本實用新型涉及礦井冷凍領(lǐng)域，尤其涉及一種自流節(jié)能快速的礦井凍結(jié)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的礦井凍結(jié)采用鹽水系統(tǒng)循環(huán)，鹽水為載冷劑；鹽水換熱為顯熱換熱，效率低；鹽水循環(huán)需要鹽水泵為動力；鹽水換熱在整個支管內(nèi)溫度基本相同，井壁整體同時凍結(jié)，能耗高，速度慢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

實用新型的目的：為了提供一種效果更好的一種自流節(jié)能快速的礦井凍結(jié)結(jié)構(gòu)和凍結(jié)方法，具體目的見具體實施部分的多個實質(zhì)技術(shù)效果。

為了達到如上目的，本實用新型采取如下技術(shù)方案：

方案一：

一種自流節(jié)能快速的礦井凍結(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含主管道，主管道上伸出多個能位于地下的埋入管，還包含和主管道內(nèi)部連通的下流管，下流管伸入主管道的高度小于埋入管的高度，所述下流管伸出內(nèi)通管，內(nèi)通管伸入埋入管中，所述內(nèi)通管在埋入管中的部分包含多個孔，主管道連接著液態(tài)二氧化碳提供結(jié)構(gòu)。

本實用新型進一步技術(shù)方案在于，所述主管道朝下伸出多個埋入管，所述埋入管呈圓周分布。

本實用新型進一步技術(shù)方案在于，所述主管道連接著分流部分，所述分流部分為板狀結(jié)構(gòu)，其伸出多個朝下的埋入管。

本實用新型進一步技術(shù)方案在于，所述主管道和/或分流部分的材質(zhì)為絕熱材質(zhì)；所述下流管上包含電磁閥。

本實用新型進一步技術(shù)方案在于，所述多個孔為斜孔。

本實用新型進一步技術(shù)方案在于，所述斜孔圍繞內(nèi)通管一周分布。

本實用新型進一步技術(shù)方案在于，所述內(nèi)通管上包含電磁閥。

本實用新型進一步技術(shù)方案在于，所述內(nèi)通管中分布有多個壓力傳感器和/或溫度傳感器。

方案二：

一種自流節(jié)能快速的礦井凍結(jié)的方法，其特征在于，

以二氧化碳為載冷劑，二氧化碳換熱為潛熱換熱，二氧化碳循環(huán)以地?zé)釣閯恿?，液體二氧化碳吸收熱量變?yōu)闅怏w上升到主管道，再到換熱器液化，始終不需外部動力；二氧化碳換熱以液面開始，隨著液位深度的增加，壓力加大，蒸發(fā)溫度提高，溫度也在提高，二氧化碳凍結(jié)為局部凍結(jié)，二氧化碳氣體和液體共用主管和干管，主管道坡向下流管，這樣使液態(tài)二氧化碳依靠重力流向下流管，而氣態(tài)二氧化碳流向高處換熱器處，換熱器處把二氧化碳氣體液化，形成真空度。

本實用新型進一步技術(shù)方案在于，在進行局部冷凍的過程中，在主管道內(nèi)保證一定的液位，隨時經(jīng)過液體下流管電磁閥向下流管內(nèi)補充液體二氧化碳，回流管管口位于二氧化碳液位上方，以防主管道中液體流入回流管；液體下流管管壁上有斜孔，既排除液體在內(nèi)通管內(nèi)閃發(fā)氣體，又能夠使液體在液位附近短路循環(huán)。

采用如上技術(shù)方案的本實用新型，相對于現(xiàn)有技術(shù)有如下有益效果：傳統(tǒng)的礦井凍結(jié)采用鹽水系統(tǒng)循環(huán)，鹽水為載冷劑；本技術(shù)采用二氧化碳代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鹽水系統(tǒng)，二氧化碳為載冷劑。

鹽水換熱為顯熱換熱，效率低；二氧化碳換熱為潛熱換熱，換熱效率大大提高。

鹽水循環(huán)需要鹽水泵為動力；二氧化碳循環(huán)以地?zé)釣閯恿?，液體二氧化碳吸收熱量變?yōu)闅怏w上升到主管，再到換熱器液化，始終不需外部動力。

鹽水換熱在整個支管內(nèi)溫度基本相同，井壁整體同時凍結(jié)；二氧化碳換熱以液面開始，隨著液位深度的增加，壓力加大，蒸發(fā)溫度提高，溫度也在提高。經(jīng)計算，液位處調(diào)節(jié)為-30℃時，液位下60米處為-20℃。所以二氧化碳凍結(jié)為局部凍結(jié)，節(jié)能效果明顯。

附圖說明

為了進一步說明本實用新型，下面結(jié)合附圖進一步進行說明：

圖1為實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1.主管道；2.回流管；3.分流部分；4.埋入管；5.電磁閥；6.內(nèi)通管；7.開口；8.下流管；91.傳感器一；92.傳感器二；93.傳感器三；94.傳感器四。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行說明，實施例不構(gòu)成對本實用新型的限制：

方案一：

一種自流節(jié)能快速的礦井凍結(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含主管道1，主管道1上伸出多個能位于地下的埋入管4，還包含和主管道1內(nèi)部連通的下流管8，下流管8伸入主管道的高度小于埋入管4的高度，所述下流管8伸出內(nèi)通管6，內(nèi)通管6伸入埋入管4中，所述內(nèi)通管6在埋入管4中的部分包含多個孔，主管道連接著液態(tài)二氧化碳提供結(jié)構(gòu)，液態(tài)二氧化碳提供結(jié)構(gòu)為換熱器。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：以二氧化碳為載冷劑，二氧化碳換熱為潛熱換熱，二氧化碳循環(huán)以地?zé)釣閯恿?，液體二氧化碳吸收熱量變?yōu)闅怏w上升到主管道，再到換熱器液化，始終不需外部動力；二氧化碳換熱以液面開始，隨著液位深度的增加，壓力加大，蒸發(fā)溫度提高，溫度也在提高，二氧化碳凍結(jié)為局部凍結(jié)，二氧化碳氣體和液體共用主管和干管，主管道坡向下流管，這樣使液態(tài)二氧化碳依靠重力流向下流管，而氣態(tài)二氧化碳流向高處換熱器處，換熱器處把二氧化碳氣體液化，形成真空度。

更具體的對比為：

1、傳統(tǒng)的礦井凍結(jié)采用鹽水系統(tǒng)循環(huán)，鹽水為載冷劑；本技術(shù)采用二氧化碳代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鹽水系統(tǒng)，二氧化碳為載冷劑。

2、鹽水換熱為顯熱換熱，效率低；二氧化碳換熱為潛熱換熱，換熱效率大大提高。

3、鹽水循環(huán)需要鹽水泵為動力；二氧化碳循環(huán)以地?zé)釣閯恿?，液體二氧化碳吸收熱量變?yōu)闅怏w上升到主管，再到換熱器液化，始終不需外部動力。

4、鹽水換熱在整個支管內(nèi)溫度基本相同，井壁整體同時凍結(jié)；二氧化碳換熱以液面開始，隨著液位深度的增加，壓力加大，蒸發(fā)溫度提高，溫度也在提高。經(jīng)計算，液位處調(diào)節(jié)為-30℃時，液位下60米處為-20℃。所以二氧化碳凍結(jié)為局部凍結(jié)，節(jié)能效果明顯。

進一步的改進方案為：所述主管道1朝下伸出多個埋入管4，所述埋入管4呈圓周分布。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：呈圓周分布為最優(yōu)選的一種分布方式，將中心的礦井能夠有效圍起來進行冷凍，保證周圍都形成冷凍壁。

所述主管道1連接著分流部分，所述分流部分為板狀結(jié)構(gòu)，其伸出多個朝下的埋入管4。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：本處是一種實現(xiàn)方式，板狀結(jié)構(gòu)可以作為頂板朝下布置，板狀結(jié)構(gòu)中心為空的結(jié)構(gòu)，因此能傳導(dǎo)液體。

所述主管道1和/或分流部分的材質(zhì)為絕熱材質(zhì)；所述下流管8上包含電磁閥。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：絕熱材質(zhì)能到防止外部熱量對二氧化碳的冷凍過程造成影響。

所述多個孔為斜孔。所述斜孔圍繞內(nèi)通管一周分布。如圖1所示，本種結(jié)構(gòu)的作用很多。在進行局部冷凍的過程中，在主管道內(nèi)保證一定的液位，隨時經(jīng)過液體下流管電磁閥向下流管內(nèi)補充液體二氧化碳，回流管管口位于二氧化碳液位上方，以防主管道中液體流入回流管；液體下流管管壁上有斜孔，既排除液體在內(nèi)通管內(nèi)閃發(fā)氣體，又能夠使液體在液位附近短路循環(huán)。所述內(nèi)通管上包含電磁閥。所述內(nèi)通管中分布有多個壓力傳感器和/或溫度傳感器。因此還能實現(xiàn)智能控制。

作為進一步的優(yōu)選，1、每根管內(nèi)有一個或兩個壓力傳感器，和電磁閥聯(lián)動控制液位，保證每根管液位相同。信號線如何和管外連接。2、開機前用主管道液位來校正各壓力傳感器的實際誤差，并存入電腦控制系統(tǒng)。3、凍結(jié)器內(nèi)部供液管每200mm開一個d6小孔，45°外上傾斜，在液位處短路循環(huán)。4、虹吸式蒸發(fā)器和二氧化碳換熱，使二氧化碳液化。地?zé)釋⒊蔀槎趸剂鲃觿恿Γ?jié)約了載冷劑循環(huán)泵。

需要突出說明的是：

液體支管為所謂的下流管；氣體支管即所謂的埋入管。

1、二氧化碳氣體和液體共用主管和干管，主管道坡向支管。這樣使液態(tài)二氧化碳依靠重力流向支管，而氣態(tài)二氧化碳流向高處換熱器處，換熱器處把二氧化碳氣體液化，形成真空度。

2、主干管內(nèi)保證一定的液位，可以隨時經(jīng)過液體支管電磁閥向支管內(nèi)補充液體二氧化碳。

3、氣體支管上端升入干管內(nèi)液位上方，以防干管中液體經(jīng)過氣體支管流入支管。

4、液體支管管壁上有斜孔（見圖），既排除液體支管內(nèi)閃發(fā)氣體，又可以使液體在液位附近短路循環(huán)，不再經(jīng)過液體支管最低端循環(huán),同時防止液體在液位以上流到氣體支管中。

5、支管底端裝不少于兩個壓力傳感器，壓力傳感器和供液電磁閥聯(lián)控，根據(jù)壓力數(shù)據(jù)和液位的關(guān)系，控制不同支管內(nèi)的液位，使液位相同。

以下對本專利的具體的幾個創(chuàng)新點進一步進行說明以及改進，作為備選方案：

方案A：一種礦井凍結(jié)結(jié)構(gòu)的氣液自循環(huán)結(jié)構(gòu)， 其特征在于，包含主管道，主管道中包含和主管道內(nèi)部連接的埋入管，還包含和主管道內(nèi)部連通的下流管，下流管伸入主管道的高度小于埋入管的高度。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：本處提供了一種液體和氣體能自動分流的結(jié)構(gòu)，不同于之前的結(jié)構(gòu)，都是采用一些介質(zhì)進行分離，本處是直接在一個容器里邊，采用液面和管道的位差，不同管道的高度不一致，一部分在液面下，一部分在液面上，因此能夠?qū)崿F(xiàn)分流和自動循環(huán)，不用外界能源，還充分利用了埋入管能埋入地下利用地?zé)岬膬?yōu)勢，開創(chuàng)性地實現(xiàn)了自動循環(huán)的一種結(jié)構(gòu)，尤其突出的是在一個主管道連接的單個腔體里邊完成該效果，邊運輸邊分離，效果好。本處的氣液循環(huán)結(jié)構(gòu)不一定單單能被利用在礦井領(lǐng)域，還可以是其他領(lǐng)域。本處的結(jié)構(gòu)是單獨能夠?qū)崿F(xiàn)功能的單體。

結(jié)合圖1，所述埋入管包含多個，下流管分出多個內(nèi)通管伸入埋入管中。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：本處提供了一種下流管的實現(xiàn)方式和實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，但是類似的實現(xiàn)方式均在本專利的保護范圍內(nèi)，比如，可以多個下流管，每個埋入管都對應(yīng)一個下流管也可以。

所述下流管上包含電磁閥。

所述下流管和主管道內(nèi)部連通但是未伸入該主管道，埋入管伸入主管道包含埋入管伸入端。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：結(jié)合附圖，高度高低不一致，有很多種實現(xiàn)方式和結(jié)構(gòu)，可以是優(yōu)選的本處說明的結(jié)構(gòu)，未伸入使得液體能方便流進去。

所述下流管包含一個以上。

作為優(yōu)選，所述下流管位于主管道的最低位置。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：最低位置能夠有利于液體的補充。同理：所述下流管連接分流部分，分流部分作為主管道的延伸，所述下流管位于分流部分的幾何中心部位。

以下為分流部分的又一種的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，所述分流部分為圓形或者是一圈管狀結(jié)構(gòu)。

方案B：

一種礦井冷凍局部凍結(jié)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含換熱器，換熱器連接二氧化碳提供結(jié)構(gòu)，換熱器還連接主管道，主管道中包含和主管道內(nèi)部連接的埋入管，還包含和主管道內(nèi)部連通的下流管，下流管伸入主管道的高度小于埋入管的高度；所述下流管連接分流部分，所述分流部分為弧形的或者直線的管道。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：弧形的管道能方便形成弧形的冷凍壁，直線的管道能方便形成冷凍壁，不一定只是應(yīng)用于礦井冷凍，還可以用于局部救災(zāi)等，比如在煤礦滲水的時候的救災(zāi)，二氧化碳相比于鹽水，優(yōu)點有很多，傳統(tǒng)的礦井凍結(jié)采用鹽水系統(tǒng)循環(huán)，鹽水為載冷劑；本技術(shù)采用二氧化碳代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鹽水系統(tǒng)，二氧化碳為載冷劑。

鹽水換熱為顯熱換熱，效率低；二氧化碳換熱為潛熱換熱，換熱效率大大提高。鹽水循環(huán)需要鹽水泵為動力；二氧化碳循環(huán)以地?zé)釣閯恿?，液體二氧化碳吸收熱量變?yōu)闅怏w上升到主管，再到換熱器液化，始終不需外部動力。鹽水換熱在整個支管內(nèi)溫度基本相同，井壁整體同時凍結(jié)；二氧化碳換熱以液面開始，隨著液位深度的增加，壓力加大，蒸發(fā)溫度提高，溫度也在提高。經(jīng)計算，液位處調(diào)節(jié)為-30℃時，液位下60米處為-20℃。所以二氧化碳凍結(jié)為局部凍結(jié)，節(jié)能效果明顯。

所述弧形的管道包含多個，多個弧形的管道呈同心圓分布；所述弧形的管道為圈狀的管道。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：作為優(yōu)選，本處的機構(gòu)能形成多層冷凍壁，使得透水的危險性減少，圓形屬于特殊的弧形，本處提供的是一種特殊的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。

作為進一步的優(yōu)選，所述弧形的或者直線的管道為封閉的形狀。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：封閉的形狀能夠適應(yīng)多種井的形狀，因為很多井不一定是標(biāo)準(zhǔn)形狀，本處結(jié)構(gòu)使得冷凍壁的形狀不一定非得是圓柱形的。

作為進一步的改進，所述弧形的或者直線的管道上方固定連接提升結(jié)構(gòu)，提升結(jié)構(gòu)的軸連接管道，管道和主管道之間通過軟管連接。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：本處使得管道能方便升降，方便調(diào)整冷凍區(qū)域，調(diào)整冷凍區(qū)域的方式將不僅僅是通過也為調(diào)整，還能調(diào)整高度。

作為進一步的改進，二氧化碳提供裝置通過傾斜的管道連接分流部分。

所述弧形的或者直線的管道包含多組，多組的尺寸不一致。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：尺寸不一致因此能夠適應(yīng)各種大小的井。

方案C：

一種礦井冷凍微循環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含管狀結(jié)構(gòu)，管狀結(jié)構(gòu)上包含多個孔。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：本處的結(jié)構(gòu)是單獨能夠?qū)崿F(xiàn)功能的單體，液體支管管壁上有孔，既排除液體支管內(nèi)閃發(fā)氣體，又可以使液體在液位附近短路循環(huán)，不再經(jīng)過液體支管最低端循環(huán),同時防止液體在液位以上流到氣體支管中。液體支管為所謂的下流管；氣體支管即所謂的埋入管。

作為進一步的優(yōu)選，所述管狀結(jié)構(gòu)為下流管，包含埋入管，埋入管中插入有下流管，下流管在埋入管中的部分包含多個孔。所述孔為斜孔。

結(jié)合附圖，所述斜孔為朝上的斜孔。

進一步的優(yōu)選，所述斜孔為傾斜朝上的管道。朝上的管道能同時防止液體在液位以上流到氣體支管中。

作為進一步的優(yōu)選，所述下流管包含中心管，中心管分出多個分支的下流管進而再伸入多個埋入管中。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：本處的結(jié)構(gòu)方便調(diào)整整體的多個管道中的液體。

所述分支的下流管從埋入管中部折入埋入管中。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：方便導(dǎo)向液體進入埋入管。作為進一步的優(yōu)選，折入可以是帶弧形的折入。

所述多個孔位于管狀結(jié)構(gòu)的一側(cè)?；蛘咚龆鄠€孔圍繞管狀結(jié)構(gòu)周布。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：本處的結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒙袢牍艿乃闹芫鋬銎饋怼?/p>

所述下流管上安裝有多個壓力傳感器和/或溫度傳感器。本處的技術(shù)方案所起到的實質(zhì)的技術(shù)效果及其實現(xiàn)過程為如下：支管底端裝不少于兩個壓力傳感器，壓力傳感器和供液電磁閥聯(lián)控，根據(jù)壓力數(shù)據(jù)和液位的關(guān)系，控制不同支管內(nèi)的液位，使液位相同。

需要說明的是，本專利提供的多個方案包含本身的基本方案，相互獨立，并不相互制約，但是其也能夠在不沖突的情況下相互組合，達到多個效果共同實現(xiàn)。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的范圍內(nèi)。