自主防冻型井口加热装置的制作方法

1.本实用新型是关于煤矿进风口防冻技术领域，特别是关于一种自主防冻型井口加热装置。


背景技术：

2.井口防冻是煤矿安全生产的重要组成部分，在寒冷地区，冬季室外温度长时间在0℃以下，井筒壁上的渗透水在低温环境下出现结冰，时间一长可能溜冰，这对于工作人员造成巨大生命威胁，因此，冬季井口防冻是煤矿安全生产的必要措施。
3.现有的井口加热装置主要为翅片管间壁式换热器配套轴流风机。其原理是高温水进入换热器后，轴流风机将室外空气引导通过换热器吸收换热器内部高温水的热量，实现室外新风的升温。当供热系统出现问题或热源供应出现缺口时，进入换热器的高温水会变成低温水，换热器内部结冰会导致涨管或管壁破裂的发生。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种自主防冻型井口加热装置，其能够能实现自主加热，不仅有效防止低温换热器损坏的发生，避免了井口溜冰现象的发生，保证了工作人员的安全施工。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种自主防冻型井口加热装置，其设置在井口下方的风道处，风道处设置有平开封闭门，井口加热装置包括翅片管换热器、第一电动阀门、第三电动阀门、第一旁通管、第二旁通管、电加热器、第一温度传感器以及控制器；翅片管换热器设置在平开封闭门处，翅片管换热器的进水口连通加热进水管，出水口连通加热出水管；第一电动阀门设置在进水管上；第三电动阀门设置在出水管上；第一旁通管的一端连通在第一电动阀门的上游，另一端连通在第三电动阀门的下游；第二旁通管的一端设置在第一电动阀门的下游，另一端连通在第三电动阀门的上游；电加热器设置在第二旁通管上；第一温度传感器设置在进水管上，且位于第一旁通管与进水管连接点的上游；控制器与第一电动阀门、第三电动阀门、电加热器以及第一温度传感器电性连接。
7.在一优选的实施方式中，自主防冻型井口加热装置还包括第二电动阀门以及第四电动阀门；第二电动阀门设置在第二旁通管上，且与控制器电性连接；第四电动阀门设置在第一旁通管上，且与控制器电性连接。
8.在一优选的实施方式中，当第一温度传感器感测到进水管的水温低于水温设定值下线时，控制器控制加热器启动加热，此时控制器控制第一电动阀门和第三电动阀门关闭以及控制第二电动阀门和第四电动阀门打开。
9.在一优选的实施方式中，进水管的水温设定值下线为15℃。
10.在一优选的实施方式中，当第一温度传感器感测到进水管的水温高于水温设定值上线时，控制器控制加热器关闭加热，此时控制器控制第一电动阀门和第三电动阀门打开以及控制第二电动阀门和第四电动阀门关闭。
11.在一优选的实施方式中，进水管的水温设定值上线为30℃。
12.在一优选的实施方式中，自主防冻型井口加热装置还包括第二温度传感器以及循环泵；第二温度传感器设置在第二旁通管上，且与控制器电性连接，第二温度传感器用以监测翅片管换热器的进水温度保持在0℃以上；循环泵设置在第二旁通管上，循环泵用以促进电加热器、第二电动阀门、进水管、翅片管换热器以及出水管形成的回路内的水的循环。
13.在一优选的实施方式中，自主防冻型井口加热装置还包括轴流风机，其设置在平开封闭门与翅片管换热器之间，当电加热器启动加热时，控制器控制轴流风机和平开封闭门关闭，当电加热器关闭加热时，控制器控制轴流风机和平开封闭门打开。
14.在一优选的实施方式中，自主防冻型井口加热装置还包括减震器以及电动转轴；减震器设置在轴流风机处；电动转轴设置在平开封闭门处，电动转轴与控制器电性连接，且控制器通过电动转轴控制平开封闭门的打开或关闭。
15.在一优选的实施方式中，自主防冻型井口加热装置还包括独立补水装置，其与第二旁通管连通，独立补水装置用以向电加热器、第二电动阀门、进水管、翅片管换热器以及出水管形成的回路内补水。
16.与现有技术相比，本实用新型的自主防冻型井口加热装置具有以下有益效果：本方案通过在主回路的进水管和出水管之间设置第一旁通管和第二旁通管以及第二旁通管上设置的电加热器和控制器等自动加热防冻元件等，能起到有效的防止因低温损坏换热器的现象，当供热系统出现问题或热源供应出现缺口时，可对换热器内的水实现闭式加热，使其具有了主动防冻的功能，杜绝了换热器内低温水导致内部结冰涨管或管壁破裂的发生。同时避免了井口溜冰现象的发生，保证了工作人员的人身安全。再者本方案结构简单、设计新颖，维护保养成本低廉，具有广泛推广的便利条件。
附图说明
17.图1是根据本实用新型一实施方式的井口加热装置的元件布置结构示意图；
18.图2是根据本实用新型一实施方式的控制器与其控制元件的原理示意图。
19.主要附图标记说明：
20.1-进水管，2-第一温度传感器，3-第一旁通管，4-第一电动阀门，5-第二电动阀门，6-第二温度传感器，7-翅片管换热器，8-减震器，9-电动转轴，10-平开封闭门，11-风道，12-轴流风机，13-第二旁通管，14-循环泵，15-电加热器，16-第三电动阀门，17-出水管，18-第四电动阀门，19-控制器。
具体实施方式
21.下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
22.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元
件或其它组成部分。
23.如图1至图2所示，根据本实用新型优选实施方式的一种自主防冻型井口加热装置，这种井口加热装置一般主要设置在井口下方的风道11处，且风道11处一般都设置有平开封闭门10。井口加热装置都设置有自动循环加热防冻单元，自动循环加热防冻单元散发的热风送入风道11处，为风道11上方井口处加温，可有效防止井口处溜冰现象的出现，保证了工作人员的人身安全。
24.请参阅图1和图2，在一些实施方式中，井口加热装置一般主要包括翅片管换热器7、第一电动阀门4、第三电动阀门16、第一旁通管3、第二旁通管13、电加热器15、第一温度传感器2以及控制器19等。翅片管换热器7设置在平开封闭门10处，翅片管换热器7的进水口连通加热进水管1，出水口连通加热出水管17。第一电动阀门4设置在进水管1上。第三电动阀门16设置在出水管17上。第一旁通管3的一端连通在第一电动阀门4的上游，另一端连通在第三电动阀门16的下游。第二旁通管13的一端设置在第一电动阀门4的下游，另一端连通在第三电动阀门16的上游。电加热器15设置在第二旁通管13上。第一温度传感器2设置在进水管1上，且位于第一旁通管3与进水管1连接点的上游。控制器19与第一电动阀门4、第三电动阀门16、电加热器15以及第一温度传感器2电性连接。
25.在一些实施方式中，自主防冻型井口加热装置还包括第二电动阀门5以及第四电动阀门18。第二电动阀门5设置在第二旁通管13上，且与控制器19电性连接。第四电动阀门18设置在第一旁通管3上，且与控制器19电性连接。
26.在一些实施方式中，当第一温度传感器2感测到进水管1的水温低于水温设定值下线时，控制器19控制加热器启动加热，此时控制器19控制第一电动阀门4和第三电动阀门16关闭以及控制第二电动阀门5和第四电动阀门18打开。当第一温度传感器2感测到进水管1的水温高于水温设定值上线时，控制器19控制加热器关闭加热，此时控制器19控制第一电动阀门4和第三电动阀门16打开以及控制第二电动阀门5和第四电动阀门18关闭。进水管1的水温设定值上下线介于15℃至30℃之间。但本实用新型并不以此为限。
27.在一些实施方式中，自主防冻型井口加热装置还包括第二温度传感器6以及循环泵14。第二温度传感器6设置在第二旁通管13上，且与控制器19电性连接，第二温度传感器6用以监测翅片管换热器7的进水温度保持在0℃以上，优选为5℃以上。循环泵14设置在第二旁通管13上，循环泵14用以促进电加热器15、第二电动阀门5、进水管1、翅片管换热器7以及出水管17形成的回路内的水的循环。当电加热器15停止加热时，一般情况下，循环泵14也将停止工作。
28.在一些实施方式中，电加热器15的加热功率以及循环泵14的功率可以设计成可调的，当二温度传感器6监测到的翅片管换热器7的进水温度或者出水温度低于5℃时，控制器19可以控制提高电加热器15的加热功率以及循环泵14的功率用来提高循环水的温度。
29.在一些实施方式中，自主防冻型井口加热装置还包括设置在平开封闭门10与翅片管换热器7之间的轴流风机12，当电加热器15启动加热时，控制器19控制轴流风机12和平开封闭门10关闭，当电加热器15关闭加热时，控制器19控制轴流风机12和平开封闭门10打开。
30.在一些实施方式中，当第一温度传感器2感测到进水管1的水温低于水温设定值下线时，控制器19控制加热器启动加热，此时控制器19控制第一电动阀门4和第三电动阀门16关闭以及控制第二电动阀门5和第四电动阀门18打开。此时的轴流风机12和平开封闭门10
也可以不关闭，不过应该在轴流风机12的出风口处增设电热丝辅助加热装置继续为风道11进行加热并防冻。
31.在一些实施方式中，自主防冻型井口加热装置还包括减震器8以及电动转轴9。减震器8设置在轴流风机12处为轴流风机12减震可以减小噪音以及延长轴流风机12的使用寿命。电动转轴9设置在平开封闭门10处，电动转轴9与控制器19电性连接，且控制器19通过电动转轴9控制平开封闭门10的打开或关闭。
32.在一些实施方式中，自主防冻型井口加热装置还包括独立补水装置(未绘示)，独立补水装置一般与第二旁通管13连通，独立补水装置用以向电加热器15、第二电动阀门5、进水管1、翅片管换热器7以及出水管17形成的回路内补水。独立补水装置可以避免回路亏水以及给回路排气。
33.本实用新型的自主防冻型井口加热装置的主要工作原理如下：
34.自动循环加热防冻单元主要是当温度较低时本单元进行工作，防止翅片管换热器7冻坏，自动循环加热防冻单元包括翅片管换热器7、电加热器15、控制器19和传感器，翅片管换热器7主要是在本装置中起到与冷空气交换的作用防止周围的空气温度过低，电加热器15是当供热系统出现问题或热源供应出现缺口时，电加热器15工作，使水加热到一定温度，传感器主要是测量水的温度，然后传给控制器19，电加热器15的进水端与出水管17相连接，电加热器15的出水端通过进水管1与翅片管换热器7的进水端相连接，翅片管换热器7的出水端与出水管17相连接，传感器与控制器19的输入端电连接，控制器19的输出端与电加热器15电连接。
35.风道11与翅片换热器7之间设有与控制器19输出端电连接的轴流风机12，轴流风机12底端固定设置有减震器8，轴流风机12主要是加快翅片管换热器7周围的热空气与风道11的冷空气的交换，促进热空气流通，轴流风机12下部的减震器8起到减弱轴流风机12震动，降低共震概率，防止轴流风机12损坏的作用，
36.风道11上设有平开封闭门10，平开封闭门10主要是起到风道11与翅片管换热器7和轴流风机12连通和隔离的作用，平开封闭门11与轴流风机12对应设置。
37.平开封闭门10上对称设有电动转轴9，电动转轴9主要是控制平开封闭门10的开关，电动转轴9与控制器19的输出端电连接。
38.传感器包括第一温度传感器2和第二温度传感器6，第二温度传感器6设置在加热器15的出水端，第二温度传感器主要是测量自动循环加热时，水管中的水温，第一温度传感器2设置在进水管1的进水处，第一温度传感器2主要是测量进水的温度，第一温度传感器2和第二温度传感器6均与控制器19的输入端电连接。
39.与翅片管换热器7连接的进水管1上设有第一电动阀门4，出水管17上设有第三电动阀门16，第一电动阀门4和第三电动阀门16均与控制器19的输出端电连接，第三电动阀门16与进水管1之间设有第一旁通管3和第三电动阀门16，第一旁通管3一端与进水管1相连通，另一端与出水管17相连通，第一旁通管3上设有第四电动阀门18，第四电动阀门18与控制器19的输出端电连接。当进水的高温水正常的时候，第二电动阀门5、第四电动阀门18、电加热器15、均处于关闭状态；第一电动阀门4、第三电动阀门16处于开通状态，平开封闭门10打开，正常通风，翅片管换热器7和轴流风机12正常工作。
40.第三电动阀门16与电加热器15的进水端之间设有第二旁通管13，第二旁通管13一
端与出水管17相连通，另一端与电加热器15的进水端相连接，电加热器15的出水口通过支管与进水管1相连接，支管上设有第二电动阀门5，第二电动阀门5与控制器19的输出端电连接，第二旁通管13上设有循环泵14，循环泵14主要是起到促进管道内的水的循环，循环泵14与控制器19的输出端电连接。当供热系统出现问题或热源供应出现缺口时，从进水管1进入翅片管换热器7的流体温度降低，当进水温度低于15度时，第一温度传感器2把信号传给控制器19，控制器19通过电信号输出将第二电动阀门5和第四电动阀门18打开，第一电动阀门4和第三电动阀门16关闭，关闭轴流风机12，通过控制电动转轴9关闭平开封闭门10。翅片管换热器7的供水通过第一旁通管3直接回到出水管17。翅片管换热器7通过进水管1、出水管17、电加热器15、循环泵14、第二旁通管13组成一个闭式的加热循环，第二温度传感器6可以监测此时翅片管换热器7进水温度，让其始终维持在0℃以上。关闭轴流风机12后再关闭平开封闭门10使风道11内本身为负压，即使没有轴流风机工作的情况下，室外新风也会穿过翅片管换热器7倒灌至风道11内，也会加剧翅片管换热器7内部热量的散失，造成加热装置不能将进水温度加热至0℃以上。当第一温度传感器2将实时进水温度恢复升温至30℃以上时，关闭第二电动阀门5、第四电动阀门18、电加热器15、循环泵14，第一电动阀门4、第三电动阀门16、平开封闭门10和轴流风机12打开。
41.综上所述，本实用新型的自主防冻型井口加热装置具有以下优点：本方案通过在主回路的进水管和出水管之间设置第一旁通管和第二旁通管以及第二旁通管上设置的电加热器和控制器等自动加热防冻元件等，能起到有效的防止因低温损坏换热器的现象，当供热系统出现问题或热源供应出现缺口时，可对换热器内的水实现闭式加热，使其具有了主动防冻的功能，杜绝了换热器内低温水导致内部结冰涨管或管壁破裂的发生。同时避免了井口溜冰现象的发生，保证了工作人员的人身安全。再者本方案结构简单、设计新颖，维护保养成本低廉，具有广泛推广的便利条件。
42.前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。