CN102155768A - 非电式空气调节净化系统及方法 - Google Patents

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徐雷
周年勇
李俊
郑小漪
施红
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Abstract

本发明涉及一种非电式空气调节净化系统及方法，属密闭空间安全救生及环境控制领域。其特征在于：由设备舱和人员舱组成；其中设备舱内布置有提供能量源的高压气罐，人员舱内安装有位于同一壳体内的冷却除湿系统、饮水系统和空气净化系统；根据上述的非电式空气调节净化系统的空气调节及净化方法，其特征在于包括以下过程：高压气罐中的高压液化气体通过节流阀的节流进入冷却器制冷，后进入气动风机驱动风机转动；人员舱内的空气通过风机的负压作用流经冷却除湿系统、空气净化系统和氧气发生药板被冷却除湿、净化和生氧；上述冷却器产生冷凝水，利用接水盘经过滤水净化器流入集水箱；本发明结构简单、操作便捷、成本低、应用限制少，可靠性强。

Description

非电式空气调节净化系统及方法
技术领域
本发明涉及一种非电式空气调节净化系统及方法，属密闭空间安全救生及环境控制领域。
背景技术
根据世界各国对矿井事故的调查，在火灾、爆炸等事故发生现场瞬间受到伤害死亡的矿工只占事故伤亡人数的一部分，有相当一部分矿工都是因为在矿井透水或火灾、爆炸后不能及时升井或逃离高温、有毒有害气体现场，导致溺水、窒息或中毒死亡的。因此，各国都在大力建设矿井避难硐室和研制矿用救生舱，以便为矿井发生事故后无法及时撤离的矿工提供一个安全的密闭空间，对外能够抵御爆炸冲击、高温烟气，隔绝有毒有害气体，对内能为被困矿工提供氧气、食物和水，去除有毒有害气体，赢得较长的生存时间。同时，被困人员还能通过舱内通讯监测设备，引导外界救援。基于上述要求，避难室和救生舱抗压防爆等各项技术日趋成熟。目前适用于救生舱的空气调节的方式主要有蓄冰制冷和蓄电制冷等，其中蓄冰制冷方式的制冰设备故障率高，可靠性差，不利于长期使用，且净化设备的动力保持仍需要蓄电池来维持；蓄电制冷方式需要携带较大体积的防爆蓄电池，其成本昂贵，运行电流过大给防爆带来很大困难且制冷性能易受外界影响较大，不利于推广使用。同时由于救生舱等密闭空间相对较小，设计合理的各类设备结构日渐成为救生舱优化设计的关键性因素之一。
发明内容
本提供了一种结构简单、可靠性强适用于矿井、潜艇等密闭空间的非电式空气调节净化系统及方法。
一种非电式空气调节净化系统，其特征在于： 由设备舱和人员舱组成；其中设备舱内布置有高压气罐，人员舱内安装有位于同一设备壳体内的冷却除湿系统、空气净化系统和储水系统；
上述冷却除湿系统依次包括与设备舱内高压气罐相连的节流阀门、冷却器、气动风机、经过单向阀与外界相连的气动风机排气管；上述壳体上设置有位于冷却器后方的冷却器进风口，以及位于气动风机气流下游的气动风机出风口；
上述储水系统包括置于冷却器下方的接水盘、通过滤水净化器与接水盘相连的水箱；
上述空气净化系统包括位于气动风机气流上游的空气净化药箱和氧气发生药板, 上述壳体上还设有空气净化药箱进风口和氧气发生药板进风口。
根据上述的非电式空气调节净化系统，其特征在于：上述水箱设有水龙头。
根据上述的非电式空气调节净化系统，其特征在于：上述冷却器进风口、空气净化药箱进风口与氧气发生药板进风口可采用三个不同的进风口或其中两个或三个采用同一进风口。
根据上述的非电式空气调节净化系统，其特征在于：上述空气净化药箱和氧气发生药板在气体流动方向上为并联方式，即空气净化药箱和氧气发生药板在空间上不存在前后差异；或上述空气净化药箱和氧气发生药板在气体流动方向上为串联方式，即空气净化药箱和氧气发生药板在空间布置为一前一后方式。
根据上述的非电式空气调节净化系统，其特征在于：上述氧气发生药板为通过化学方式升氧的化学药剂板状物或帘状物，支撑或悬挂与设备壳体中。
根据上述的非电式空气调节净化系统，其特征在于：上述空气净化药箱为两个，分别置于设备壳体内左右上方；上述水箱为两个，分别置于设备壳体内左右下方；上述冷却器位于两个空气净化药箱之间；上述接水盘置于冷却器下方；氧气发生药板置于接水盘下方；气动风机位于空气净化药箱、冷却盘管、氧气发生药板前方。
根据上述的非电式空气调节净化系统的空气调节及净化方法，其特征在于包括以下过程：
高压气罐中的高压液化气体通过节流阀的节流进入冷却器进行制冷，后进入气动风机驱动风机转动，最后经过单向阀通过排气管排出；人员舱内的空气由于风机的负压作用经过冷却器进风口进入，流过冷却器被冷却，最后从气动风机出风口排出；
上述空气经过冷却器冷却后产生冷凝水，利用接水盘经过滤水净化器流入集水箱；
人员舱内的空气由于风机的负压作用经过空气净化药箱进风口，流经空气净化药箱，在空气净化药箱内进行净化，最后从气动风机出风口排出；
人员舱内的空气由于风机的负压作用经过氧气发生药板进风口，流经氧气发生药板，产生氧气从气动风机出风口排出。
本发明所述的密闭空间非电式空气调节净化系统及方法设计上满足军用环境控制要求，在常温下可有效去除二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、氮氧化物及人体代谢挥发性有机物等，不使用电力及其它外部能源，集制冷除湿、空气净化与供氧供水为一体，并可根据不同情况针对性的使用一体机单项功能，结构简单、操作便捷、体积小、成本低、应用限制少，可靠性强。
附图说明
图1为密闭空间非电式空气调节净化系统原理图；
图2为密闭空间非电式空气调节净化系统舱体布置图；
图3为密闭空间非电式空气调节净化系统正视图；
图4为密闭空间非电式空气调节净化系统剖视图。
图中的标号名称：1.设备舱；2.人员舱；3.高压气罐；4.设备壳体；5.节流阀门；6.冷却器；7.气动风机；8.单向阀；9.排气管；10.冷却器进风口；11.气动风机出风口；12.接水盘；13.滤水净化器；14.集水箱；15.空气净化药箱；16.氧气发生药板；17.空气净化药箱进风口；18.氧气发生药板进风口；19.饮用水龙头。
具体实施方式
如图1、图2与图3所示，本发明所述的一种非电式空气调节净化系统，包括设备舱1、人员舱2、高压气罐3、设备壳体4、节流阀门5、冷却器6、气动风机7、单向阀8、排气管9、冷却器进风口10、气动风机出风口11、接水盘12、滤水净化器13、集水箱14、空气净化药箱15、氧气发生药板16、空气净化药箱进风口17、氧气发生药板进风口18、饮用水龙头19。
系统工作前，在空气净化药箱15中分层填装净化材料以用来去除一氧化碳、人体代谢挥发性有机物以及二氧化碳、硫化氢等毒害气体。在氧气发生药板槽16上填装氧气发生药板或药帘。
打开与设备舱1中高压气罐3相连的节流阀5，高压液化气体通过节流阀的节流进入冷却器6制冷，后进入气动风机7驱动风机转动，最后经过单向阀8通过排气管9排出；人员舱2内的空气由于风机的负压作用经过冷却器进风口10进入，流过冷却器6被冷却，最后从气动风机出风口11排出；
上述空气经过冷却器6冷却后产生冷凝水，利用接水盘12收集冷凝水，冷凝水经过滤水净化器13，流入饮水箱14，供人员饮用；
人员舱2内的空气由于风机的负压作用还经过空气净化药箱进风口17，流经空气净化药箱15，在空气净化药箱内进行干燥、脱硫、一氧化碳吸收、二氧化碳吸收，最后从气动风机出风口11排出；
人员舱2内的空气由于风机的负压作用还经过氧气发生药板进风口18，流经氧气发生药板16，产生氧气从气动风机出风口11排出。氧气的浓度可以靠增减氧气发生药板的数量来控制，或控制风机的速度。
风量的控制可以通过控制节流阀的开度或者进风口出风口百叶窗的开度来控制。
本发明需配合防爆救生室温湿度及有害气体检测设备共同使用，根据救生室内温湿度高低调节节流阀门的开启度，根据救生室内毒害气体的浓度与氧气含量组合调节进风口与出风口的百叶通风量。
以上所述的实施例仅为本发明实施方式的一种，本领域的技术人员在净化结构优化，如改变净化箱、净化槽形式；在制冷除湿与净化生氧的组合优化，如更换组合顺序；以及对制冷工质与净化材料的更换，如选用液态二氧化碳、液氮、氟利昂制冷并驱动气动风机，选用钠石灰、分子筛、特质活性炭等其它净化材料等，只要其原理方式与本发明相同，均在本发明专利的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种非电式空气调节净化系统，其特征在于：
由设备舱（1）和人员舱（2）组成；其中设备舱内布置有高压气罐（3），人员舱内安装有位于同一设备壳体（4）内的冷却除湿系统、空气净化系统和储水系统；
上述冷却除湿系统依次包括与设备舱内高压气罐相连的节流阀门（5）、冷却器（6）、气动风机（7）、经过单向阀（8）与外界相连的气动风机排气管（9）；上述壳体上设置有位于冷却器后方的冷却器进风口（10），以及位于气动风机气流下游的气动风机出风口（11）；
上述储水系统包括置于冷却器下方的接水盘（12）、通过滤水净化器（13）与接水盘相连的水箱（14）；
上述空气净化系统包括位于气动风机气流上游的空气净化药箱（15）和氧气发生药板（16）, 上述壳体上还设有空气净化药箱进风口（17）和氧气发生药板进风口（18）。
2.根据权利要求1所述的非电式空气调节净化系统，其特征在于：上述水箱设有水龙头（19）。
3.根据权利要求1所述的非电式空气调节净化系统，其特征在于：上述冷却器进风口（10）、空气净化药箱进风口（17）与氧气发生药板进风口（18）可采用三个不同的进风口或其中两个或三个采用同一进风口。
4.根据权利要求1所述的非电式空气调节净化系统，其特征在于：上述空气净化药箱（15）和氧气发生药板（16）在气体流动方向上为并联方式，即空气净化药箱和氧气发生药板在空间上不存在前后差异；或上述空气净化药箱和氧气发生药板在气体流动方向上为串联方式，即空气净化药箱和氧气发生药板在空间布置为一前一后方式。
5.根据权利要求1所述的非电式空气调节净化系统，其特征在于：上述氧气发生药板为通过化学方式升氧的化学药剂板状物或帘状物，支撑或悬挂与设备壳体中。
6.根据权利要求1所述的非电式空气调节净化系统，其特征在于：上述空气净化药箱（15）为两个，分别置于设备壳体（4）内左右上方；上述水箱（14）为两个，分别置于设备壳体（4）内左右下方；上述冷却器（6）位于两个空气净化药箱（15）之间；上述接水盘（12）置于冷却器（6）下方；氧气发生药板（16）置于接水盘（12）下方；气动风机（7）位于空气净化药箱（15）、冷却盘管（6）、氧气发生药板（16）前方。
7.根据权利要求1所述的非电式空气调节净化系统的空气调节及净化方法，其特征在于包括以下过程：
高压气罐（3）中的高压液化气体通过节流阀（5）的节流进入冷却器（6）进行制冷，后进入气动风机（7）驱动风机转动，最后经过单向阀（8）通过排气管（9）排出；人员舱内的空气由于风机的负压作用经过冷却器进风口（10）进入，流过冷却器被冷却，最后从气动风机出风口（11）排出；
上述空气经过冷却器冷却后产生冷凝水，利用接水盘（12）经过滤水净化器（13）流入集水箱（14）；
人员舱内的空气由于风机的负压作用经过空气净化药箱进风口（17），流经空气净化药箱（15），在空气净化药箱内进行净化，最后从气动风机出风口（11）排出；
人员舱内的空气由于风机的负压作用经过氧气发生药板进风口（18），流经氧气发生药板（16），产生氧气从气动风机出风口（11）排出。
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