CN103990237B - 矿用空气再生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种矿用救生舱内生活废气体化学转换反应设备，特别是一种矿用救生舱中利用人体呼出的二氧化碳气体通过设备再生为氧气的装置。一种矿用空气再生装置，所述的气室内底部设有双金属片组，双金属片组顶端连接有连杆，连杆上设有气门；气室底部开有底通气孔，顶部开有顶通气孔并在对应气门位置处开有顶排气孔；气室下端铰接有进气室，进气室一处开有进气通道；气室上端铰接有排气室，排气室顶端开有出气通道；进气室下端铰接有二氧化碳吸收剂、干燥剂模块，并通过不锈钢桶装外壳包裹安置；排气室上端铰接有二氧化碳吸收剂模块，亦通过不锈钢桶装外壳包裹安置，并在二氧化碳吸收剂模块上端顶部设有冷却单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿用救生舱内生活废气体化学转换反应设备，特别是一种矿用救生舱中利用人体呼出的二氧化碳气体通过设备再生为氧气的装置。
背景技术
矿用救生舱基于它的工作环境，具有良好的封闭性、牢固性、隔热性、保温性、防水性、防腐蚀性、耐压性等，通常为钢、合金等坚固材料制成。 而且舱内有人生存所需的水、食物、空气、以及通讯设施。它是人们为万一发生矿难时提供给遇险矿工的避险场所，因此舱内需要预先储备大量的氧气。而储备有大量氧气的设备一般为：一些各种结构的空气再生装置。
空气再生装置：吸收二氧化碳，放出氧气，供人员正常呼吸的装置。又称氧气再生装置。用于人员掩蔽工事及各种与大气隔绝的密闭环境，恢复空气组分，达到相应的卫生标准。目前有对流式、鼓风式和内循环空气再生系统三种类型。
①.对流式空气再生装置。使用时将超氧化物再生药板放入，利用空气自然对流的作用，使污浊空气从下部气孔进入，再生药板上的药剂与二氧化碳、水蒸气发生化学反应，放出氧气和热量，含氧热空气从上部气孔逸出。
②.鼓风式空气再生装置。是利用小型通风机将密闭空间内的污浊空气抽入再生装置，与药剂产生化学反应，达到空气再生的目的。
③.内循环空气再生系统。由二氧化碳吸收罐与氧气钢瓶等组成，利用动力将污浊空气抽入吸收罐，除去二氧化碳，用氧气钢瓶等向气流中补充氧气，使空气组分得到恢复后，再送回密闭空间。在缺少空气再生装置的情况下，可直接铺放超氧化物再生药剂，或采取各种措施供氧并消除二氧化碳等。
上述空气再生系统都存在着一定的弊端：对流式空气再生装置及内循环空气再生系统因其反应释放氧气的速度完全是由内部对流所影响控制，故氧气的产生量不易得到较好的控制；鼓风式空气再生装置，因组成结构中有鼓风电机故需要额外的电源输入，显然增加了装置累赘。
发明内容
本发明的目的是提供一种矿用空气再生装置，该种装置能集合目前对流式、鼓风式和内循环空气再生系统优点，去除一些弊端。从而制成一种能够具有无需额外电源供电、产氧量易控制、即开即用，用完即抛、装置产氧密度大的矿用空气再生装置。
为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：一种矿用空气再生装置，其主要包括：进气通道、双金属片组、连杆、顶通气孔、顶排气孔、出气通道、气门、气室、底通气孔、进气室、排气室、进气口、二氧化碳吸收剂、干燥剂、热动力机构、超氧化钾药饼、出气口、冷却单元、不锈钢桶状外壳、出气段、反应段、进气段，
所述的气室内底部设有双金属片组，双金属片组顶端连接有连杆，连杆上设有气门；气室底部开有底通气孔，顶部开有顶通气孔并在对应气门位置处开有顶排气孔；
气室下端铰接有进气室，进气室一处开有进气通道；气室上端铰接有排气室，排气室顶端开有出气通道；
进气室下端铰接有二氧化碳吸收剂、干燥剂模块，并通过不锈钢桶装外壳包裹安置；
排气室上端铰接有二氧化碳吸收剂模块，亦通过不锈钢桶装外壳包裹安置，并在二氧化碳吸收剂模块上端顶部设有冷却单元。
所述的进气室、排气室内安置有超氧化钾药饼。
上述的超氧化钾药饼呈蜂窝状。
所述的不锈钢桶状外壳底端一处开有进气口，顶端一处开有出气口；壳体表面还设有漏气显示面板。
上述的热动力机构是由气室、双金属片组、连杆、气门、底通气孔、顶通气孔、顶排气孔所构成。
上述的冷却单元为水冷散热系统，并在其底端设有相变材料。
上述的不锈钢桶状外壳依次分为：进气段、反应段、出气段，每段设有密闭门；进气段底端和出气段顶端各设有旋紧式密封盖，并在两端口内设有铝箔密封纸；不锈钢桶装外壳一处还设有热变色材料显示面板。
上述的双金属片组为热敏材料。
本发明有益效果：结构简单、无需外接电源；反应产氧量随反应温度自动智能调整；超氧化钾反应药饼采用蜂窝式，大大加大的反应的接触面，从而提高了反应速率；通过相变材料和冷却单元的有机结合，遵循了降低反应温度，提高反应效率的原则。
附图说明
图1为本发明矿用空气再生装置的反应段剖面结构示意图。
图2为本发明矿用空气再生装置的超氧化钾药饼示意图。
图3为本发明矿用空气再生装置整体结构的剖面示意图。
图4为本发明矿用空气再生装置整体分段态结构的剖面示意图。
图中 1-进气通道，2-双金属片组，3-连杆，4-顶通气孔，5-顶排气孔，6-出气通道，7-气门，8-气室，9-底通气孔，10-进气室，11-排气室，12-进气口，13-二氧化碳吸收剂，14-干燥剂，15-热动力机构，16-超氧化钾药饼，17-出气口，18-冷却单元，19-不锈钢桶状外壳，20-出气段，21-反应段，22-进气段。
具体实施方式
下面结合附图1-4对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
实施例：一种矿用空气再生装置，其主要包括：进气通道1、双金属片组2、连杆3、顶通气孔4、顶排气孔5、出气通道6、气门7、气室8、底通气孔9、进气室10、排气室11、进气口12、二氧化碳吸收剂13、干燥剂14、热动力机构15、超氧化钾药饼16、出气口17、冷却单元18、不锈钢桶状外壳19、出气段20、反应段21、进气段22，
所述的气室8内底部设有双金属片组2，双金属片组2顶端连接有连杆3，连杆3上设有气门7；气室8底部开有底通气孔9，顶部开有顶通气孔4并在对应气门7位置处开有顶排气孔5；
气室8下端铰接有进气室10，进气室10一处开有进气通道1；气室8上端铰接有排气室11，排气室11顶端开有出气通道6；
进气室10下端铰接有二氧化碳吸收剂13、干燥剂14模块，并通过不锈钢桶装外壳19包裹安置；
排气室11上端铰接有二氧化碳吸收剂13模块，亦通过不锈钢桶装外壳19包裹安置，并在二氧化碳吸收剂13模块上端顶部设有冷却单元18。
所述的进气室10、排气室11内安置有超氧化钾药饼16。
所述的不锈钢桶状外壳19底端一处开有进气口12，顶端一处开有出气口17；壳体表面还设有漏气显示面板。
所述的超氧化钾药饼16呈蜂窝状。
所述的热动力机构15是由气室8、双金属片组2、连杆3、气门7、底通气孔9、顶通气孔4、顶排气孔5所构成。
所述的冷却单元18为水冷散热系统，并在其底端设有相变材料。
所述的不锈钢桶状外壳19依次分为：进气段22、反应段21、出气段20，每段设有密闭门；进气段22底端和出气段20顶端各设有旋紧式密封盖，并在两端口内设有铝箔密封纸；不锈钢桶装外壳19一处还设有热变色材料显示面板。
所述的双金属片组2为热敏材料。
下面对本发明整个使用过程进行一次说明：
从存储箱内取出设备，拧开进气段20底端和出气段22顶端上的密封盖，撕掉两端口上的铝箔密封纸，将其竖立在地方上工作。
此时由于空气对流，浑浊的空气会从进气口12吸入，依次经过二氧化碳吸收剂13、干燥剂14后通过进气通道1进入进气室10与超氧化钾药饼16发生反应，将二氧化碳转换为氧气，因该化学反应为放热反应，故当产生的氧气通过底通气孔9进入气室8时，其温度升高，而双金属片组2为热敏材料，故很容易产生变形；
因温度升高双金属片组2变形后产生向上的推力，此时通过连杆3推动气门7将顶排气孔5逐步堵塞，直至完全封闭。由于顶排气孔5逐步堵塞导致空气对流减弱，从而减缓了超氧化钾药饼16药饼与二氧化碳的反应。此原理与煤饼炉甚为相同。
经过气室10的反应，对流的空气通过顶通气孔4、顶排气孔5进入排气室11进行第二次反应，最终通过出气通道6排向出气段20，含氧量较高的空气通过二氧化碳吸收剂13再次吸收多余的二氧化碳，然后由出气口17排向室内空间供人们呼吸。
为了降低超氧化钾与二氧化碳的反应产热，在出气段20端口设有冷却单元18并在其下安置了相变材料，此设计大大降低了反应产热，不为室内密闭空间内的除湿降温系统增加负担。
因出气段20、反应段21、进气段22上设有密闭门，故当超氧化钾药饼16、二氧化碳吸收剂13、干燥剂14反应或者吸收殆尽时，可以打开密闭门将其取出放入新的反应物继续工作，废弃的反应物可以放一边，还会继续释放残余的氧气。
Claims (6)
1.矿用空气再生装置，其主要包括：进气通道（1）、双金属片组（2）、连杆（3）、顶通气孔（4）、顶排气孔（5）、出气通道（6）、气门（7）、气室（8）、底通气孔（9）、进气室（10）、排气室（11）、进气口（12）、二氧化碳吸收剂（13）、干燥剂（14）、热动力机构（15）、超氧化钾药饼（16）、出气口（17）、冷却单元（18）、不锈钢桶状外壳（19）、出气段（20）、反应段（21）、进气段（22），
其特征在于：气室（8）内底部设有双金属片组（2），双金属片组（2）顶端连接有连杆（3），连杆（3）上设有气门（7）；气室（8）底部开有底通气孔（9），顶部开有顶通气孔（4）并在对应气门（7）位置处开有顶排气孔（5）；
气室（8）下端铰接有进气室（10），进气室（10）一处开有进气通道（1）；气室（8）上端铰接有排气室（11），排气室（11）顶端开有出气通道（6）；
进气室（10）下端铰接有二氧化碳吸收剂（13）、干燥剂（14）模块，并通过不锈钢桶装外壳（19）包裹安置；
排气室（11）上端铰接有二氧化碳吸收剂（13）模块，亦通过不锈钢桶装外壳（19）包裹安置，并在二氧化碳吸收剂（13）模块上端顶部设有冷却单元（18）；
所述的进气室（10）、排气室（11）内安置有超氧化钾药饼（16）；
所述的不锈钢桶状外壳（19）底端一处开有进气口（12），顶端一处开有出气口（17）；壳体表面还设有漏气显示面板。
2.根据权利要求1所述的矿用空气再生装置，其特征在于所述的超氧化钾药饼（16）呈蜂窝状。
3.根据权利要求1所述的矿用空气再生装置，其特征在于所述的热动力机构（15）是由气室（8）、双金属片组（2）、连杆（3）、气门（7）、底通气孔（9）、顶通气孔（4）、顶排气孔（5）所构成。
4.根据权利要求1所述的矿用空气再生装置，其特征在于所述的冷却单元（18）为水冷散热系统，并在其底端设有相变材料。
5.根据权利要求1所述的矿用空气再生装置，其特征在于所述的不锈钢桶状外壳（19）依次分为：进气段（22）、反应段（21）、出气段（20），每段设有密闭门；进气段（22）底端和出气段（20）顶端各设有旋紧式密封盖，并在两端口内设有铝箔密封纸；不锈钢桶装外壳（19）一处还设有热变色材料显示面板。
6.根据权利要求1所述的矿用空气再生装置，其特征在于所述的双金属片组（2）为热敏材料。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhao Junxian Inventor after: Liu Zhiqiang Inventor after: Duan Longchen Inventor after: Hu Yule Inventor after: Hu Xinli Inventor after: Li Bo Inventor before: Jin Guoxin |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160629 Address after: 224200, No. five, No. nine, weft Road, Dongtai Economic Development Zone, Jiangsu, Yancheng City Applicant after: JIANGSU HEXIN PETROLEUM MACHINERY Co.,Ltd. Address before: 312030, room 1, building No. 415, Lantian city heart Plaza, Keqiao District, Shaoxing, Zhejiang, Keqiao Applicant before: Jin Guoxin |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Mine air regeneration device Effective date of registration: 20211222 Granted publication date: 20160831 Pledgee: Bank of China Limited Dongtai Branch Pledgor: JIANGSU HEXIN PETROLEUM MACHINERY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980015843 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20221215 Granted publication date: 20160831 Pledgee: Bank of China Limited Dongtai Branch Pledgor: JIANGSU HEXIN PETROLEUM MACHINERY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980015843 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Mine air regeneration device Effective date of registration: 20221219 Granted publication date: 20160831 Pledgee: Bank of China Limited Dongtai Branch Pledgor: JIANGSU HEXIN PETROLEUM MACHINERY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980027832 |