CN103362544A

CN103362544A - 紧急避险空间的氧烛供氧系统

Info

Publication number: CN103362544A
Application number: CN2013102962073A
Authority: CN
Inventors: 高娜; 栗婧; 金龙哲; 张峥
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2033-07-15
Also published as: CN103362544B

Abstract

本发明提供了一种适用于紧急避险空间的氧烛供氧系统，该系统由生氧部分、储氧放氧部分、监测控制部分组成。生氧部分包括反应容器和隔热外壳；储氧放氧部分包括承压容器，出气口，减压阀，压力表和消声器。监测控制部分包括氧气传感器，数据分析控制系统，出气控制阀门，启动装置。本发明实现对氧烛气体净化剂的有效利用；有效控制并延缓氧烛的热量散发，减轻有限空间的热负担；能够缓冲氧烛氧气的释放；可保证氧气在空间内的均匀释放；实现氧烛供氧系统的智能自动控制，解决了避险人员不会操作的问题；实现对氧烛的远程启动及单独控制，并可按自定的顺序启动使用氧烛，避免热量的集中。

Description

紧急避险空间的氧烛供氧系统

技术领域

本发明属于应急供氧技术领域，尤其涉及一种适用于紧急避险空间的氧烛供氧系统。

背景技术

矿难事故的多发给矿井生产和社会稳定带来严重的影响，引起各方的广泛重视。通过在井下设置紧急避险空间可有效提高被困遇险人员的生存几率。紧急避险空间除应抵御来自外部的爆炸、有害烟气、高温环境外，还应在其内部营造一适宜避险人员生存的环境。氧气是人类生存不可或缺的物质，避险空间内的氧气供应尤为重要，须设计为压风、氧气瓶、化学氧多级供氧系统。氧烛即为化学氧的一种。虽已有关于氧烛的相关研究，但将其应用于紧急避险空间还存在可进一步完善的方面。一、未实现氧烛供氧速率的控制，氧烛一经启动即放出全部氧气，中途不能自动停止，会造成产氧量不足或产氧量过剩，对人体健康带来一定影响，且氧气浓度过大极易引发火灾产生危险。二、氧烛在使用过程中产热量大且集中，虽然单个氧烛的放热可满足紧急避险空间的使用要求，但空间内往往需要较多的氧烛，大量氧烛的使用仍会给空间带来很大的热负荷。三、已有的对氧烛生成的有毒有害气体的净化方式，是在氧烛内直接加入气体净化剂，所使用的气体净化剂多为催化性质的净化剂，可多次反复使用，虽可以较有效地去除有害气体，但会随氧烛的使用而废弃，造成浪费。四、紧急避险人员往往对氧烛的操作不了解，且不知何时应启动氧烛，启动几个，这会影响氧烛在紧急时刻的有效使用。五、现有氧烛虽对气体净化，温度控制进行了一定的研究设计，但多是针对单个氧烛进行的，而为保证紧急避险空间在额定救援时间内的供氧，应放置大量氧烛，合理放置以避免热量集中，统一设计降低成本等问题都没有进行相关的研究。

发明内容

为了解决上述问题，本发明目的是提供一种实现对氧烛气体净化剂的有效利用；有效控制并延缓氧烛的热量散发，减轻有限空间的热负担；能够缓冲氧烛氧气的释放；可保证氧气在空间内的均匀释放；实现氧烛供氧系统的智能自动控制，解决了避险人员不会操作的问题的紧急避险空间的氧烛供氧系统。

本发明的技术方案为：紧急避险空间的氧烛供氧系统，其特征在于，该系统由生氧部分、储氧放氧部分、监测控制部分组成；

所述生氧部分包括反应容器、氧烛、气体过滤容器和隔热外壳；

所述储氧放氧部分包括承压容器，压力表，第一减压阀单向阀，出气口和消声器；

所述监测控制部分包括数据分析控制系统，启动装置，氧气传感器，出气控制阀门，气体流量计和第二减压阀单向阀；

其中，至少一个所述氧烛通过隔板设置在由耐高温材料制作而成的所述反应容器的内部，所述气体过滤容器设置在所述反应容器内部的顶端，所述反应容器的外侧为所述隔热外壳；所述承压容器的一端通过所述第一减压阀单向阀与所述反应容器的顶部联通，另一端通过压力表和第二减压阀单向阀与出气控制阀门联通，所述出气控制阀门通过管路与至少一个所述出气口联通，所述出气口设置所述消声器；所述气体流量计设置所述出气控制阀门与所述出气口之间的管路上；

所述氧气传感器分布在紧急避险空间的各个部分，实现对空间内氧气浓度的监测，并将实时数据传送至所述数据分析控制系统，所述数据分析控制系统与所述启动装置连接，所述启动装置通过导线与所述氧烛连接，实现对氧烛的控制，所述数据分析控制系统与所述出气控制阀门控制连接，所述数据分析控制系统与所述气体流量计连接，实现对各出气口氧气流量的控制。

进一步，所述气体过滤容器由从上到下依次开有通孔上盖、颗粒状气体净化剂、过滤耐火纤维纸、孔状隔板盖和开有通孔底板组成。

进一步，所述隔热外壳为夹套结构，夹套内添加吸热药剂，内壁布有保温隔热材料，能有效延缓氧烛释放热量的速率，防止大量热量的集中释放，减轻有限空间的热负担。

进一步，所述启动装置设置有手动按钮供人员在紧急情况下进行人工控制。

所述吸热药剂为Al₂(SO₄)₃·18H₂O或二氧化硅气凝胶。

本发明专利的有益效果在于：由于采用上述技术方案，该系统有效地利用了空间，解决大量氧烛在避险空间内的存放问题。通过在反应容器顶端设置过滤容器来代替在单个氧烛内直接放置气体净化剂，实现对气体净化剂更为有效的利用。通过在隔热外壳的夹套结构内放置吸热药剂，变单一的被动隔热为被动隔热与主动吸热相结合，更能有效控制并延缓氧烛的热量散发，防止大量热量的集中释放，减轻有限空间的热负担。储氧承压容器对氧气释放起到缓冲作用，增加了空间的安全性，且根据需要在空间多点布置出气口可保证氧气在空间内的均匀释放。监测控制部分的数据分析控制系统实现了氧烛供氧系统的智能自动控制，解决了紧急状况下避险人员不会操作的问题，同时设计的控制阀门，启动装置可保证紧急状态下的人工操作。启动装置实现对氧烛的远程启动及单独控制，并可按自定的顺序启动使用氧烛，避免热量的集中。

附图说明：

图1为本发明专利所描述的紧急避险空间氧烛供氧系统的结构示意图。

图中：

1、生氧部分，2、储氧放氧部分，3、监测控制部分，4、反应容器，5、隔热外壳，6、隔板，7、氧烛，8、气体过滤容器，9、孔状隔板，10、过滤耐火纤维纸，11、净化剂，12、保温隔热材料，13、吸热药剂，14、承压容器，15、压力表，16、第一减压阀单向阀，17、出气口，18、消声器，19、数据分析控制系统，20、导线，21、启动装置，22、氧气传感器，23、出气控制阀门，24、气体流量计，25、第二减压阀单向阀，26、上盖，27、底板，28、手动按钮。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明的技术方案做进一步说明。

如图1所示，本发明紧急避险空间的氧烛供氧系统，该系统由生氧部分1、储氧放氧部分2、监测控制部分3组成；

所述生氧部分1包括反应容器4、氧烛7、气体过滤容器8和隔热外壳5；

所述储氧放氧部分2包括承压容器14，压力表15，第一减压阀单向阀16，出气口17和消声器18；

所述监测控制部分3包括数据分析控制系统19，启动装置21，氧气传感器22，出气控制阀门23，气体流量计24和第二减压阀单向阀25；

其中，多个氧烛7通过隔板6设置在由耐高温材料制作而成的所述反应容器4内，气体过滤容器4设置在所述反应容器4内部的顶端，所述反应容器4的外侧为所述隔热外壳5，隔热外壳5为夹套结构，夹套内添加吸热药剂13，内壁布有保温隔热材料12，可有效延缓氧烛释放热量的速率，防止大量热量的集中释放，减轻有限空间的热负担；所述承压容器14的一端通过所述第一减压阀单向阀16与所述反应容器4的顶部联通，另一端通过压力表15、第二减压阀单向阀25、气体流量计24与出气控制阀门23联通，所述出气控制阀门23通过管路与至少一个所述出气口17联通，所述出气口17设置所述消声器18；所述气体流量计24设置所述出气控制阀门23与所述出气口17之间的管路上；

所述氧气传感器22分布在紧急避险空间的各个部分，实现对空间内氧气浓度的监测，并将实时数据传送至所述数据分析控制19系统，所述数据分析控制系统19与所述启动装置21连接，所述启动装置21通过导线20与所述氧烛7连接，实现对氧烛的控制，所述数据分析控制系统19与所述出气控制阀门23控制连接，所述数据分析控制系统19与所述气体流量计24连接，实现对各出气口氧气流量的控制。

所述气体过滤容器8由从上到下依次开有通孔上盖26、颗粒状气体净化剂11、过滤耐火纤维纸10、孔状隔板盖9和开有通孔底板27组成。

所述启动装置21设置有手动按钮28供人员在紧急情况下进行人工控制。本发明的工作原理是：当避险人员进入紧急避险空间后，氧烛供氧系统会随紧急避险空间的启动而启动，各个测点的氧气传感器22将监测到的数据不断传输到数据分析控制系统19，当数据分析控制系统19监测到空间内的氧气浓度低于所设定的标准，则数据分析控制系统发出信号给启动装置21和出气控制阀门23，控制启动装置21通过点火引线启动一个或多个氧烛7，氧烛7反应放出气体，在经过反应容器4顶部的气体过滤容器去除氧烛7生成气体中的有毒有害气体，较纯净的氧气通过单向减压阀16流入储氧承压容器14内；在氧烛控制系统所设定的流速控制下使氧气经消音器18消除噪音后，从各出气口17释放到空间，氧烛7反应过程中产生的大量热量对空间的影响，经隔热外壳5内部的隔热材料12及夹套结构内的吸热药剂13进行吸热处理，最大限度降低热量对空间的影响，如有关文献中介绍的Al₂(SO₄)₃·18H₂O或二氧化硅气凝胶，将被有效降低。当氧烛供氧系统的数据分析控制系统出现问题，可通过出气控制阀门及启动装置进行人工控制。

同时，气体流量计24氧气流量数据实时传送给数据分析控制系统19，数据分析控制系统19通过监测管路的氧气流量判断氧烛是否正常启动，是否需要再次启动氧烛7。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims

1.紧急避险空间的氧烛供氧系统，其特征在于，该系统由生氧部分（1）、储氧放氧部分（2）、监测控制部分（3）组成；

所述生氧部分（1）包括反应容器（4）、氧烛（7）、气体过滤容器（8）和隔热外壳（5）；

所述储氧放氧部分（2）包括承压容器（14），压力表（15），第一减压阀单向阀（16），出气口（17）和消声器（18）；

所述监测控制部分（3）包括数据分析控制系统（19），启动装置（21），氧气传感器（22），出气控制阀门（23），气体流量计（24）和第二减压阀单向阀（28）；

其中，至少一个所述氧烛（7）通过隔板（6）设置在由耐高温材料制作而成的所述反应容器（4）的内部，所述气体过滤容器（8）设置在所述反应容器（4）内部的顶端，所述反应容器（4）的外侧为所述隔热外壳（5）；所述承压容器（14）的一端通过所述第一减压阀单向阀（16）与所述反应容器（4）的顶部联通，另一端通过压力表（15）和第二减压阀单向阀（25）与出气控制阀门（23）联通，所述出气控制阀门（23）通过管路与至少一个所述出气口（17）联通，所述出气口（17）设置所述消声器（18）；所述气体流量计（24）设置所述出气控制阀门（23）与所述出气口（17）之间的管路上；

所述氧气传感器（22）分布在紧急避险空间的各个部分，实现对空间内氧气浓度的监测，并将实时数据传送至所述数据分析控制（19）系统，所述数据分析控制系统（19）与所述启动装置（21）连接，所述启动装置（21）通过导线（20）与所述氧烛（7）连接，实现对氧烛的控制，所述数据分析控制系统（19）与所述出气控制阀门（23）控制连接，所述数据分析控制系统（19）与所述气体流量计（24）连接，实现对各出气口氧气流量的控制。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气体过滤容器（8）由从上到下依次开有通孔上盖（26）、过滤耐火纤维纸（10）、颗粒状气体净化剂（11）、过滤耐火纤维纸（10）、孔状隔板盖（9）和开有通孔底板（27）组成。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述隔热外壳（5）为夹套结构，夹套内添加吸热药剂（13），内壁布有保温隔热材料（12），能有效延缓氧烛释放热量的速率，防止大量热量的集中释放，减轻有限空间的热负担。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述启动装置（21）设置有手动按钮（28）供人员在紧急情况下进行人工控制。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述吸热药剂（13）为Al₂(SO₄)₃·18H₂O或二氧化硅气凝胶。