專利名稱：防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，屬于密閉空間安全救生及環(huán)境控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展以及對人生命權(quán)益意識的提高，作為在災(zāi)難和意外事故發(fā)生后對人生命的保護(hù)設(shè)施，緊急避險系統(tǒng)已成為國家重點(diǎn)關(guān)注的問題。煤礦礦井的緊急避險系統(tǒng)主要有避難硐室或救生艙，它用于礦井作業(yè)人員遇險時逃生、避難和等待救援，必須具備一定的環(huán)境控制功能以滿足避險人員的生存需求，作為環(huán)境控制系統(tǒng)重要組成部分的制冷系統(tǒng)，其可靠性直接關(guān)系到避難硐室或救生艙密閉空間的溫度調(diào)節(jié)和空氣凈化。由于不需要電源，能夠滿足礦井苛刻的防爆要求，開放式二氧化碳制冷系統(tǒng)成為避難硐室和救生艙制冷方式的首選，如專利201110043150.7詳細(xì)敘述了一種高壓制冷劑驅(qū)動的集制冷凈化為一體的非電式空氣調(diào)節(jié)凈化裝置及方法。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，因二氧化碳中含有水分，加之節(jié)流后溫度低達(dá)-50 -60°C，很容易造成管路冰堵和蒸發(fā)器結(jié)霜等問題，系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性較差，亟待對現(xiàn)有的開放式二氧化碳制冷系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對用于煤礦避難硐室或礦用救生艙的特殊使用環(huán)境和要求，提供一種性能可靠，調(diào)節(jié)靈活的防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，它能夠靈活可靠的實(shí)現(xiàn)救生艙艙內(nèi)溫度控制，并具有自除霜功能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案:本防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，其特征在于依次包括二氧化碳鋼瓶、截止閥、一級節(jié)流閥、一級蒸發(fā)器、二級節(jié)流閥、二級蒸發(fā)器；還包括一個三通換向閥；上述三通換向閥第一端連通二級蒸發(fā)器，第二端連通氣動風(fēng)機(jī)，第三端連通壓縮空氣鋼瓶。所述的防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，其特征在于:上述一級蒸發(fā)器和二級蒸發(fā)器為毛細(xì)管式蒸發(fā)器。所述的防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，其特征在于:上述一級節(jié)流閥和二級節(jié)流閥為毛細(xì)管式節(jié)流閥。所述的防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，其特征在于:上述氣動風(fēng)機(jī)和三通換向閥之間設(shè)有背壓閥。所述的防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，其特征在于:上述二氧化碳鋼瓶超過一個，它們通過二氧化碳匯流排與截止閥連接。所述的防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，其特征在于:上述壓縮空氣鋼瓶超過一個，它們通過空氣匯流排與三通換向閥的第三端相連。所述的防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)的制冷方法，包括以下過程:使三通換向閥的第一端和第二端相通；二氧化碳鋼瓶內(nèi)的高壓常溫二氧化碳液體，流經(jīng)一級節(jié)流閥后變成中壓低溫的二氧化碳液體；通過一級蒸發(fā)器與艙內(nèi)氣體熱交換后，變成中壓常溫的二氧化碳?xì)怏w；中壓常溫的二氧化碳?xì)怏w，流經(jīng)二級節(jié)流閥后變成低壓低溫的二氧化碳?xì)怏w；通過二級蒸發(fā)器與艙內(nèi)氣體實(shí)現(xiàn)熱量交換后，變成低壓常溫的二氧化碳?xì)怏w；低壓常溫的二氧化碳?xì)怏w經(jīng)過三通換向閥的第一端、第二端后驅(qū)動氣動風(fēng)機(jī)，之后排出艙外；氣動風(fēng)機(jī)帶動艙內(nèi)氣體與一級蒸發(fā)器和二級蒸發(fā)器的熱量交換；上述一級蒸發(fā)器的蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度由一級節(jié)流閥和一級蒸發(fā)器自身壓降調(diào)節(jié)的開度調(diào)節(jié)，使一級節(jié)流閥
(4)后的二氧化碳液體溫度高于0°C，從而防止管路冰堵和一級蒸發(fā)器結(jié)霜；上述二級蒸發(fā)器(7)的壓力和溫度由二級節(jié)流閥開度和二級蒸發(fā)器自身壓降調(diào)節(jié)，從而使其溫度高于(TC，防止二級蒸發(fā)器結(jié)霜和管路冰堵；若上述蒸發(fā)器出現(xiàn)結(jié)霜，手動使三通換向閥的第三端、第二端相通，接通壓縮空氣鋼瓶(，壓縮空氣驅(qū)動氣動風(fēng)機(jī)，進(jìn)行蒸發(fā)器除霜，待除霜后，重新啟動制冷系統(tǒng)。防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，由于采取了二次節(jié)流和兩級制冷的措施，提高了一級蒸發(fā)器和二級蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度，保證蒸發(fā)溫度高于水的冰點(diǎn)，從而防止了管路冰堵和蒸發(fā)器器結(jié)霜現(xiàn)象的發(fā)生；同時通過設(shè)置壓縮空氣鋼瓶，用以驅(qū)動氣動風(fēng)機(jī)，進(jìn)行極端情況下的輔助除霜，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

圖1為防冰堵自除霜型開放式二氧化碳制冷系統(tǒng)原理圖；圖2為增加背壓閥的防冰堵自除霜型開放式二氧化碳制冷系統(tǒng)原理圖。圖中的標(biāo)號名稱:1.二氧化碳鋼瓶，2.二氧化碳匯流排，3.截止閥，4.一級節(jié)流閥，5.—級蒸發(fā)器，6.二級節(jié)流閥，7.二級蒸發(fā)器，8.三通換向閥，9.氣動風(fēng)機(jī)，10.壓縮空氣鋼瓶，11.空氣匯流排，12.背壓閥。
具體實(shí)施方式
如附圖所示，本發(fā)明依次包括二氧化碳鋼瓶1、截止閥3、一級節(jié)流閥4、一級蒸發(fā)器5、二級節(jié)流閥6、二級蒸發(fā)器7 ;還包括一個三通換向閥8 ;上述三通換向閥8第一端連通二級蒸發(fā)器7，第二端連通氣動風(fēng)機(jī)9，第三端連通壓縮空氣鋼瓶10。所述的防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，上述一級蒸發(fā)器5和二級蒸發(fā)器7為毛細(xì)管式蒸發(fā)器。上述一級節(jié)流閥4和二級節(jié)流閥6為毛細(xì)管式節(jié)流閥。上述氣動風(fēng)機(jī)9和三通換向閥8之間設(shè)有背壓閥12。上述二氧化碳鋼瓶I超過一個，它們通過二氧化碳匯流排2與截止閥3連接。上述壓縮空氣鋼瓶10超過一個，它們通過空氣匯流排11與三通換向閥8的第三端相連。所述的防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)的制冷方法，包括以下過程:使三通換向閥8的第一端和第二端相通；二氧化碳鋼瓶I內(nèi)的高壓常溫二氧化碳液體，流經(jīng)一級節(jié)流閥4后變成中壓低溫的二氧化碳液體；通過一級蒸發(fā)器5與艙內(nèi)氣體熱交換后，變成中壓常溫的二氧化碳?xì)怏w；中壓常溫的二氧化碳?xì)怏w，流經(jīng)二級節(jié)流閥6后變成低壓低溫的二氧化碳?xì)怏w；通過二級蒸發(fā)器7與艙內(nèi)氣體實(shí)現(xiàn)熱量交換后，變成低壓常溫的二氧化碳?xì)怏w；低壓常溫的二氧化碳?xì)怏w經(jīng)過三通換向閥8的第一端、第二端后驅(qū)動氣動風(fēng)機(jī)9，之后排出艙外；氣動風(fēng)機(jī)9帶動艙內(nèi)氣體與一級蒸發(fā)器5和二級蒸發(fā)器7的熱量交換；上述一級蒸發(fā)器5的蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度由一級節(jié)流閥4和一級蒸發(fā)器5自身壓降調(diào)節(jié)的開度調(diào)節(jié)，使一級節(jié)流閥4后的二氧化碳液體溫度高于0°C，從而防止管路冰堵和一級蒸發(fā)器5結(jié)霜；上述二級蒸發(fā)器7的壓力和溫度由二級節(jié)流閥6開度和二級蒸發(fā)器7自身壓降調(diào)節(jié)，從而使其溫度高于(TC，防止二級蒸發(fā)器7結(jié)霜和管路冰堵；若上述蒸發(fā)器出現(xiàn)結(jié)霜，手動使三通換向閥8的第三端、第二端相通，接通壓縮空氣鋼瓶10，壓縮空氣驅(qū)動氣動風(fēng)機(jī)9，氣動風(fēng)機(jī)9帶動艙內(nèi)氣體，進(jìn)彳丁蒸發(fā)器除霜，待除霜后，重新啟動制冷系統(tǒng)。防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)運(yùn)行時，二氧化碳鋼瓶中的高壓液體先后經(jīng)過一級節(jié)流閥、一級蒸發(fā)器、二級節(jié)流閥和二級蒸發(fā)器，通過二次節(jié)流和兩級冷卻，實(shí)現(xiàn)了壓降分配和制冷溫度的良好匹配。由于一級蒸發(fā)器和二級蒸發(fā)器為細(xì)管徑蒸發(fā)器，也具有一定的壓降分配與自調(diào)節(jié)功能。鑒于不同使用環(huán)境對制冷溫度需求的差異，可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計壓降分配，壓降分配系統(tǒng)可采取串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)混合布置方式。該系統(tǒng)具有與現(xiàn)有的礦用救生艙制冷系統(tǒng)相比，具有制冷效果好、使用靈活、可靠性高等突出優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，其特征在于:依次包括二氧化碳鋼瓶(I)、截止閥(3)、一級節(jié)流閥(4)、一級蒸發(fā)器(5)、二級節(jié)流閥(6)、二級蒸發(fā)器(7)； 還包括一個三通換向閥(8)； 上述三通換向閥(8)第一端連通二級蒸發(fā)器(7)，第二端連通氣動風(fēng)機(jī)(9)，第三端連通壓縮空氣鋼瓶(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，其特征在于:上述一級蒸發(fā)器(5)和二級蒸發(fā)器(7)為毛細(xì)管式蒸發(fā)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，其特征在于:上述一級節(jié)流閥(4)和二級節(jié)流閥(6)為毛細(xì)管式節(jié)流閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，其特征在于:上述氣動風(fēng)機(jī)(9 )和三通換向閥(8 )之間設(shè)有背壓閥(12 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，其特征在于:上述二氧化碳鋼瓶(I)超過一個，它們通過二氧化碳匯流排(2 )與截止閥(3 )連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，其特征在于:上述壓縮空氣鋼瓶(10)超過一個，它們通過空氣匯流排(11)與三通換向閥(8)的第三端相連。
專利摘要一種防冰堵自除霜型二氧化碳開放式制冷系統(tǒng)，屬密閉空間安全救生及環(huán)境控制領(lǐng)域。該系統(tǒng)依次包括二氧化碳鋼瓶(1)、截止閥(3)、一級節(jié)流閥(4)、一級蒸發(fā)器(5)、二級節(jié)流閥(6)、二級蒸發(fā)器(7)；還包括一個三通換向閥(8)；上述三通換向閥(8)第一端連通二級蒸發(fā)器(7)，第二端連通氣動風(fēng)機(jī)(9)，第三端連通壓縮空氣鋼瓶(10)。該系統(tǒng)，由于采取了二次節(jié)流和兩級制冷的措施，提高了一級蒸發(fā)器(5)和二級蒸發(fā)器(7)的蒸發(fā)溫度，保證蒸發(fā)溫度高于水的冰點(diǎn)，防止了管路冰堵和蒸發(fā)器器結(jié)霜現(xiàn)象的發(fā)生；同時通過設(shè)置壓縮空氣鋼瓶(10)，用以驅(qū)動氣動風(fēng)機(jī)(9)，進(jìn)行極端情況下的輔助除霜，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
文檔編號F25B41/06GK202926369SQ201220563748
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者蔣彥龍, 李俊, 周年勇, 徐雷, 康娜, 劉志麗, 李鵬越 申請人:南京航空航天大學(xué)