救生舱的制作方法

救生舱的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种救生舱，把舱壁的热阻做成可调整的，在舱壁外温度高于舱壁内温度时，增加舱壁热阻，在舱壁外温度低于防爆隔热壁内温度时，则减小舱壁热阻，既能避免救生舱内的人员受到外部高温伤害，又能促进救生舱向外散热，实现救生舱的自然降温，降低了对降温设备的要求，即使仍需要空调设备，也能大大降低其负荷，减少了救生舱的降温成本，减小了救生舱的体积，方便了救生舱的使用与维护，有利于救生舱的推广使用。
【专利说明】救生舱

【技术领域】
[0001]本发明涉及矿用避难防护设施，特别涉及一种救生舱。

【背景技术】
[0002]救生舱，是在矿井内设立的矿用避难防护设施，当灾害发生，无法撤出矿井时，井下人员可以进入救生舱以防止高温伤害、冒顶砸伤、及有毒有害气体的侵袭。
[0003]常见的救生舱，如图1所示，救生舱包括舱壁1、支撑脚4，所述舱壁I的包括底面在内的各部分都是在内饰板13与外壳11之间镶嵌或填充隔热材料12构成，支撑脚4设于舱壁I底面下方，救生舱安置于矿井内时，支撑脚支撑起救生舱，便于固定及搬迁移动，并使舱壁I同地面2之间悬空。常见的救生舱，采用隔热材料对矿井火灾、爆炸所产生的外部高温进行防护，同时采用降温措施对救生舱内部环境进行降温，以防止由于人的代谢放热造成救生舱内部环境温度过高(如高于35°C )致使人无法承受。对救生舱内部环境进行降温的措施有空调降温、蓄冰降温、压缩二氧化碳降温等。
[0004]如果采用空调降温，空调系统处于备用状态时也要日常运转消耗能量，而且采用备用电源做降温动力的空调系统也存在系统复杂、安全认证困难等问题；蓄冰降温、化学制冷降温，虽然备用状态耗能少或不耗能，却需要定期更换药剂以防失效。以上降温措施，孤立地进行隔热与降温，为降温耗费往往占救生舱成本的很高比例，也增加了救生舱的体积、增加了救生舱的使用与维护的困难，严重制约了救生舱的推广使用。


【发明内容】

[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种救生舱，对降温设备的要求低，降温成本低，体积小。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供的救生舱，包括舱壁；
[0007]所述舱壁，包括外壳、隔热板；
[0008]所述隔热板，分为可拆装隔热板、不可拆装隔热板；
[0009]所述可拆装隔热板，可拆装地固定在所述外壳内侧；
[0010]所述不可拆装隔热板，也固定在所述外壳内侧。
[0011]较佳的，所述可拆装隔热板，通过卡扣或螺栓固定在所述外壳内侧；
[0012]所述外壳可以为钢材质。
[0013]较佳的，救生舱还包括温度检测装置；
[0014]所述温度检测装置，用于检测救生舱内的温度及舱壁外侧巷道内的温度。
[0015]较佳的，救生舱还包括支撑脚、导热体；
[0016]所述支撑脚，固定在所述外壳的底板外侧下方；
[0017]所述导热体，安置在所述外壳的底部，导热体顶面同所述外壳的底板外侧贴合，导热体底面与地面贴合。
[0018]较佳的，所述外壳的底板内侧无隔热板或为可拆装隔热板安装区；
[0019]所述外壳的顶板、侧板内侧中间的区域为可拆装隔热板安装区；
[0020]所述外壳的顶板、侧板内侧周边的区域固定有不可拆装隔热板。
[0021]较佳的，所述舱壁，还包括软性隔热层；
[0022]所述软性隔热层，可拆装地固定于所述隔热板内侧。
[0023]较佳的，所述软性隔热层，通过挂钩悬挂或魔术贴粘附可拆装地固定于所述隔热板内侧。
[0024]较佳的，所述外壳，外侧覆盖有热辐射反射层；
[0025]所述热辐射反射层，能反射高于设定温度的物体发出的电磁波。
[0026]较佳的，所述设定温度，大于等于35°C并且小于等于37°C。
[0027]较佳的，所述舱壁，其侧壁上设置有一换气入孔、一换气出孔、一换气入孔门、一换气出孔门；
[0028]所述换气入孔门，用于打开或封闭所述换气入孔；
[0029]所述一换气出孔门，用于打开或封闭所述换气出孔。
[0030]较佳的，所述救生舱，还包括外部环境有毒气体检测装置；
[0031]所述外部环境有毒气体检测装置，用于检测确认舱壁外的巷道空气是否有毒气成分；
[0032]所述换气入孔，连通舱壁外侧巷道。
[0033]较佳的，所述救生舱，还包括毒气过滤装置；
[0034]所述换气入孔，连通舱壁外侧巷道；
[0035]所述毒气过滤装置，设置在所述换气入孔处。
[0036]较佳的，所述换气入孔，通过管道连通矿井压风系统送入的空气。
[0037]较佳的，所述换气入孔，位于所述舱壁侧壁的下部；
[0038]所述换气出孔，位于所述舱壁侧壁的上部。
[0039]较佳的，所述救生舱，还包括排气扇；
[0040]所述排气扇，设置于所述换气出孔处的救生舱内。
[0041]较佳的，所述救生舱，包括换热器；
[0042]所述换热器，其腔体的下端连通所述换气入孔，上端连通所述换气出孔。
[0043]较佳的，所述救生舱，还包括排气扇；
[0044]所述排气扇，设置在所述换热器的腔体上端。
[0045]较佳的，所述救生舱，还包括一个或多个热管；
[0046]所述热管，蒸发段暴露于救生舱内，冷凝段穿出所述外壳的底板，冷凝段用于嵌入矿井地面中。
[0047]本发明的救生舱，把舱壁的热阻做成可调整的，在舱壁外温度高于舱壁内温度时，增加舱壁热阻，在舱壁外温度低于防爆隔热壁内温度时，则减小舱壁热阻，既能避免救生舱内的人员受到外部高温伤害，又能促进救生舱向外散热，实现救生舱的自然降温，降低了对降温设备的要求，即使仍需要空调设备，也能大大降低其负荷，减少了救生舱的降温成本，减小了救生舱的体积，方便了救生舱的使用与维护，有利于救生舱的推广使用。

【专利附图】

【附图说明】
[0048]为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0049]图1是常见的救生舱示意图；
[0050]图2是本发明的救生舱可拆装隔热板固定安装的实施例示意图；
[0051]图3是本发明的救生舱拆下可拆装隔热板的实施例示意图；
[0052]图4是本发明的救生舱设置导热体的实施例示意图；
[0053]图5是本发明的救生舱设置软性隔热层的实施例示意图；
[0054]图6是本发明的救生舱覆盖有热辐射反射层的实施例示意图；
[0055]图7是初始温度为1000°C时不同定常对流系数对巷道气体散热过程的影响示意图；
[0056]图8是初始温度为2000°C时不同定常对流系数对巷道气体散热过程的影响示意图；
[0057]图9是爆炸后巷道壁面温度随时间变化曲线。
[0058]图10是本发明的救生舱一实施例的隔热状态示意图；
[0059]图11是本发明的救生舱一实施例的空气对流状态示意图；
[0060]图12是本发明的救生舱一实施例的排气扇强制对流示意图；
[0061]图13是本发明的救生舱一实施例的冷风降温系统示意图。

【具体实施方式】
[0062]下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0063]实施例一
[0064]救生舱,如图2所示,包括舱壁；
[0065]所述舱壁，包括外壳11、隔热板12 ;
[0066]所述隔热板12，分为可拆装隔热板121、不可拆装隔热板122 ；
[0067]所述可拆装隔热板121，可拆装地固定在所述外壳11内侧(救生舱内的一侧)；
[0068]所述不可拆装隔热板122，固定在所述外壳11内侧。
[0069]较佳的，外壳11为钢材质，以满足舱壁在强度方面的要求和加工及经济的需要。
[0070]较佳的，所述可拆装隔热板121，通过卡扣、螺栓等可拆装固定方式固定在所述外壳11内侧。
[0071]较佳的，救生舱还包括温度检测装置，所述温度检测装置，用于检测救生舱内的温度及舱壁外侧巷道内的温度。
[0072]实施例一的救生舱，隔热板12分为使用过程中可以移动的可拆装隔热板121、使用过程中不需要移动的不可拆装隔热板122，避难人员在避难过程中，通过温度检测装置观察(或者由人的体感判断)救生舱内的温度及舱壁外侧巷道内的温度，当得知舱壁外侧巷道内的温度低于救生舱内温度，则从外壳11上移开可拆装隔热板121，使外壳11内侧表面暴露于就生舱内部空气中，如图3所示，从而提高舱壁的导热能力，降低对救生舱内部环境进行降温的措施要求。
[0073]实施例二
[0074]基于实施例一,救生舱,如图4所示,还包括支撑脚4、导热体5 ；
[0075]所述支撑脚4，固定在所述外壳11的底板外侧下方，救生舱安置于矿井内时，支撑脚支撑起救生舱；
[0076]所述导热体5，安置在外壳11的底部(较佳的，位于所述支撑脚间)，救生舱安置于矿井内时，导热体5顶面同所述外壳11的底板外侧贴合，导热体底面与地面贴合。为便于使用，导热体可以采用导热系数高，且便于填入及撤出的填充材料。
[0077]较佳的，所述外壳11的底板内侧(救生舱内的一侧)无隔热板12或为所述可拆装隔热板121安装区，所述外壳11的顶板、侧板内侧中间的区域为可拆装隔热板121安装区，所述外壳11的顶板、侧板内侧周边的区域固定有不可拆装隔热板122。不可拆装隔热板122的存在是因为这些部位不方便拆卸，而不是不应该拆卸。
[0078]实施例二的救生舱，取消外壳11的底板内侧的隔热板12或者外壳11的底板内侧的隔热板12可拆卸，在外壳11的底板外侧同地面之间增加导热性好、易于填入与取出的导热体5，使救生舱底部与地面之间无悬空或只有很少的部分悬空，避免救生舱底部与地面之间因空气流动在爆炸或失火期间易带来热量，而环境温度降低后又因外壳11通过导热体5直接同地面接触而利于救生舱散热，有利于救生舱内温度的控制。
[0079]实施例三
[0080]基于实施例一，如图5所示，所述舱壁，还包括软性隔热层14 ；
[0081]所述软性隔热层14，通过挂钩悬挂、魔术贴粘附等可拆装固定方式可拆装地固定于所述隔热板12内侧(救生舱内的一侧)。
[0082]实施例三的避难硐室结构，舱壁的内侧，采取悬挂或粘贴等方式增加类似于壁毯或壁纸一样可以卷起、摘下或揭下的软性隔热层14，提高救生舱的抗高温的能力。使用软性隔热层14，便于取下收起，也便于扩大改变舱壁的热阻的面积，增加舱壁的热阻调整幅度。特别地，救生舱也可以不包括可拆装隔热板121，而包括软性隔热层14，只要能达到隔热能力既符合本发明的原则。
[0083]实施例四
[0084]基于实施例一，如图6所不,所述外壳11，外侧覆盖有热福射反射层15 ；
[0085]所述热辐射反射层15，能反射高于设定温度的物体发出的电磁波；
[0086]所述设定温度的理想值为大于等于35°C且小于等于37°C，接近人的正常体温，是指我们希望得到的电磁波是否被覆盖层反射的理想转折点，实际上可能远远高于此理想值。例如已经有商品出售的反射降温油漆因反射而阻碍热传入的作用主要在很高温度发生的电磁波范围，对近红外线都难以反射，但也是很符合本发明思想应用的。
[0087]高温物体(包括环境空气)散发波长短的电磁波，低温物体散发波长长的电磁波。实施例四的救生舱，在舱壁的外壳采用反射型隔热漆等具有反射较短波长(如35°C以上高温物体发出的电磁波)热辐射的热辐射反射层15覆盖，热辐射反射层15反射设定温度(如35°C)以上高温物体发出的电磁波，而对设定温度(如35°C)以下物体发出的电磁波作用很小，即热辐射反射层15具有低通滤波特性，当舱壁外侧巷道内的温度较高(如高于35°C)时，舱壁就可以借助热辐射反射层的反射性质阻隔一部分热量向救生舱内传递量，加强舱壁的高温隔热能力。而当舱壁外侧巷道内的温度较低(如低于35°C)时，热辐射反射层不会妨碍救生舱内的热量通过舱壁向救生舱外传递，从而降低对救生舱内部环境进行降温的措施要求。
[0088]实施例五
[0089]基于实施例一，所述舱壁，其侧壁上设置有一换气入孔、一换气出孔、一换气入孔门、一换气出孔门；
[0090]所述换气入孔门，用于打开或封闭所述换气入孔；
[0091]所述一换气出孔门，用于打开或封闭所述换气出孔。
[0092]救生舱在备用和使用的初期，如图10所示，换气入孔7、换气出孔7处于封堵状态；当救生舱内的温度低于舱壁外侧巷道内的温度，外部空气就变成了很好的传热介质，可以用来降低救生舱内温度，如图11所示，可以打开换气入孔、换气出孔，通过换气入孔把低温外部空气引入救生舱内，通过换气出孔把高温气体排出，靠对流带走救生舱内的部分热量。
[0093]较佳的，救生舱，还包括外部环境有毒气体检测装置；所述外部环境有毒气体检测装置，用于检测确认舱壁外侧巷道空气是否有毒气成分，以便开启或关闭换气孔；所述换气入孔，连通舱壁外侧巷道。当外部环境有毒气体检测装置检测确认舱壁外侧巷道空气无毒气成分时，可以打开换气入孔、换气出孔，通过换气入孔把外部空气(舱壁外侧巷道空气)引入救生舱内。所述外部环境有毒气体检测装置，用于检测确认舱壁外侧巷道空气是否有毒气成分。
[0094]较佳的，救生舱，还包括毒气过滤装置；所述换气入孔，连通舱壁外侧巷道；所述毒气过滤装置，设置在所述换气入孔处。所述毒气过滤装置，用于实现救生舱内同舱壁外侧巷道的空气的隔离。
[0095]较佳的，所述换气入孔，通过管道连通矿井压风系统送入的新鲜空气。
[0096]较佳的，所述换气入孔，位于所述舱壁侧壁的下部；所述换气出孔，位于所述舱壁侧壁的上部。换气出孔位于上方更便于高温气体排出。
[0097]较佳的，如图12所示，救生舱，还包括一排气扇8 ;所述排气扇8，设置于所述换气出孔处的救生舱内。排气扇8可以加快通过换气出孔排出高温气体的速度。
[0098]较佳的，如图13所示，救生舱，还包括换热器9、排气扇8 ;所述换热器9，其腔体的下端连通所述换气入孔，上端连通所述换气出孔；所述排气扇8，设置在所述换热器的腔体上端。排气扇及换热器，形成一封闭式的冷风降温系统。
[0099]实施例六
[0100]基于实施例一，救生舱，还包括一个或多个热管3，如图2所示。
[0101]所述热管3，蒸发段(加热段)暴露于救生舱内，冷凝段(冷却段)穿出所述外壳11的底板，冷凝段用于嵌入矿井地面中。
[0102]实施例六的救生舱，通过设置热管等提高热交换效率的部件，提高救生舱内部与矿井围岩的热交换能力，提高救生舱防护空间的整体散热能力，能有效降低救生舱内生存空间的温度，降低对救生舱内部环境进行降温的措施要求。
[0103]矿井温度约为二十多度，比较恒定。研究表明，爆炸过程产生的瞬时气体高温可达2000°C，但是由于围岩的温度低、热容量大，而且长时间燃烧的失火现象是少见的，可能释放的热量也不会比爆炸高，气体温度很快会降低下来。假设爆炸后巷道内全部气体的初始温度为1000°C、2000°C两种情况，取空气比热容c气=1000J/kg.K，围岩密度P g=1500kg/m3,围岩比热容cg=300J/kg*K，围岩的导热系数X=1.3W/(m*K)，在偏安全的近似简化后的模拟结果如图7、图8、图9所示。可见，巷道发生爆炸后温度降低到35°C以下的时间不会超过半小时，进一步的理论计算和仿真模拟均支持这一结果。根据传热学理论，传热的动力是温差，温差不仅决定传热的多少，也决定传热的方向。以热传导为例，单位时间内通过单位截面积所传递的热量与垂直于截面的方向上的温度变化率成正比，其比例常数就是材料的导热系数。在高温隔热阶段，迫切希望降低导热系数，减小救生舱内部的温升，而在外部爆炸或燃烧所产生的环境高温已经消退，救生舱内因人员的生理代谢产热而温度逐步升高，甚至达到内部温度高于外部的情况，这时材料的低导热系数反而不利于散热，因此可以通过减小隔热材料的热阻，实现最大限度的自然散热。
[0104]基于以上的原理，本发明的救生舱，把舱壁的热阻做成可调整的，在舱壁外温度高于舱壁内温度时，增加舱壁热阻，在舱壁外温度低于防爆隔热壁内温度时，则减小舱壁热阻，既能避免救生舱内的人员受到外部高温伤害，又能促进救生舱向外散热，实现救生舱的自然降温，降低了对降温设备的要求，即使仍需要空调设备，也能大大降低其负荷，减少了救生舱的降温成本，减小了救生舱的体积，方便了救生舱的使用与维护，有利于救生舱的推广使用。
[0105]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种救生舱，包括舱壁，其特征在于， 所述舱壁，包括外壳、隔热板； 所述隔热板，分为可拆装隔热板、不可拆装隔热板； 所述可拆装隔热板，可拆装地固定在所述外壳内侧； 所述不可拆装隔热板，也固定在所述外壳内侧。
2.根据权利要求1所述的救生舱，其特征在于， 所述可拆装隔热板，通过卡扣或螺栓固定在所述外壳内侧； 所述外壳为钢材质。
3.根据权利要求1所述的救生舱，其特征在于， 救生舱还包括温度检测装置； 所述温度检测装置，用于检测救生舱内的温度及舱壁外侧巷道内的温度。
4.根据权利要求1所述的救生舱，其特征在于， 救生舱还包括支撑脚、导热体； 所述支撑脚，固定在所述外壳的底板外侧下方； 所述导热体，安置在所述外壳的底部，导热体顶面同所述外壳的底板外侧贴合，导热体底面与地面贴合。
5.根据权利要求1所述的救生舱，其特征在于， 所述外壳的底板内侧无隔热板或为可拆装隔热板安装区； 所述外壳的顶板、侧板内侧中间的区域为可拆装隔热板安装区； 所述外壳的顶板、侧板内侧周边的区域固定有不可拆装隔热板。
6.根据权利要求1所述的救生舱，其特征在于， 所述舱壁，还包括软性隔热层； 所述软性隔热层，可拆装地固定于所述隔热板内侧。
7.根据权利要求6所述的救生舱，其特征在于， 所述软性隔热层，通过挂钩悬挂或魔术贴粘附可拆装地固定于所述隔热板内侧。
8.根据权利要求1所述的救生舱，其特征在于， 所述外壳，外侧覆盖有热辐射反射层； 所述热辐射反射层，能反射高于设定温度的物体发出的电磁波。
9.根据权利要求8所述的救生舱，其特征在于， 所述设定温度，大于等于35°C并且小于等于37°C。
10.根据权利要求1所述的救生舱，其特征在于， 所述舱壁，其侧壁上设置有一换气入孔、一换气出孔、一换气入孔门、一换气出孔门； 所述换气入孔门，用于打开或封闭所述换气入孔； 所述一换气出孔门，用于打开或封闭所述换气出孔。
11.根据权利要求10所述的救生舱，其特征在于， 所述救生舱，还包括外部环境有毒气体检测装置； 所述外部环境有毒气体检测装置，用于检测确认舱壁外的巷道空气是否有毒气成分； 所述换气入孔，连通舱壁外侧巷道。
12.根据权利要求10所述的救生舱，其特征在于， 所述救生舱，还包括毒气过滤装置； 所述换气入孔，连通舱壁外侧巷道； 所述毒气过滤装置，设置在所述换气入孔处。
13.根据权利要求10所述的救生舱，其特征在于， 所述换气入孔，通过管道连通矿井压风系统送入的空气。
14.根据权利要求10所述的救生舱，其特征在于， 所述换气入孔，位于所述舱壁侧壁的下部； 所述换气出孔，位于所述舱壁侧壁的上部。
15.根据权利要求10所述的救生舱，其特征在于， 所述救生舱，还包括排气扇； 所述排气扇，设置于所述换气出孔处的救生舱内。
16.根据权利要求10所述的救生舱，其特征在于， 所述救生舱，包括换热器； 所述换热器，其腔体的下端连通所述换气入孔，上端连通所述换气出孔。
17.根据权利要求16所述的救生舱，其特征在于， 所述救生舱，还包括排气扇； 所述排气扇，设置在所述换热器的腔体上端。
18.根据权利要求1所述的救生舱，其特征在于， 所述救生舱，还包括一个或多个热管； 所述热管，蒸发段暴露于救生舱内，冷凝段穿出所述外壳的底板，冷凝段用于嵌入矿井地面中。
【文档编号】E21F11/00GK104279001SQ201310280437
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2013年7月5日
【发明者】吕伟新, 陈晓东, 孙金磊 申请人:中国科学院上海高等研究院