壓縮機降溫，確保壓縮 機可靠運行。噴液膨脹閥通過噴液膨脹閥感溫包來控制開啟度。4、吸氣平衡結(jié)構(gòu)特征是本發(fā)明設(shè)計的在壓縮機吸氣過程中，制冷劑從第一級、第 二級及第N級蒸發(fā)后，由于各級蒸發(fā)溫度的不同，使蒸發(fā)器出口的壓力不同，增加單向閥、 壓力調(diào)節(jié)閥，使不同溫度蒸發(fā)制冷劑氣體的壓力平衡、送到吸氣過濾器回到制冷壓縮機。5、特別說明本實例為N級蒸發(fā)器的氮氣冷卻裝置，N表示為多級可以是3、4、 5……M，這取決于氮氣冷卻的溫度要求，如氮氣輸入的溫度越高、氮氣輸出的溫度越低，則 需要的蒸發(fā)器級數(shù)越多。本發(fā)明的顯著效果是解決工礦企業(yè)使用高溫氮氣防滅火效果差的缺陷。采用多 級蒸發(fā)、逐級降溫和噴液冷卻的制冷方法，低成本的制造深度低溫氮氣，是填補煤礦氮氣深 度制冷的空白產(chǎn)品。


高溫環(huán)境防滅火氮氣冷卻裝置(標號說明)

1-第一級膨脹閥 3_第N級膨脹閥 5_第N級蒸發(fā)器 7_第二級蒸發(fā)器 9_第一級蒸發(fā)器
2-第二級膨脹閥； 4_第N級膨脹閥感溫包； 6_氮氣連接管； 8-第二級膨脹閥感溫包； 10-第一級膨脹閥感溫包； 11-氮氣連接管；12-高溫氮氣入口； 13-單向閥14-壓力調(diào)節(jié)閥；
15-吸氣過濾器；16-壓力調(diào)節(jié)閥； 17-噴液膨脹閥感溫包；18-壓縮機； 19-電動機；20-聯(lián)軸器；
21-冷凝器；22-風機；
23-風機電機；24-儲液罐；
25-噴液膨脹閥； 26-制冷劑過濾器； 27-氮氣出口。
具體實施方案 高溫環(huán)境防滅火氮氣冷卻裝置由電動機(19)經(jīng)聯(lián)軸器(20)驅(qū)動制冷壓縮機 (18)，使裝置開始工作，壓縮制冷劑成高溫高壓氣體，送到冷凝器(21)冷凝，其冷凝產(chǎn)生的 熱量通過冷卻電機(23)驅(qū)動的冷卻風機(22)的冷卻散出。經(jīng)冷凝后的制冷劑被送到儲液 罐(24)、由制冷劑過濾器(26)分離，送至蒸發(fā)系統(tǒng)，按不同的蒸發(fā)溫度、分別從第一級膨脹 閥(1)送到第一級蒸發(fā)器(9)、第二級膨脹閥(2)送到第二級蒸發(fā)器(7)或第N級膨脹閥 (3)送到第N級蒸發(fā)器(5)蒸發(fā)，形成對高溫氮氣逐級冷卻的效應(yīng)。由于蒸發(fā)溫度的不同，使在各級蒸發(fā)器中的冷卻溫度逐級降低。第一級蒸發(fā)器使高溫氮氣從高溫降到較低的溫度階 段，再通過第二級、第N級蒸發(fā)器使氮氣繼續(xù)降溫，使氮氣逐級降到所需的低溫，使降溫的 氮氣從低溫氮氣出口輸出。經(jīng)蒸發(fā)后的制冷劑氣體分別經(jīng)單向閥(13)、壓力平衡閥(14)、 壓力平衡閥(16)平衡匯集送到吸氣過濾器(15)回到壓縮機(18)完成制冷循環(huán)。第一級 至第N膨脹閥由置于第一級蒸發(fā)器(9)制冷劑出口的第一級感溫包(10)、置于第二級蒸發(fā) 器(7)制冷劑出口的第二級感溫包(8)和由置于第N級蒸發(fā)器(5)制冷劑出口的第N級感 溫包(4)控制開啟度。連接過濾器(26)的吸氣端的噴液膨脹閥(25)膨脹少量制冷劑給壓 縮機(18)降溫，它的開啟度通過置于壓縮機⑴吸口的噴液膨脹閥感溫包(17)控制。高 溫氮氣從第一級蒸發(fā)器氮氣(12)入口進入，經(jīng)第一級蒸發(fā)器氮氣出口的氮氣連接管(11) 進入第二級蒸發(fā)器氮氣(7)入口轉(zhuǎn)入，再經(jīng)第二級蒸發(fā)器氮氣出口的氮氣連接管(6)進入 第N級蒸發(fā)器氮氣(7)入口轉(zhuǎn)入，最后從第N級蒸發(fā)器氮氣出口(27)送出低溫氮氣。
權(quán)利要求
整個蒸發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明設(shè)計的蒸發(fā)系統(tǒng)由膨脹閥(1、2、3)、噴液膨脹閥(25)、蒸發(fā)器(5、7、9)和感溫包(4、8、10)構(gòu)成。是采用多級蒸發(fā)逐級降溫方式的制冷裝置。
2.權(quán)利要求1中蒸發(fā)系統(tǒng)中的第一級、第二級至第N膨脹閥(1、2、3)和噴液膨脹閥 (25)。
3.權(quán)利要求1中蒸發(fā)系統(tǒng)中的第一級、第二級至第N級蒸發(fā)器(5、7、9)；
4.權(quán)利要求1中蒸發(fā)系統(tǒng)中的第一級、第二級或第N級膨脹閥相應(yīng)感溫包(4、8、10)的 感溫控制裝置；
5.蒸發(fā)系統(tǒng)氮氣逐級降溫的全過程。氮氣從第一級蒸發(fā)器(9)的冷卻入口進入后被進行逐級冷卻，至從第N次蒸發(fā)器出口 (27)排出，用于防滅火使用的氮氣降溫全過程。
6.蒸發(fā)系統(tǒng)中噴液膨脹閥(25)的安裝使用。聯(lián)接于制冷壓縮機吸氣端的噴液膨脹閥(25)能使制冷壓縮機(18)在額定溫度下正常 運行，用它膨脹少量制冷劑給壓縮機降溫，確保壓縮機可靠運行。
7.壓縮機吸氣平衡結(jié)構(gòu)。本發(fā)明設(shè)計的壓縮機吸氣結(jié)構(gòu)中，增加設(shè)計了單向閥(13)、壓力調(diào)節(jié)閥(14、16)，使不 同溫度蒸發(fā)制冷劑氣體的壓力平衡、送到吸氣過濾器回到壓縮機(18)。
8.要求保護權(quán)利要求7中的單向閥(13)，單向閥的作用是防止制冷劑倒流。
9.權(quán)利要求8中的壓力調(diào)節(jié)閥(14、16)，壓力調(diào)節(jié)閥的作用是對制冷劑的壓力調(diào)節(jié)。
10.本發(fā)明的使用范圍本發(fā)明主要用于解決工礦企業(yè)使用高溫氮氣防滅火，進行氮氣深度制冷。
11、要求保護本發(fā)明的使用范圍本發(fā)明主要用于解決工礦企業(yè)使用高溫氮氣防滅火，進行氮氣深度制冷。
全文摘要
本發(fā)明的高溫環(huán)境防滅火氮氣冷卻裝置，主要應(yīng)用于工業(yè)高溫氮氣的冷卻。本設(shè)備的主要特征是在常規(guī)冷卻裝置中增加了新型多級蒸發(fā)系統(tǒng)和吸氣平衡結(jié)構(gòu)。其中蒸發(fā)系統(tǒng)中的感溫包控制噴液膨脹閥的開啟度；噴液膨脹閥能夠?qū)⒅评鋲嚎s機控制在額定溫度正常運行；多級膨脹閥和多級蒸發(fā)器能夠使氮氣進行多級蒸發(fā)、逐級降溫達，最終到防滅火的理想溫度。吸氣平衡結(jié)構(gòu)中的單向閥、壓力調(diào)節(jié)閥能夠使不同溫度下蒸發(fā)制冷劑氣體的壓力平衡，確保氮氣能夠通過吸氣過濾器回送至制冷壓縮機。
文檔編號F25B41/06GK101988771SQ20091001282
公開日2011年3月23日 申請日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者梁樹金 申請人:阜新金昊空壓機有限公司