CN107475080A - 一种用于空间站或星际飞船的厌氧生物消解器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航天生命保障技术领域，特别涉及一种用于空间站或星际飞船的厌氧生物消解器。它主要用于空间站或星际飞船等长时间载人航天活动中乘员排泄物的厌氧处理，能够有效缩减体积、提高稳定性、降低贮存风险。该消解器由厌氧反应袋1、贮存袋2、排泄物收集袋3和排气单元4组成。厌氧反应袋1为厌氧发酵提供反应场所；贮存袋2用于收集发酵后产物并长期稳定贮存；排泄物收集袋3用于收集航天员排泄物；排气单元4用于排出发酵反应产生的气体，并且辅助从排泄物收集袋3进料以及将发酵后产物收入贮存袋2。整个消解器设计精巧，实用性强，占用体积小，不仅可以为空间站或星际飞船节省宝贵空间，更大程度减少了安全隐患，还能为空间站栽培植物提供生长基质。

Description

一种用于空间站或星际飞船的厌氧生物消解器
技术领域
本发明专利属于航天生命保障技术领域，特别涉及一种用于空间站或星际飞船的厌氧生物消解器。它主要用于空间站或星际飞船等长时间载人航天活动中乘员排泄物的厌氧处理，能够有效缩减体积、提高稳定性、降低贮存风险。整个消解器设计精巧，实用性强，占用体积小，不仅可以为空间站或星际飞船节省宝贵空间，更大程度减少了安全隐患，还能为空间站栽培植物提供生长基质。
背景技术
空间站内航天员排泄物处理一直是航天生命保障技术领域的难题，不当的处理方式可能会侵占空间站或星际飞船内有限的空间，物料保存不当导致收集装置破损还会污染空气和水，危害航天员的身体健康，甚至危及生命。长期的空间飞行中，航天员会产生大量排泄物，由于不能直接丢弃到太空中，这些排泄物会被贮存起来，占用大量空间；更为严重的是，如果出现包装破损等现象后果不堪设想。如何在空间站或星际飞船上妥善处理这些排泄物，有效缩减体积，并让其长期维持稳定状态是亟待解决的问题。
利用微生物厌氧发酵可有效处理人类排泄物与日常可降解废弃物，不仅能减小所占体积，还能形成较为稳定的产物，厌氧发酵在地面上应用广泛，技术也相当成熟。将厌氧发酵应用到空间站或星际飞船中的排泄物处理上定能发挥巨大的效果。
发明内容
本发明的目的是提出一种占用空间小，可随意放置，功能齐全，操作简便，设计精巧的针对空间站或星际飞船的厌氧生物消解器。
为实现以上目的，设计发明了此厌氧生物消解器，主体包括厌氧反应袋()1、贮存袋(2)、排泄物收集袋(3)和排气单元(4)组成。其特征在于排泄物收集袋(3) 中的排泄物转移入厌氧反应袋(1)中进行厌氧发酵，发酵后产物可移入贮存袋(2) 保存，排气单元(4)可以用于排出反应产生的气体，辅助排泄物与反应后产物的转移，以及对反应袋中的物料进行搅拌。该发明特征在于可有效利用不规则形状空间，能有效缩减排泄物体积，贮存安全性高。
所述厌氧反应袋(1)、贮存袋(2)和排泄物收集袋(3)上均安装有球阀开关(10) 和多功能密封接口(11)。厌氧反应袋(1)还包括高强度软质不透膜(5)、软质透气不透液内膜(6)和鼓气接口(7)。贮存袋(2)还包括高强度软质不透膜(5)、硬质可分离式外壳(8)组成，硬质外壳(8)上安有单向阀(9)。排泄物收集袋(3)还包括软质透气不透液内膜(6)和硬质外壳(12)。排气单元(4)包括抽吸泵(13)、中间气罐(14)、6 个阀门(15)和单向阀(9)。
所述厌氧反应袋(1)可根据加入物料多少调整体积，形状也可随便变换，可有效利用空间站内空间；在厌氧反应袋(1)上安装有多个鼓气接口(7)，鼓气接口 (7)直接连接到软质透气不透液内膜(6)上，排气单元(4)提供的气体可直接进入反应袋内部，利用气流对物料进行搅拌；软质透气不透液内膜(6)与高强度软质不透膜(5)之间有微小空间，可容许反应产生的甲烷等气体进入；排气单元(4)连接到厌氧反应袋(1)的高强度软质不透膜上，有利于排出气体。
所述贮存袋(2)可以长期保存反应后的稳定产物；在装入反应后产物时，利用排气单元(4)的抽吸软管(17)对硬质可分离式外壳(8)抽真空，利用负压将产物收集到贮存袋(2)中，单向阀(9)可防止气体倒流。所述硬质可分离式外壳(8)可重复利用，由上下两个半球结合而成，抽真空时可以密封连接，反应产物装入贮存袋(2)后，将上下两个半球拆开，即可取下贮存袋。
所述排泄物收集袋(3)可以连接到太空马桶上，连接硬质外壳(12)上的软管接口(16)抽吸即可辅助收集排泄物；需要将排泄物转移到厌氧反应袋(1)时，排气单元(4)中的鼓气软管(18)连接到软管接口(16)即可，利用气压完成排泄物的转移。
所述排气单元(4)利用抽吸泵(13)、中间气罐(14)和6个阀门(15)的配合可完成抽吸、鼓气、向外太空排气等多项功能，可以辅助排泄物收集与转移、反应后产物的转移、反应中的气体搅拌以及厌氧反应袋(1)不用状态下的压缩等。
所述厌氧反应袋(1)上的多功能密封接口(11)可密封连接到贮存袋(2)和排泄物收集袋(3)上的多功能密封接口(11)上，开启球阀开关(10)可进行物料转移，关闭后物料不会遗撒出来。
本发明的优点在于：
1.本发明中反应袋形状可变，占用体积小，可适应任何空间。
2.本发明中反应后产物较为稳定，不易出现涨包等现象，且贮存袋也可变换形状，可适应任何贮存空间。
3.本发明中反应袋内外膜之间有微小空间，有利于气体的排出。
4.本发明中排气单元由抽吸泵、中间气罐与多个阀门构成，结构简单，维护方便，且可实现多种功能。
5.本发明中加入多个单向阀，有效节约能源，更减少了气体污染的可能
6.本发明中利用球阀开关和密封接口实现部件的无缝接合，操作方便，安全可靠。
附图说明
图1：本发明组成部件示意图；
图2：本发明厌氧反应袋与排气单元的示意图；
图3：本发明贮存袋与排泄物收集袋的示意图；
图中：
1-厌氧反应袋 2-贮存袋 3-排泄物收集袋 4-排气单元
5-高强度软质不透膜 6-软质透气不透液内膜 7-鼓气接口
8-硬质可分离式外壳 9-单向阀 10-球阀开关 11-多功能密封接口
12-硬质外壳 13-抽吸泵 14-中间气罐 15-阀门 16-软管接口
17-抽吸软管 18-鼓气软管
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。
根据图1、2所示，本发明厌氧生物消解器，主体包括厌氧反应袋(1)、贮存袋(2)、排泄物收集袋(3)和排气单元(4)组成。排泄物收集袋(3)中的排泄物转移入厌氧反应袋(1中进行厌氧发酵，发酵后产物可移入贮存袋(2)保存，排气单元(4) 可以用于排出反应产生的气体，辅助排泄物与反应后产物的转移，以及对反应袋中的物料进行搅拌。该发明可有效利用不规则形状空间，能有效缩减排泄物体积，贮存安全性高。
厌氧反应袋(1)、贮存袋(2)和排泄物收集袋(3)上均安装有球阀开关(10)和多功能密封接口(11)。厌氧反应袋(1)还包括高强度软质不透膜(5)、软质透气不透液内膜(6)和鼓气接口(7)。贮存袋(2)还包括高强度软质不透膜(5)、硬质可分离式外壳(8)组成，硬质外壳(8)上安有单向阀(9)。排泄物收集袋(3)还包括软质透气不透液内膜(6)和硬质外壳(12)。排气单元(4)包括抽吸泵(13)、中间气罐(14)、6个阀门(15)和单向阀(9)。
厌氧反应袋(1)可根据加入物料多少调整体积，形状也可随便变换，可有效利用空间站内空间；在厌氧反应袋(1)上安装有多个鼓气接口(7)，鼓气接口(7)直接连接到软质透气不透液内膜(6)上，排气单元(4)提供的气体可直接进入反应袋内部，利用气流对物料进行搅拌；软质透气不透液内膜(6)与高强度软质不透膜 (5)之间有微小空间，可容许反应产生的甲烷等气体进入；排气单元(4)连接到厌氧反应袋(1)的高强度软质不透膜上，有利于排出气体。
贮存袋(2)可以长期保存反应后的稳定产物；在装入反应后产物时，利用排气单元(4)的抽吸软管(17)对硬质可分离式外壳(8)抽真空，利用负压将产物收集到贮存袋(2)中，单向阀(9)可防止气体倒流。硬质可分离式外壳(8)可重复利用，由上下两个半球结合而成，抽真空时可以密封连接，反应产物装入贮存袋(2)后，将上下两个半球拆开，即可取下贮存袋。
排泄物收集袋(3)可以连接到太空马桶上，连接硬质外壳(12)上的软管接口 (16)抽吸即可辅助收集排泄物；需要将排泄物转移到厌氧反应袋(1时，排气单元 (4)中的鼓气软管(18)连接到软管接口(16)即可，利用气压完成排泄物的转移。
排气单元(4)利用抽吸泵(13)、中间气罐(14)和6个阀门(15)的配合可完成抽吸、鼓气、向外太空排气等多项功能，可以辅助排泄物收集与转移、反应后产物的转移、反应中的气体搅拌以及厌氧反应袋(1)不用状态下的压缩等。
厌氧反应袋(1)上的多功能密封接口(11)可密封连接到贮存袋(2)和排泄物收集袋(3)上的多功能密封接口(11)上，开启球阀开关(10)可进行物料转移，关闭后物料不会遗撒出来。
总体来说，厌氧反应袋(1)为厌氧发酵提供反应场所；贮存袋(2)用于收集发酵后产物并长期稳定贮存；排泄物收集袋(3)用于收集航天员排泄物；排气单元 (4)用于排出发酵反应产生的气体，并且辅助从排泄物收集袋(3)进料以及将发酵后产物收入贮存袋(2)等。

Claims (6)

1.一种用于空间站或星际飞船的厌氧生物消解器，由厌氧反应袋(1)、贮存袋(2)、排泄物收集袋(3)和排气单元(4)组成。其特征在于排泄物收集袋(3)中的排泄物转移入厌氧反应袋(1)中进行厌氧发酵，发酵后产物可移入贮存袋(2)保存，排气单元(4)可以用于排出反应产生的气体，辅助排泄物与反应后产物的转移，以及对反应袋中的物料进行搅拌。厌氧反应袋(1)、贮存袋(2)和排泄物收集袋(3)上均安装有球阀开关(10)和多功能密封接口(11)。厌氧反应袋(1)还包括高强度软质不透膜(5)、软质透气不透液内膜(6)和鼓气接口(7)。贮存袋(2)还包括高强度软质不透膜(5)、硬质可分离式外壳(8)组成，硬质可分离式外壳(8)上安有单向阀(9)。排泄物收集袋(3)还包括软质透气不透液内膜(6)和硬质外壳(12)，硬质外壳(12)上有软管接口(16)。排气单元(4)包括抽吸泵(13)、中间气罐(14)、6个阀门(15)、单向阀(9)、抽吸软管和鼓气软管(18)。
2.如权利要求1所述的一种用于空间站或星际飞船的厌氧生物消解器，其特征在于厌氧反应袋(1)可根据加入物料多少调整体积，形状也可随便变换，可有效利用空间站内空间，鼓气接口(7)可与排气单元(4)连接，用于鼓气搅拌物料；软质透气不透液内膜(6)与高强度软质不透膜(5)之间有微小空间，可容许气体进入，再利用排气单元(4)排出。
3.如权利要求1所述的一种用于空间站或星际飞船的厌氧生物消解器，其特征在于贮存袋(2)可以长期保存反应后的稳定产物，在装入反应后产物时，利用排气单元(4)对硬质可分离式外壳(8)抽真空，利用负压将产物收集到贮存袋(2)中，单向阀(9)可防止气体倒流。
4.如权利要求1所述的一种用于空间站或星际飞船的厌氧生物消解器，其特征在于排泄物收集袋(3)可以连接到太空马桶上，收集排泄物后再连接到厌氧反应袋(1)上，从而完成排泄物的收集与转移，硬质外壳(12)与排气单元(4)连接用于辅助收集与转移排泄物。
5.如权利要求1所述的一种用于空间站或星际飞船的厌氧生物消解器，其特征在于排气单元(4)利用抽吸泵(13)、中间气罐(14)和6个阀门(15)的配合可完成抽吸、鼓气、向外太空排气等多项功能。
6.如权利要求1所述的一种用于空间站或星际飞船的厌氧生物消解器，其特征在于厌氧反应袋(1)上的多功能密封接口(11)可密封连接到贮存袋(2)和排泄物收集袋(3)上的多功能密封接口(11)上，开启球阀开关(10)可进行物料转移，关闭后物料不会遗撒出来。
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