CN104697230A - 污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流保护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流保护系统，包括涡流管组件、气源控制阀、过滤脱水器、流量计、壳体，其中的气源控制阀通过依序设置在同一输气管线上的过滤脱水器、流量计、调压器与涡流管组件构成涡流分离源，其特征在于：所述涡流管组件的冷端的外侧依序设有消音器、增压器和输出接口，由其构成冷源气体输出源；所述涡流管组件的热端的外侧依序设有消音器和输出接口，由其构成热源气体输出源；同时，所述冷源气体输出源热源气体输出源分设在壳体内的低温仓和高温仓内，此外，所述调压器后的输气管线上分设有气源压力表和气源温度表，所述增压器配有冷排温度显示器，与增压器输出口相衔接的冷端输出接口内腔与外设的冷端气温度表和冷端气压力表相连接。

Description

污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流保护系统
技术领域
本发明涉及一种涡流管装置，尤其是一种污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流保护系统。
背景技术
涡流管是一种结构简单的能量分离装置，通常有涡流室、喷流通道、热管端、冷孔板、热端调节阀、冷端调节阀组成。该装置使进入涡流室高速旋转的高压流体在涡流管冷端成为低温流体排出，在涡流管热端成为高温流体。由于涡流管具有特殊的冷、热转化功能，并且又具没有任何污染的转化特性，因此已被广泛应用在工业领域、日常生活领域。据本申请人对涡流管应用技术的调研，目前利用涡流管冷热转换技术在工业和日常生活领域的应用主要体现在以下几个方面：
1、利用涡流管的原理设计成独立的制冷装置，或者与有关的设备结合在一起成为该设备的保护系统
利用涡流管的原理设计成独立的制冷装置并将其形成独立的产品，这在市场中已出现了一些产品。目前更广泛见到的是将涡流管与设备本体或相关的部件结合在一起，将压缩空气引导到涡流管中，产生的热气就地排放到环境里，产生的冷气被导入需要被冷却设备的内部空间，实现冷却设备或相应部件的目的。
2、利用涡流管的原理设计成简单的制冷装置达到对人体防护
被保护人员随身携带单根涡流管构成的贴身防护器件，通过管道将压缩气体引到涡流管，利用涡流管制冷制热效应，使当事人能在合适的工作环境中操作。当使用冷气时，便将产生的热气直接排放到所处环境里；使用热气时，便将产生的冷气直接排放到所处环境里。
这种具体应用于人体上的涡流管防护技术主要使用在以下两种工况环境中：
其一，在高温环境里作业时，采用便于作业人员携带的单根简易涡流管，引压缩空气到涡流管，把产生的热空气就地排放，产生的冷空气引入工作服内，作为人体防护；
其二，在低温环境里作业时，采用便于作业人员携带的单根简易涡流管，引压缩空气到涡流管，把产生的冷空气就地排放，产生的热空气引入工作服内，作为人体防护。
以上这两种用于人体防护的涡流管装置，虽然具有结构简单，使用方便的特点。但功能单一、制冷制热能力小(仅能满足单人需要)，而且将压缩空气直接引到作业人员随身携带的涡流管内，利用了部分冷气或热气，排放部分热气或冷气，但是存在以下弊端：
1)在热的环境里，虽然利用了涡流管产生的冷空气保证操作人员具有较为舒适的体感环境，但是涡流管产生的热空气被就地排放到周围环境，进一步恶化了所处环境。特别是在狭小或相对封闭空间，所排放热气产生的负面影响并没有得到应有的改善。
2)在冷的环境里，虽然利用了涡流管产生的热空气保证操作人员具有较为舒适的体感环境，但是涡流管产生的冷空气被就地排放到周围环境，进一步恶化了所处环境。特别是在狭小或相对封闭空间，所排放热气产生的负面影响并没有得到应有的改善。
3)将压缩气体直接引入操作者随身携带的涡流管，由于压缩空软气管在使用过程中因刮、拽、弯折等，可能会导致折断或松脱，带压力的软管一旦失去约束，会剧烈挥舞(俗称“耍龙”)，对作业人员和周边工具、仪器、设备造成严重伤害。输气软管断裂后，外部监控人员难以发现，对作业人员所面临的耍龙伤害和气体中断等危险难以及时发现，因此存在增加新危害因素和严重的使用安全性隐患。
因此，如何科学合理地利用涡流管技术，提出一种具有高度安全性、适用性更为广泛的、适用于污染及高温环境下的气体涡流保护系统，就成为该技术推广的一大课题。
发明内容
本发明的目的：旨在提出一种具有较高安全性和广泛适应性的气体涡流保护系统或装置。
这种污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流保护系统，包括涡流管组件16、气源控制阀1、过滤脱水器2、流量计3、壳体17，其中的气源控制阀1通过依序设置在同一输气管线上的过滤脱水器2、流量计3、调压器4与涡流管组件16构成涡流分离源，其特征在于：所述涡流管组件16的冷端的外侧依序设有消音器14、增压器13和输出接口11，由其构成冷源气体输出源；所述涡流管组件16的热端的外侧依序设有消音器14和输出接口11，由其构成热源气体输出源；同时，所述冷源气体输出源、热源气体输出源分设在壳体17内的低温仓12和高温仓15内，此外，所述调压器后的输气管线上分设有气源压力表7和气源温度表10，所述增压器13配有热排温度显示器8，与增压器输出口相衔接的冷端输出接口内腔与外设的冷端气温度表9和冷端气压力表6相连接。
所述的冷端输出接口内腔与外设的防冻防霜调控阀A相连接。
所述的低温仓12与外设的冷排温度调控阀5B相连接，并经冷排温度调控阀B另一接口与计量表3相连接。
所述的增压阀13与外设的气源调控阀C相连接，并经气源调控阀C另一接口与计量表3相衔接。
所述的输出接口11上设有报警汽笛D。
涡流保护系统还包括一通过输气软管与冷端输出接口11或热端输出接口11相衔接的防护服18；所述的防护服18由内、外两层织物面料和夹设在内外织物面料间的输气软管29构成，所述的软管以衣服背部的中轴线为对称中心展布，在衣摆的下部正中部位通过一服内输气三通28与外部快速锁气接头21连接，并又通过该服内输气三通28将气流分成左右两路分流，同时在展布的输气软管的肩腋下部位、颈圈部位和衣服下摆部位各对应设有排气连接口23、头部输气连接口24和软管排气连接口22；此外，在所述防护服18的肩部、前胸及颈部的衣服相应部位设有魔术贴粘接预留口25和胸前魔术贴粘接预留口27，并在肩部的接口上设有排气孔26。
所述的输气软管29上设有自动开闭型气口30。
根据以上技术方案提出的这种污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流保护系统，不仅保持了原涡流管分离功能，跳出了传统的一对一的固定配置应用领域。尤其将其设计成既具有气量调控、同时还能对输出的气体具有温度调控功能、报警功能的一体化装置。使其在实际应用中尤其适用于工况条件比较差的高温、低温或在设备内部进行机械安装、维修等领域推广使用。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为应用本发明的具体装置的结构布局示意图(剖视图)；
图3为图2的内部结构布局示意图(正面垂直剖视图)；
图4图2的内部结构布局示意图(水平向剖视俯视图)；
图5为用于本发明的涡流管结构示意图；
图6为用于本发明的涡流管结构示意图；
图7为用于本发明的涡流管结构示意图；
图8为用于本发明的涡流管结构示意图；
图9为用于本发明的涡流管结构示意图(配有增压器)；
图10为防护服的结构示意图；
图11为自动开闭型气口的结构示意图；
图12为防护服内设输气软管分布图。
图中：1-气源控制阀 2-过滤器 3-流量计 4-调压器 5-调控阀 6-冷端气压力表 7-气源压力表 8-热排气温度表 9-冷端气温度表 10-气源温度表 11-输出接口 12-低温仓 13-增压器 14-消音器 15-高温仓 16-涡流管组件 17-箱体 18-防护服 19-横向间隔板 20-纵向间隔板 21-快速锁气接头 22-软管排气连接口 23-排气连接口 24-头部输气连接口 25-魔术贴粘结预留口 26-排气孔 27-胸前魔术贴粘结预留口 28-服内输气三通 29-服内输气软管 30-自动开闭型气口 31-制冷、制热压缩气体入口32-调温压缩气体入口 33-增压导向芯 34-增压器壳 A-防冻防霜调控阀B-冷排温度调控阀 C-气源调控阀 D-报警汽笛。
具体实施方式
以下结合说明书附图进一步阐述本发明，并结合说明书附图给出本发明的实施例。
如图1所示的这种污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流保护系统，包括涡流管组件16、气源控制阀1、过滤脱水器2、流量计3、壳体17，其中的气源控制阀1通过依序设置在同一输气管线上的过滤脱水器2、流量计3、调压器4与涡流管组件16构成涡流分离源，其特征在于：所述涡流管组件16的冷端的外侧依序设有消音器14、增压器13和输出接口11，由其构成冷源气体输出源；所述涡流管组件16的热端的外侧依序设有消音器14和输出接口11，由其构成热源气体输出源；同时，所述冷源气体输出源、热源气体输出源分设在壳体17内的低温仓12和高温仓15内，此外，所述调压器后的输气管线上分设有气源压力表7和气源温度表10，所述增压器13配有热排温度显示器8，与增压器输出口相衔接的冷端输出接口内腔与外设的冷端气温度表9和冷端气压力表6相连接。
所述的冷端输出接口内腔与外设的防冻防霜调控阀A相连接。
所述的低温仓12与外设的冷排温度调控阀B相连接，并经冷排温度调控阀B另一接口与计量表3相连接。
所述的增压阀13与外设的气源调控阀C相连接，并经气源调控阀5C另一接口与计量表3相衔接。
所述的输出接口11上设有报警汽笛D。在实际运用中该报警汽笛D可以根据需要设置在冷热出气口的任意一个接口处使用，起到合理的报警作用。
图2-图4给出的是将这种污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流管保护系统设置在一个矩形箱体17内，构成一便于携带式装置时的内部空间布局结构示意图；其中图2为该携带式装置的正面透视图，图3为该装置的设备整体正面示意图(使用者的操作监控界面)。外部气流经过过滤脱水和切断阀门以后，经过机械式流量计3分别通过温度、压力和除霜调控处理和进入涡流管制冷中心。其中调温、增压、除霜采用气源压力。涡流管制冷中心的气源是需要按照实际需要，通过调压器调整气体压力，从而达到改变制冷效果和输出能力的目的。设于箱体17上部压力、温度显示仪表，均是用于集中显示该装置运行过程中相关压力、温度状态的，操作者操作各类调控阀，根据需要进行相应的调控。
图4为该装置的水平向剖面的俯视图(也可视为实际运行和维护这界面示意图)。外界压力气流经过过滤脱水、经过流量计之后分别通过温度、压力和除霜调控处理和进入涡流管制冷中心这四个不同的处理途径，显示了相互之间的衔接关系。
从这三幅图中可以看到实现本发明的这种污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流管保护系统，通过一垂直向设置的横向间隔板19将整个系统分割成两部分：在该装置的正面(间隔板的正面)面板上分布着流量计3、调压器4、过滤脱水器2、以及三个调控阀5A、5B、5C。箱体上半部分设着气源温度表10、冷端气温度表9、热排气温度表8、气源压力表7和冷端压力表6。同时从图4给出的水平向剖视图上可以看到：该便携式气体涡流管保护系统设置的横向间隔板19的内侧空间设置着涡流管组件16，该涡流管组件16的左、右两端的箱体边板上各设有一输出接口11，并在该间隔空间内另设有一垂直于涡流管组件16的纵向间隔板20，将安置涡流管组件16的内部空间间隔成低温仓12和高温仓15。安置在低温仓12内、与涡流管组件匹配的增压器13、消音器14以及涡流管组件16的高压气入口均通过各自的导管与对应的位于横向间隔板19外侧的相关构件连接组成可控的气流通道。
图5-8给出的是应用于本发明的涡流管组件16的几种不同的结构形式。
其中，图5给出的涡流管结构为单制热型设备用的涡流管，对热气温度进行补充调整的示意图(安装在制冷中心)通过向制热气体中轴向注入适量气源压力和温度气体，一方面降低制热气温度，另一方面轴向进入高压气源压缩气体，有增加流动效果，可以抵消增加气体造成的热气流速，甚至可以起到增加输送压力和输送距离的作用。
图6给出的也是一种涡流管结构为单制热型设备用的涡流管类型，属于图5结构的另一种表达形式。
图7、图8给出的是两种涡流管结构为单制冷型设备用的涡流管结构形式，安装在制冷中心。通过向冷气体中轴向注入适量气源压力和温度气体，一方面改变致冷气体输出温度，另一方面轴向引入高压气源的压缩气体，有增加气体流动的效果，可以抵消增加气体造成的冷气流速，甚至可以增加输送压力和输送距离。此两种结构的表达形式、作用原理基本相同。
图10给出的是配有增压器13后的涡流管结构及其原理。这种增压器为市购的间隙式增压器，它有一增压器壳34体及设置在可体内的增压导向芯33等构成。通过在普通涡流管16的气源输出端配置的增压器13，使经涡流处理的气流经过增压器13的增压导向的增压导向芯33的处的导向处理后，气流以特定的角度和流量高速喷射到下游管腔，利用气体物理学的分子夹带边际效应，在高速气流附近形成较大的真空吸附力，使得增压器13的上游的气体受到下游形成的负压作用而被抽入，并对下游气体形成挤压，在宏观上形成对流经增压器的气流形成增压输送效果。
涡流保护系统还包括一通过输气软管与冷端输出接口11或热端输出接口11相衔接的防护服18；所述的防护服18由内、外两层织物面料和夹设在内外织物面料间的输气软管29构成，所述的软管以衣服背部的中轴线为对称中心展布，在衣摆的下部正中部位通过一服内输气三通28与外部快速锁气接头21连接，并又通过该服内输气三通28将气流分成左右两路分流，同时在展布的输气软管的肩腋下部位、颈圈部位和衣服下摆部位各对应设有排气连接口23、头部输气连接口24和软管排气连接口22；此外，在所述防护服18的肩部、前胸及颈部的衣服相应部位设有魔术贴粘接预留口25和胸前魔术贴粘接预留口27，并在肩部的接口上设有排气孔26。
所述的输气软管29上设有自动开闭型气口30。
这种防护服18的工作原理如下：
在使用中，将防护服18经快速锁气接头21与上述便携式气体涡流管保护系统的冷端或热端输出接口连接后，所需气流即通过服内输气三通28进入服内输气软管29、达到全部管体内，同时还通过分布在相应部位的连接头，将温度适宜的气流同时送往操作者的袖部、头部等需要降温或者升温保温的部位，并在气体压力的作用下顶开自动开闭型气口30，使冷、热气体直接与穿着防护服的人体相接触，起到相应的保温护体作用。
根据以上技术方案提出的这种污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流保护系统，由于将目前使用的简单的随身携带的一对一涡流管制冷或制热结构，创建成一个携带式气体涡流管保护系统，不仅能广泛地适用于多种领域和恶劣的工况条件，消除了使用中很可能出现的安全隐患，而且据有良好的可控性；因此具有广泛的使用价值。
以上仅给出的仅是本技术方案的基本设计原理，任何利用本基本构思提出的相近技术均应该视为为本技术方案的拓展。

Claims (7)

1.一种污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流保护系统，包括涡流管组件(16)、气源控制阀(1)、过滤脱水器(2)、流量计(3)、壳体(17)，其中的气源控制阀(1)通过依序设置在同一输气管线上的过滤脱水器(2)、流量计(3)、调压器(4)与涡流管组件(16)构成涡流分离源，其特征在于：所述涡流管组件(16)的冷端的外侧依序设有消音器(14)、增压器(13)和输出接口(11)，由其构成冷源气体输出源；所述涡流管组件(16)的热端的外侧依序设有消音器(14)和输出接口(11)，由其构成热源气体输出源；同时，所述冷源气体输出源热源气体输出源分设在壳体(17)内的低温仓(12)和高温仓(16)内，此外，所述调压器后的输气管线上分设有气源压力表(7)和气源温度表(10)，所述增压器(13)配有冷排温度显示器(8)，与增压器输出口相衔接的冷端输出接口内腔与外设的冷端气温度表(9)和冷端气压力表相连接。
2.如权利要求1所述的污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流保护系统，其特征在于：所述的冷端输出接口内腔与外设的防冻防霜调控阀(A)相连接。
3.如权利要求1所述的污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流保护系统，其特征在于：所述的低温仓(12)与外设的冷排温度调控阀(B)相连接，并经冷排温度调控阀B另一接口与计量表3相连接。
4.如权利要求1所述的污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流保护系统，其特征在于：所述的增压阀(13)与外设的气源调控阀(C)相连接，并经气源调控阀(C)另一接口与计量表(3)相衔接。
5.如权利要求1所述的污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流保护系统，其特征在于：所述的输出接口11上设有报警汽笛(D)。
6.如权利要求1所述的污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流保护系统，其特征在于：涡流保护系统还包括一通过输气软管与冷端输出接口(11)或热锻输出接口(11)相衔接的防护服(18)；所述的防护服(18)由内、外两层织物面料和夹设在内外织物面料间的输气软管(29)构成，所述的输气软管以衣服背部的中轴线为对称中心展布，在衣摆的下部正中部位通过一服内输气三通(28)与外部快速锁气接头(21)连接，并又通过该服内输气三通(28)将气流分成左右两路分流，同时在展布的输气软管的肩腋下部位、颈圈部位和衣服下摆部位各对应设有排气连接口(23)、头部输气连接口(24)和软管排气连接口(22)。
7.如权利要求5所述的污染及高、低温环境下用的便携式气体涡流保护系统，其特征在于：所述的输气软管(29)上设有自动开闭型气口(30)。
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