CN102031989B - 一种无电力驱动生命保障装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无电力驱动生命保障装置，包括三个子系统：用于提供氧气的供氧子系统；用于对空气进行净化的二氧化碳/一氧化碳吸附子系统；用于控制温度和湿度的降温除湿子系统；其中供氧子系统通过氧气管道连接到降温除湿子系统，二氧化碳/一氧化碳吸附子系统通过通风管道连接到降温除湿子系统，降温除湿子系统利用氧气的动能和净化后空气的动能进行加强换热；本系统充分利用供氧子系统和二氧化碳/一氧化碳吸附子系统的无用功进行降温除湿系统的强制换热，从而使得系统可以在无电力供应条件下正常工作；降温除湿子系统采用制冷剂贮瓶代替压缩机、冷凝器，保证了系统在无电力供应条件下的正常工作。

Description

一种无电力驱动生命保障装置
技术领域
本发明涉及一种生命保障设备，属于避难救生领域。
背景技术
目前矿物开采主要集中在地下，由于矿井条件的复杂性，造成矿难事故无法完全避免。矿难事故的发生一般具有突然性和短暂性，很难及时将井下人员全部安全的送回地面，因此研制井下避难救生设备是解决矿难事故，减少人员伤亡的一个有效途径。
一般在矿难发生时，需提供井下人员暂时避难的场所。因此除了要求避难舱的坚固外，还需提供人在短期生存的基本条件。这些条件包括水供给、食物供给、氧气供给、舱内环境温度调节、湿度调节、一氧化碳、二氧化碳去除等。矿难发生时，尤其时煤矿井矿难，井下环境及其恶劣，避难舱与外界的物质交换基本隔绝，即避难舱无电、无物质交换以及无热传递。因此造成避难舱的生命保障系统工作成为难点。
目前，国外井下避难设备均具有一定的生命保障功能，不同的产品采用的方式有相同点也有不同点，但是其内部结构和实现方法均没有对外公开的技术资料。供氧方面，如美国Minearc公司采用高压氧进行供氧；而美国Strata公司采用高压空气供氧；一氧化碳、二氧化碳去除均采用专用洗涤剂吸收吸附；降温除湿方面，美国Minearc公司采用二氧化碳制冷剂的本质空调，但未有公开的技术资料。现有技术中的降温除湿系统一般采用闭式循环，通过压缩机、冷凝器等进行制冷，无法实现无电力驱动。国内相关产品正在研制中，详细情况未见报道。
发明内容
本发明的目的是解决井下避难舱内人的基本生命需求，即氧气供给、温度控制、湿度控制以及一氧化碳、二氧化碳去除的问题；在无电的条件下，为矿井避难舱提供短期的生命保障条件。
本发明提供了一种无电力驱动生命保障装置，包括三个子系统：用于提供氧气的供氧子系统；用于对空气进行净化的二氧化碳/一氧化碳吸附子系统；用于控制温度和湿度的降温除湿子系统；其中供氧子系统通过氧气管道连接到降温除湿子系统，二氧化碳/一氧化碳吸附子系统通过通风管道连接到降温除湿子系统，降温除湿子系统利用氧气的动能和净化后空气的动能进行加强换热；
所述降温除湿子系统包括制冷剂贮瓶、制冷剂入口管、截止阀、毛细管、蒸发器、手摇风机、通风管、制冷剂排除管，其中制冷剂入口管两端分别连接制冷剂贮瓶和截止阀，毛细管两端分别连接截止阀和蒸发器，制冷剂排除管与蒸发器连接，手摇风机通过通风管连接到蒸发器。制冷剂从制冷剂贮瓶进入制冷剂管路，通过截止阀进入毛细管，然后经节流进入蒸发器，由于制冷剂由液态转变为气态，同时迅速膨胀，产生大量的冷量，蒸发器逐渐冷却，吸收周围的热量，换热后的制冷剂经制冷剂排除管排除舱外；蒸发器的换热是用手摇风机进行鼓风，通过通风管进行强制通风换热。
所述供氧子系统包括：高压氧气瓶、减压器、低压氧压表、截止阀、流量计和气体管路，其中高压氧气瓶、减压器、低压氧压表、截止阀和流量计通过气体管路依次连接。
所述二氧化碳/一氧化碳吸附子系统包括：二氧化碳/一氧化碳吸附箱、手摇风机，其连接方式是通过通风管连接。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本系统将供氧子系统、降温除湿子系统和二氧化碳/一氧化碳吸附子系统三部分有机的结合起来，充分利用供氧子系统和二氧化碳/一氧化碳吸附子系统的无用功进行降温除湿系统的强制换热，从而使得系统可以在无电力供应条件下正常工作；降温除湿子系统采用制冷剂贮瓶代替压缩机、冷凝器，保证了系统在无电力供应条件下的正常工作。
附图说明
图1为本发明所述装置的一个实施例的供氧子系统结构图；
图2为本发明所述装置的一个实施例的降温除湿子系统结构图；
图3为本发明所述装置的一个实施例的二氧化碳/一氧化碳吸附子系统结构图；
图4为本发明所述装置的一个实施例的主视图；
图5为本发明所述装置的一个实施例的侧视图。
图中：高压氧气瓶1，冷凝水管2，氧气减压器3，冷凝水槽4，蒸发器5，蒸发器壳体6，温度计7，氧气流量计8，低压氧压表9，手动截止阀10，控制面板11，毛细管12，手动截止阀13，制冷剂入口管14，制冷剂排除管15，手摇风机固定座16，同定架17，制冷剂贮瓶18，截止阀19，二氧化碳/一氧化碳吸附箱20，手摇风机21，通风管22。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明所述装置的优选实施方式。
附图1至附图5为实现本发明的一个具体的无电力驱动生命保障装置，整个装置包括三个子系统：供氧子系统、降温除湿控制子系统和二氧化碳/一氧化碳吸附子系统。
供氧子系统如图1所示，主要包括：高压氧气瓶1、减压器2、低压氧压表9、截止阀10和流量计8等组成，其连接方式是依靠气体管路连接。
降温除湿子系统如图2所示，主要包括：制冷剂贮瓶18、截止阀19、制冷剂入口管14、手动截止阀13、毛细管12、蒸发器5、蒸发器壳体6，手摇风机21，通风管22等组成，其连接方式是依靠制冷剂管路连接。
二氧化碳/一氧化碳吸附子系统如图3所示，主要包括：二氧化碳/一氧化碳吸附箱20、手摇风机21。其连接方式是通过通风管连接。
图4和图5为该无电力驱动生命保障装置整体结构的主视图和侧视图。三个子系统的连接管路均集中在控制面板11上固定，其中供氧子系统的出口送至蒸发器5的后面，出气口对准蒸发器；降温除湿子系统和二氧化碳/一氧化碳吸附子系统共用一个气动风机和通风管，通风管未端设置在蒸发器后面。
蒸发器主要由蒸发器本体，冷凝水槽4和蒸发器壳体组成。蒸发器本体为φ8的铜管上加装0.2mm翅片，加工方式与普通蒸发器相同，蒸发器的换热面积根据设计要求选取。冷凝水槽主要是收集蒸发器掉落的冷凝水，其形状为槽型，位置设置在蒸发器底部。蒸发器壳体主要是固定蒸发器本体、冷凝水槽以及控制通风流向，其外形各异。
控制面板11为系统供氧管路控制和制冷剂管路控制区，控制面板上如附图所示安装温度计7，氧气流量计8，低压氧压表9，手动截止阀10，毛细管12，手动截止阀13。
固定架17主要功能为安装系统各部件，防止氧气瓶倾倒。
毛细管12为内径0.7mm的不锈钢管。
本实施例所实现的无电力驱动生命保障装置的使用方法为：
供氧部分：采用高压氧气瓶1存贮，使用时开启氧气减压器3，开启手动截止阀10，氧气通过自身压力向外排放，通过管路进入流量计8，再进入蒸发器壳体6，氧气口直接对准蒸发器5的外表面喷出，进行蒸发器的强制换热。氧气的流量控制是通过截止阀12和流量计8实现。
降温除湿部分：工作时开启截止阀13，截止阀19为常开状态(为工艺阀)，制冷剂从制冷剂(液态)贮瓶18，经过截止阀19、制冷剂入口管14、截止阀13，进入毛细管12，然后经节流(制冷迅速气化)进入蒸发器5，由于制冷剂由液态转变为气态，同时迅速膨胀，产生大量的冷量，蒸发器5逐渐冷却，吸收周围的热量，换热后的制冷剂经制冷剂排除管15排除舱外。当蒸发器5冷却的同时，蒸发器表面会产生冷凝水珠或结霜，当温度升高时，蒸发器表面的霜会融化为水，由于重量的影响会落入冷凝水槽4中，然后经冷凝水管2收集。蒸发器5的换热采用高压氧气喷射强制换热和强制通风换热两种模式。当高压氧气喷射强制换热不足时，用手摇风机21进行鼓风，通过通风管22，进行强制通风换热。降温除湿的控制是依靠温度计7和手动截止阀13实现。

Claims (1)

1.一种无电力驱动生命保障装置,包括三个子系统：用于提供氧气的供氧子系统；用于对空气进行净化的二氧化碳/一氧化碳吸附子系统；用于控制温度和湿度的降温除湿子系统；
所述供氧子系统包括：高压氧气瓶（1）、减压器（2）、低压氧压表（9）、截止阀（10）、流量计（8）和气体管路，其中高压氧气瓶（1）、减压器（2）、低压氧压表（9）、截止阀（10）和流量计（8）通过气体管路依次连接；
所述二氧化碳/一氧化碳吸附子系统包括：二氧化碳/一氧化碳吸附箱（20）、手摇风机（21），其连接方式是通过通风管连接；
所述降温除湿子系统包括制冷剂贮瓶（18）、制冷剂入口管（14）、截止阀（13）、毛细管（12）、蒸发器（5）、手摇风机（21）、通风管（22）、制冷剂排除管（15），其中制冷剂入口管（14）两端分别连接制冷剂贮瓶（18）和截止阀（13），毛细管（12）两端分别连接截止阀（13）和蒸发器（5），制冷剂排除管（15）与蒸发器（5）连接，手摇风机（21）通过通风管（22）连接到蒸发器（5）；
其特征在于：供氧子系统通过氧气管道连接到降温除湿子系统，二氧化碳/一氧化碳吸附子系统通过通风管道（22）连接到降温除湿子系统，供氧子系统的出口送至蒸发器（5）的后面，出气口对准蒸发器（5）；降温除湿子系统和二氧化碳/一氧化碳吸附子系统共用一个手摇风机（21）和通风管（22），通风管（22）末端设置在蒸发器（5）后面，降温除湿子系统利用氧气的动能和净化后空气的动能进行加强换热。
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