CN108488011A - 车用供气系统和特种消防车 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种车用供气系统，包括液氮罐、液氧罐、输送管道、气化装置，所述气化装置设置在所述输送管道上，所述输送管道的输入端通过两条输入支路分别与液氮罐和液氧罐连接，所述输送管道的输出端连接驾驶室和/或发动机进气装置。本发明的车用供气系统，相对于现有结构，适用范围更广，不仅能够为驾驶室和发动机进气装置提供适宜温度和浓度的且由氮气和氧气构成的混合气体，解决高温环境下发动机和驾驶室在有毒高温环境下的进气问题，而且液氮液氧气化所形成的低温环境，可用于保护高温环境下的人员、设备。
Description
技术领域
本发明涉及消防车辆技术领域，特别涉及一种车用供气系统及装设有该车用供气系统的特种消防车。
背景技术
在有毒、浓烟等危险场合实施灭火救援，要求装备或车辆具备微正压系统，以保证救援人员安全。微正压系统的原理是：将外部污染空气中的烟尘、气溶胶过滤，并将氯气、氨气、硫化氢等蒸汽状有毒有害气体吸附净化，为驾驶室提供清洁空气，并建立一定正压，防止外部污染空气侵入。同时，对于此类有毒、浓烟场合，车辆的燃油发动机进气也需采取更高标准的过滤装置。
消防领域载人设备或车辆一般均在火场外部作业，火场外部的温度通常在人体所能承受的范围内，即外部含有毒有害气态的空气经微正压系统处理后进入驾驶室，可满足救援人员氧气浓度和温度要求，发动机吸入的空气也可以满足发动机进气的温度要求。然而对于火场内部，由于温度很高且含各种有毒气体，不适合救援人员生存。目前消防领域进入火场内部的装备主要是机器人和无人机等无人设备，通过遥控装置进行控制，并通过视频传输装置将火场信息传输到消防指挥车，消防官兵依据这些信息制定灭火、救援计划。
机器人和无人机一般使用电池动力，且均为无人设备，完全依靠摄像头，并通过视频传输装置将火场信息传输到消防指挥车，指挥官需实时查看多个摄像画面情况才能做出相对合理的灭火营救计划，耗时较多。而现有的消防领域载人设备存在如下缺点：一、微正压系统不具备冷却功能，仅具有过滤净化功能，不适合火场内部高温环境(如超过100℃)；二、发动机进气系统的冷却功能不能满足火场内部高温环境下(如超过100℃)发动机的进气温度要求。
综上所述，如何提供一种适用范围更广的车用供气系统，成了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的问题之一是如何提供一种适用范围更广的车用供气系统。
本发明要解决的问题之二是如何提供一种包括上述车用供气系统的车辆。
为解决本发明的问题之一，本发明提出了一种车用供气系统，包括液氮罐、液氧罐、输送管道、气化装置，所述气化装置设置在所述输送管道上，所述输送管道的输入端通过两条输入支路分别与液氮罐和液氧罐连接，所述输送管道的输出端连接驾驶室和/或发动机进气装置。
作为本发明车用供气系统在一方面的改进，还包括热交换器，所述输送管道包括位于热交换器内的换热管段。
作为本发明车用供气系统在一方面的改进，所述输送管道的输出端包括发动机支路和驾驶室支路，所述发动机支路连接发动机进气装置，所述驾驶室支路连接驾驶室，所述发动机支路和驾驶室支路上分别设置所述气化装置，所述发动机支路和驾驶室支路上还分别设置有第一流量控制阀、第二流量控制阀，所述第一流量控制阀和第二流量控制阀分别与控制装置连接。
作为本发明车用供气系统在一方面的改进，还包括发动机进气旁路，所述发动机进气旁路的进气端连接外部大气，所述发动机进气旁路的出气端连接发动机进气装置，所述发动机进气旁路上设有空气滤清器、第一电磁开关阀和检测外部大气温度的第一温度传感器，所述第一电磁开关阀和第一温度传感器分别与控制装置连接，所述控制装置根据第一温度传感器检测的温度数据控制第一电磁开关阀和第一流量控制阀动作。
作为本发明车用供气系统在一方面的改进，还包括驾驶室进气旁路，所述驾驶室进气旁路的进气端连接外部大气，所述驾驶室进气旁路的出气端连接驾驶室，所述驾驶室进气旁路上设有微正压过滤装置、第二电磁开关阀、毒气传感器和检测外部大气温度的第二温度传感器，所述第二电磁开关阀和第二温度传感器分别与控制装置连接，所述控制装置根据毒气传感器的检测数据和第二温度传感器检测的温度数据控制微正压过滤装置、第二电磁开关阀和第二流量控制阀动作。
作为本发明车用供气系统在一方面的改进，还包括设置在驾驶室内的车载空调，所述车载空调的空调电源开关与控制装置连接，所述控制装置根据毒气传感器的检测数据和第二温度传感器检测的温度数据控制空调电源开关动作。
作为本发明车用供气系统在一方面的改进，还包括加压风机，所述加压风机用于将驾驶室支路和驾驶室进气旁路上输送的气体增压后进入驾驶室。
作为本发明车用供气系统在一方面的改进，所述输送管道上设有温度检测器和流量传感器，所述温度检测器和流量传感器分别与控制装置连接。
作为本发明车用供气系统在一方面的改进，两条输入支路上分别设有瓶头阀，所述输送管道上设有控制瓶头阀动作的比例控制阀。
本发明的车用供气系统，相对于现有结构，适用范围更广，不仅能够为驾驶室和发动机进气装置提供适宜温度和浓度的且由氮气和氧气构成的混合气体，解决高温环境下发动机和驾驶室在有毒高温环境下的进气问题，而且液氮液氧气化所形成的低温环境，可用于保护高温环境下的人员、设备。
为解决本发明的问题之二，本发明提出一种特种消防车，所述特种消防车上设有如上述方案中任一项所述的车用供气系统。
由于上述特种消防车设有上述的车用供气系统，因而上述特种消防车具有上述的车用供气系统的全部技术效果，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的车用供气系统第一实施例的结构示意图；
图2为本发明的车用供气系统第二实施例的结构示意图。
图1和图2中附图标记的对应关系为：
1液氮罐 2液氧罐 3输送管道
4气化装置 5输入支路 6驾驶室
7发动机进气装置 8热交换器 9换热管段
10发动机支路 11驾驶室支路 12第一流量控制阀
13-第二流量控制阀 14发动机进气旁路 15空气滤清器
16-第一电磁开关阀 17第一温度传感器 18驾驶室进气旁路
19-微正压过滤装置 20第二电磁开关阀 21毒气传感器
22-第二温度传感器 23车载空调 24空调电源开关
25-加压风机 26温度检测器 27流量传感器
28-瓶头阀 29比例控制阀
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，指示的方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1和图2所示，一种车用供气系统，包括液氮罐1、液氧罐2、输送管道3、气化装置4，所述气化装置4设置在所述输送管道3上，所述输送管道3的输入端通过两条输入支路5分别与液氮罐1和液氧罐2连接，所述输送管道3的输出端连接驾驶室6和/或发动机进气装置7。
其中，气化装置4用于将液氮罐1和液氧罐2通过输送管道3送来的液氧和液氮气化。为了便于调节混合气体的成分比例，两条输入支路5上分别设有瓶头阀28，所述输送管道3上设有控制瓶头阀28动作的比例控制阀29。为了充分利用液氧和液氮气化时所产生的冷量，优选的，还包括热交换器8，所述输送管道3包括位于热交换器8内的换热管段9。
上述实施例中，输送管道3的输出端连接驾驶室6和/或发动机进气装置7包含三种技术方案，第一种方案是输送管道3的输出端连接驾驶室6，使得本供气系统能够为驾驶室6提供适宜温度和浓度的且由氮气和氧气构成的混合气体，混合气体可以提供人体呼吸所需的氧气，同时使得驾驶室6内部形成一定正压，防止外界高温气体、气溶胶、悬浮物等进入；第二种方案是输送管道3的输出端连接发动机进气装置7，使得本供气系统能够为发动机提供适宜温度和浓度的且由氮气和氧气构成的混合气体；第三种方案是输送管道3的输出端同时连接驾驶室6和发动机进气装置7，使得本供气系统能够为驾驶室6和发动机提供适宜温度和浓度的且由氮气和氧气构成的混合气体。
在一种具体实施例中，所述输送管道3的输出端包括发动机支路10和驾驶室支路11，所述发动机支路10连接发动机进气装置7，所述驾驶室支路11连接驾驶室6，所述发动机支路10和驾驶室支路11上分别设置所述气化装置4，所述发动机支路10和驾驶室支路11上还分别设置有第一流量控制阀12、第二流量控制阀13，所述第一流量控制阀12和第二流量控制阀13分别与控制装置连接。
上述实施例中，优选的，还包括发动机进气旁路14，所述发动机进气旁路14的进气端连接外部大气，所述发动机进气旁路14的出气端连接发动机进气装置7，所述发动机进气旁路14上设有空气滤清器15、第一电磁开关阀16和检测外部大气温度的第一温度传感器17，所述第一电磁开关阀16和第一温度传感器17分别与控制装置连接，所述控制装置根据第一温度传感器17检测的温度数据控制第一电磁开关阀16和第一流量控制阀12动作。该实施例中，当第一温度传感器17检测到外部环境温度低于预设温度时，控制装置控制第一流量控制阀12关闭和第一电磁开关阀16开启，外部空气经空气滤清器15过滤后进入发动机进气装置7，当第一温度传感器17检测到外部环境温度高于预设温度时，控制装置控制第一流量控制阀12开启和第一电磁开关阀16关闭，本供气系统能够为发动机提供适宜温度和浓度的且由氮气和氧气构成的混合气体。
上述实施例中，优选的，还包括驾驶室进气旁路18，所述驾驶室进气旁路18的进气端连接外部大气，所述驾驶室进气旁路18的出气端连接驾驶室6，所述驾驶室进气旁路18上设有微正压过滤装置19、第二电磁开关阀20、毒气传感器21和检测外部大气温度的第二温度传感器22，所述第二电磁开关阀20和第二温度传感器22分别与控制装置连接，所述控制装置根据毒气传感器21的检测数据和第二温度传感器22检测的温度数据控制微正压过滤装置19、第二电磁开关阀20和第二流量控制阀13动作。还包括设置在驾驶室6内的车载空调23，所述车载空调23的空调电源开关24与控制装置连接，所述控制装置根据毒气传感器21的检测数据和第二温度传感器22检测的温度数据控制空调电源开关24动作。该实施例中，当第二温度传感器22检测到的外部环境温度低于预设温度且毒气传感器21检测到的有毒气体浓度低于预设指标时，控制装置控制微正压过滤装置19和第二流量控制阀13关闭、第二电磁开关阀20和空调电源开关24开启，外部空气经驾驶室进气旁路18进入驾驶室6，舱内人员主要通过车载空调23实现制冷、制热及换气功能；当第二温度传感器22检测到的外部环境温度低于预设温度但毒气传感器21检测到的有毒气体高于预设指标时，控制装置控制空调电源开关24和第二流量控制阀13关闭、第二电磁开关阀20和微正压过滤装置19开启，车载空调23关闭，外部空气经微正压过滤装置19过滤后进入驾驶室6；当第二温度传感器22检测到的外部环境温度高于预设温度时，控制装置控制空调电源开关24、第二电磁开关阀20和微正压过滤装置19关闭、第二流量控制阀13开启，本供气系统能够为驾驶室6提供适宜温度和浓度的且由氮气和氧气构成的混合气体。
更为优选的，还包括加压风机25，所述加压风机25用于将驾驶室支路11和驾驶室进气旁路18上输送的气体增压后进入驾驶室6。
为了更好的给驾驶室6和发动机进气装置7提供适宜温度和浓度的且由氮气和氧气构成的混合气体，所述输送管道3上设有温度检测器26和流量传感器27，所述温度检测器26和流量传感器27分别与控制装置连接，控制装置根据温度检测器26和流量传感器27的检测数据控制比例控制阀29、第一流量控制阀12和第二流量控制阀13等动作。
本发明的车用供气系统，相对于现有结构，适用范围更广，不仅能够为驾驶室6和发动机进气装置7提供适宜温度和浓度的且由氮气和氧气构成的混合气体，解决高温环境下发动机和驾驶室6在有毒高温环境下的进气问题，而且液氮液氧气化所形成的低温环境，可用于保护高温环境下的人员、设备。
在如图2所示的实施例中，一种车用供气系统，包括液氮罐1、液氧罐2、输送管道3、气化装置4，所述输送管道3的输入端通过两条输入支路5分别与液氮罐1和液氧罐2连接，两条输入支路5上分别设有瓶头阀28，所述输送管道3的主路上设有控制瓶头阀28动作的比例控制阀29，所述输送管道3的主路按照输送介质流向依次设有减压阀、压力表、压力传感器和手动开关。
所述输送管道3的主路通过一个三通连接发动机支路10和驾驶室支路11，发动机支路10沿介质流向依次设有第一流量传感器27、气化装置4、内置于热交换器8内换热管段9、温度传感器和流量传感器27，发动机进气旁路14与发动机支路10并联，发动机进气旁路14的进气端连接外部大气，所述发动机进气旁路14的出气端连接发动机进气装置7，所述发动机进气旁路14上设有空气滤清器15、第一电磁开关阀16和检测外部大气温度的第一温度传感器17，所述发动机进气旁路14与发动机支路10通过一个三通接头连接发动机进气装置7，驾驶室支路11沿介质流向依次设有第二流量传感器27、气化装置4、内置于热交换器8内换热管段9、温度传感器和流量传感器27，驾驶室进气旁路18与驾驶室支路11并联，所述驾驶室进气旁路18的进气端连接外部大气，所述驾驶室进气旁路18上设有微正压过滤装置19、第二电磁开关阀20、毒气传感器21和检测外部大气温度的第二温度传感器22，驾驶室进气旁路18与驾驶室支路11通过一个三通接头连接加压风机25的进风口，加压风机25的进风口连接驾驶室6。
本发明的车用供气系统工作过程如下：
一、日常环境：在日常使用过程中，发动机支路10处于关闭状态，与空气滤清器15相连的第一电磁开关阀16处于开启状态，外界空气通过空气滤清器15(和中冷器)后，经三通进入到发动机进气装置7，此时，驾驶室支路11处于关闭状态，驾驶室6内人员主要通过车载空调23实现制冷、制热及换气功能。
二、有毒非高温环境：当车辆在有毒非高温环境作业时，发动机支路10处于关闭状态，与空气滤清器15相连的第一电磁开关阀16处于开启状态，外界空气通过空气滤清器15(和中冷器)后，经三通进入到发动机进气装置7，此时，毒气传感器21检测到有毒气体超标后，将车载空调23关闭，同时开启微正压过滤装置19，微正压过滤装置19将外界有毒有害物质吸附、过滤、净化后，通过加压风机25给驾驶室6提供带正压的洁净空气，使外界有毒气体无法进入驾驶室6内危及人员安全。
三、有毒高温环境：当车辆在有毒高温环境如有毒的火场内部作业时，发动机进气旁路14上的温度传感器报警并动作，该动作信号开启第一流量控制阀12，并联动开启比例控制阀29，比例控制阀29按发动机进气装置7所需的浓度和流量要求调节开启车载液氮液氧系统的瓶头阀28，使液氮液氧混合液体经减压阀减压后进入气化装置4转化为低温混合气体，该低温混合气体通过热交换器8内的换热管段9，将温度升至适宜的发动机进气温度后通过三通进入发动机进气装置7，并在此时关闭空气滤清器15前端的第一电磁开关阀16。
同样，在该环境状态下，驾驶室进气旁路18上的毒气传感器21和温度传感器同时报警并动作，该动作信号首先关闭车载空调23前端的空调电源开关24，并开启第二流量控制阀13，第二流量控制阀13将开启信号传送给液氮液氧管路中的比例控制阀29，比例控制阀29实时调节液氮液氧瓶头阀28开启角度，使混合液浓度和流量同时满足驾驶室6正压要求，混合液经过三通装置分别进入发动机进气及驾驶舱微正压系统的气化装置4转化为低温混合气体，低温混合气体通过各系统热交换器8内的换热管，将温度升至各系统所需的适宜温度，微正压装置的混合气体经加压风机25加压后提供给驾驶室6，并在此时关闭微正压过滤装置19前端的第二电磁开关阀20。值得一提的是，两个气化装置4及热交换器8作为分体式，可分别安装在动力舱、乘员舱和设备舱，热交换器8内置的换热管段9与液氮液氧进行热交换后，形成低温环境，可用于保护高温环境下的人员、设备。
本发明另一方面提供一种特种消防车，该特种消防车上设有如上述实施例中任一项所述的车用供气系统。
由于上述特种消防车设有上述的车用供气系统，因而上述特种消防车具有上述的车用供气系统的全部技术效果，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车用供气系统，其特征在于：包括液氮罐(1)、液氧罐(2)、输送管道(3)、气化装置(4)，所述气化装置(4)设置在所述输送管道(3)上，所述输送管道(3)的输入端通过两条输入支路(5)分别与液氮罐(1)和液氧罐(2)连接，所述输送管道(3)的输出端连接驾驶室(6)和/或发动机进气装置(7)。
2.根据权利要求1所述的车用供气系统，其特征在于：还包括热交换器(8)，所述输送管道(3)包括位于热交换器(8)内的换热管段(9)。
3.根据权利要求1所述的车用供气系统，其特征在于：所述输送管道(3)的输出端包括发动机支路(10)和驾驶室支路(11)，所述发动机支路(10)连接发动机进气装置(7)，所述驾驶室支路(11)连接驾驶室(6)，所述发动机支路(10)和驾驶室支路(11)上分别设置所述气化装置(4)，所述发动机支路(10)和驾驶室支路(11)上还分别设置有第一流量控制阀(12)、第二流量控制阀(13)，所述第一流量控制阀(12)和第二流量控制阀(13)分别与控制装置连接。
4.根据权利要求3所述的车用供气系统，其特征在于：还包括发动机进气旁路(14)，所述发动机进气旁路(14)的进气端连接外部大气，所述发动机进气旁路(14)的出气端连接发动机进气装置(7)，所述发动机进气旁路(14)上设有空气滤清器(15)、第一电磁开关阀(16)和检测外部大气温度的第一温度传感器(17)，所述第一电磁开关阀(16)和第一温度传感器(17)分别与控制装置连接，所述控制装置根据第一温度传感器(17)检测的温度数据控制第一电磁开关阀(16)和第一流量控制阀(12)动作。
5.根据权利要求3所述的车用供气系统，其特征在于：还包括驾驶室进气旁路(18)，所述驾驶室进气旁路(18)的进气端连接外部大气，所述驾驶室进气旁路(18)的出气端连接驾驶室(6)，所述驾驶室进气旁路(18)上设有微正压过滤装置(19)、第二电磁开关阀(20)、毒气传感器(21)和检测外部大气温度的第二温度传感器(22)，所述第二电磁开关阀(20)和第二温度传感器(22)分别与控制装置连接，所述控制装置根据毒气传感器(21)的检测数据和第二温度传感器(22)检测的温度数据控制微正压过滤装置(19)、第二电磁开关阀(20)和第二流量控制阀(13)动作。
6.根据权利要求5所述的车用供气系统，其特征在于：还包括设置在驾驶室(6)内的车载空调(23)，所述车载空调(23)的空调电源开关(24)与控制装置连接，所述控制装置根据毒气传感器(21)的检测数据和第二温度传感器(22)检测的温度数据控制空调电源开关(24)动作。
7.根据权利要求5所述的车用供气系统，其特征在于：还包括加压风机(25)，所述加压风机(25)用于将驾驶室支路(11)和驾驶室进气旁路(18)上输送的气体增压后进入驾驶室(6)。
8.根据权利要求1至7任一项所述的车用供气系统，其特征在于：所述输送管道(3)上设有温度检测器(26)和流量传感器(27)，所述温度检测器(26)和流量传感器(27)分别与控制装置连接。
9.根据权利要求1至7任一项所述的车用供气系统，其特征在于：两条输入支路(5)上分别设有瓶头阀(28)，所述输送管道(3)上设有控制瓶头阀(28)动作的比例控制阀(29)。
10.一种特种消防车，其特征在于：所述特种消防车上设有如权利要求1至9任一项所述的车用供气系统。
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