CN110368232B - 氧气循环使用的加压舱系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氧气循环使用的加压舱系统，包括：加压舱舱体、舱外氧气供给装置、舱内供氧装置、排氧回收装置；舱外氧气供给装置将氧气输送至加压舱舱体内的舱内供氧装置，舱内供氧装置排出的氧气经过排氧回收装置进行回收后，再向舱内供氧装置进行供氧。其优点在于将使用过的氧气回收，在需要的时候重新进入供氧装置内，对舱内供氧能大大有效地提供氧气利用率；减少氧气供应量；有效地减少氧气的消耗。

Description

氧气循环使用的加压舱系统
技术领域
本发明涉及一种氧气循环使用的加压舱系统，特别适用于海上平台使用的氧气循环使用的加压舱系统。
背景技术
水下作业时，随着水压的增高肺泡内各种气体分压随之增高，并立即与吸入压缩空气中各种气体的分压相平衡。因肺泡内气体分压高于血液中气体压力，气体便按照波义耳定律，相应地增加了气体在血液中的溶解量。当人体由高气压环境逐步转向正常气压时，血液中的气体经过肺动脉的血管壁渗透至肺部，并经肺泡逐渐缓慢地排出体外，无不良后果。当减压过速，超过外界总气压过多时，就无法继续维持溶解状态，于是在几秒至几分钟内以气泡形式聚积于组织和血液中；减压愈快，产生气泡愈速，聚积量也愈多，从而导致减压病。
所以，在水下无法遵守减压规定上升的情况下，人员上岸后尽快进入加压舱内进行减压病的防治，避免因血液中长时间存在气泡引起组织严重损害产生永久后遗症。
海上作业的平台存在大量的水下作业人员，又远离陆地，为了水下作业人员的安全考虑配置了加压舱。现有加压舱的氧气供人员使用后，均直接向大气排除。加压舱的供氧量大，但是海上作业的氧气又要靠远距离运输到海上平台，造成海上平台氧气供给压力剧增。只能依靠缩短供给周期或增加供给次数，才能保证氧气的供给量。遇到特殊情况，海上作业平台的氧气供应不上，严重影响到水下作业人员的健康，甚至生命安全。
另外，正常开放式吸氧耗氧量计算：常压下(一个大气压)人体正常呼吸频率为12-16次/分，按14次计算；正常潮气量(每次吸入和呼出气体的量)约为500ML，那么每分钟的的耗气量约为7升。随着压力每升高一个大气压，耗气量还会增加一倍(如2个大气压下耗气量为14升，3个大气压下耗气量为21升)。闭式循环吸氧耗氧量：只考虑人体代谢消耗的氧气量，此时的耗氧量与压力变化无关。约为0.5升/分(均指常压下的体积)。所以常压下闭式循环吸氧节省氧耗仅为开放循环耗氧量的1/14(0.5÷7)。且随着压力升高，更显优势(如2个大气压下耗气量仅为1/28，3个大气压下耗气量仅为1/42)。加压舱内都是采用闭式循环吸氧，使用过后排出的氧气含量也是相当高的。
发明内容
本发明的提供的一种氧气循环使用的加压舱系统，将使用过的氧气回收，在需要的时候重新进入供氧装置内，对舱内供氧能大大有效地提高供氧气利用率；以克服现有技术的缺陷。
本发明提供一种氧气循环使用的加压舱系统，包括：加压舱舱体、舱外氧气供给装置、舱内供氧装置、排氧回收装置；舱外氧气供给装置将氧气输送至加压舱舱体内的舱内供氧装置，舱内供氧装置排出的氧气经过排氧回收装置进行回收后，再向舱内供氧装置进行供氧；舱外氧气供给装置包括，氧气瓶组、控制阀门、供氧输送管道和氧气传感器；供氧输送管道一端与高压氧气瓶组的出气口连通，另一端与舱内供氧装置的进气端导通；控制阀门设置在供氧输送管道上；排氧回收装置包括，排氧回收管道、回收储氧罐和循环供氧组件；排氧回收管道一端与舱内供氧装置的进气端导通，另一端与回收储氧罐的入气口连通；循环供氧组件包括，循环供氧管道、循环供氧阀门和调节阀；控制阀门的两端接入供氧输送管道，另一端与循环供氧管道的一端连通；循环供氧管道的另一端与回收储氧罐的出气口连通；循环供氧阀门设置在循环供氧管道上；调节阀设置在循环供氧管道，且处于循环供氧阀门和控制阀门之间；控制阀门根据智能控制器控制供氧输送管道的通断以及流量大小。
进一步，本发明提供一种氧气循环使用的加压舱系统，还可以具有这样的特征：氧气传感器实时检测此段供氧输送管道的氧气浓度；当氧气传感器监测到的氧气浓度大于预设额定氧气浓度，控制阀门调大排氧回收装置的循环供氧组件的循环供氧输出管道，调小供氧输送管道，降低氧气浓度；当氧气传感器监测到的氧气浓度小于预设额定氧气浓度，控制阀门调小设置关闭排氧回收装置的循环供氧组件的循环供氧输出管道，调大供氧输送管道，提高氧气浓度。
进一步，本发明提供一种氧气循环使用的加压舱系统，还可以具有这样的特征：还包括排氧回收装置；氧气灌装组件包括：灌装管道、灌装阀、充装泵、灌装控制阀、计量器流量计、灌装容器、灌装排空管和排空控制阀；灌装管道的一端与回收储氧罐的出气口连通，另一端通入灌装容器的底部；灌装阀设置在灌装管道上，且处于回收储氧罐和灌装快速接头之间；充装泵、灌装控制阀、计量器流量计依次设置在灌装管道上，且处于灌装快速接头和灌装容器之间；灌装排空管的一端通入灌装容器的顶部，另一端连接大气；排空控制阀设置在灌装排空管上。
进一步，本发明提供一种氧气循环使用的加压舱系统，还可以具有这样的特征：氧气灌装组件还包括灌装快速接头；灌装快速接头设置在灌装管道上，通过灌装快速接头可以将灌装管道断开和连接。
进一步，本发明提供一种氧气循环使用的加压舱系统，还可以具有这样的特征：还包括智能控制器；在进行灌装时，灌装阀、灌装控制阀和排空控制阀处于开启状态；计量器流量计统计气体的流量，智能控制器可以根据计量器的数据计算灌装容器氧气的量，当灌装容器氧气的量达到预定值时，智能控制器将灌装控制阀和排空控制阀关闭。
进一步，本发明提供一种氧气循环使用的加压舱系统，还可以具有这样的特征：在回收储氧罐出气口前设置二氧化碳吸收装置，将回收氧气中含有的二氧化碳进行吸收，提高氧气含量。
进一步，本发明提供一种氧气循环使用的加压舱系统，还可以具有这样的特征：加压舱舱体的舱壁上具有氧气输入孔和氧气排除孔；舱外氧气供给装置还包括供氧舱壁密封贯穿接头；供氧舱壁密封贯穿接头密封安装在氧气输入孔上，导通加压舱舱体的内外；供氧输送管道另一端通过供氧舱壁密封贯穿接头位于加压舱舱体外的一端连通；排氧回收装置还包括排氧舱壁密封贯穿接头；排氧舱壁密封贯穿接头密封安装在氧气排除孔上，导通加压舱舱体的内外；排氧回收管道一端与排氧舱壁密封贯穿接头位于加压舱舱体外的一端连通。
进一步，本发明提供一种氧气循环使用的加压舱系统，还可以具有这样的特征：舱内供氧装置包括：供氧总管、供气单向阀、若干个供氧支管、若干个氧气面罩组件、若干个排氧支管、排气总管和排气单向阀；供氧支管、氧气面罩组件、排氧支管数量相同且一一对应；供氧总管的一端与舱外氧气供给装置的供氧舱壁密封贯穿接头的位于加压舱舱体内的一端连通；另一端分别与若干个供氧支管的一端连通；供氧支管的另一端一一对应地分别与氧气面罩组件进气管的进气口连通；氧气面罩组件出气管的出气口一一对应的与若干个排氧支管的一端连通；若干个排氧支管的另一端均与排气总管的一端连通；供气单向阀设置在供氧总管上，只允许供气总管向供气支管方向输送氧气；排气单向阀设置在排氧总管上，只允许排气支管向排气总管方向排出氧气。
进一步，本发明提供一种氧气循环使用的加压舱系统，还可以具有这样的特征：还包括空气供给装置；空气供给装置向加压舱体内提供空气。
本发明的提供的一种氧气循环使用的加压舱系统，将使用过的氧气回收，在需要的时候重新进入供氧装置内，对舱内供氧能大大有效地提供氧气利用率；减少海上平台的氧气供应量；不仅如此使用过的氧气可以用于氧气的灌装或其他耗氧装置的使用；即使不是海上平台也能有效地减少氧气的消耗。
附图说明
图1是氧气循环使用的加压舱系统的整体结构示意图。
图2是舱外氧气供给装置和排氧回收装置的结构示意图。
图3是舱内供氧装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。
图1是氧气循环使用的加压舱系统的整体结构示意图。
如图1所示，本实施例中的氧气循环使用的加压舱系统，包括：加压舱舱体100、舱外氧气供给装置200、舱内供氧装置300、排氧回收装置400、空气供给装置500和智能控制器。舱外氧气供给装置200将氧气输送至加压舱舱体100内的舱内供氧装置300，舱内供氧装置300排出的氧气经过排氧回收装置400进行回收后，可再向舱内供氧装置300进行供氧，并且可用于氧气灌装。空气供给装置500向加压舱体100内提供空气。加压舱舱体100的舱壁上具有氧气输入孔110和氧气排除孔120。
图2是舱外氧气供给装置和排氧回收装置的结构示意图。
如图2所示，舱外氧气供给装置200包括：氧气瓶组210、控制阀门220、供氧单向阀230、供氧舱壁密封贯穿接头240、供氧输送管道250和氧气传感器260。
氧气瓶组210包括至少一个氧气瓶，每个氧气瓶包括氧气瓶瓶体211、氧气瓶阀门212和氧气瓶减压阀213。氧气瓶阀门212设置在氧气瓶瓶体的出口处，控制氧气瓶211的开关。氧气瓶减压器220设置在氧气瓶阀门212的出口处，将高压氧气降为额定压力的氧气、并保持输出氧气的压力稳定。
供氧舱壁密封贯穿接头240密封安装在氧气输入孔110上，导通加压舱舱体100的内外。供氧输送管道250一端与高压氧气瓶组210的出气口连通，另一端与供氧舱壁密封贯穿接头240位于加压舱舱体100外的一端连通。控制阀门220设置在供氧输送管道250上。本实施例中，控制阀门220为一个三通调节阀，控制阀门220的两端接入供氧输送管道250，另一端与排氧回收装置400的循环供氧组件460的循环供氧管道461连通。控制阀门220根据智能控制器控制供氧输送管道250的通断以及流量大小。
本实施例中，氧气传感器260设置在控制阀门220和供氧舱壁密封贯穿接头240之间，实时检测此段供氧输送管道250的氧气浓度。智能控制器预设额定氧气浓度。当氧气传感器260监测到的氧气浓度大于预设额定氧气浓度，控制阀门220调大排氧回收装置400的循环供氧组件460的循环供氧输出管道461，调小供氧输送管道250，降低氧气浓度。当氧气传感器260监测到的氧气浓度小于预设额定氧气浓度，控制阀门220调小设置关闭排氧回收装置400的循环供氧组件460的循环供氧输出管道461，调大供氧输送管道250，提高氧气浓度。
供氧单向阀230设置在供氧输送管道250上，且处于氧气传感器260和供氧舱壁密封贯穿接头240之间，供氧单向阀230实现氧气只能单向地向加压舱舱体100内输送。
图3是舱内供氧装置的结构示意图。
如图3所示，舱内供氧装置300包括：供氧总管310、供气单向阀320、若干个供氧支管320、若干个氧气面罩组件340、若干个排氧支管350、排气总管360和排气单向阀370。供氧支管320、氧气面罩组件340、排氧支管350数量相同，且一一对应。本实施例中，供氧支管320、氧气面罩组件340、排氧支管350设置的数量为3个。
供氧总管310的一端与舱外氧气供给装置200的供氧舱壁密封贯穿接头240的位于加压舱舱体100内的一端连通；另一端分别与若干个供氧支管320的一端连通。供氧支管320的另一端一一对应地分别与氧气面罩组件340进气管341的进气口连通。氧气面罩组件340出气管343的出气口一一对应的与若干个排氧支管350的一端连通。若干个排氧支管350的另一端均与排气总管360的一端连通。供气单向阀320设置在供氧总管310上，只允许供气总管310向供气支管330方向输送氧气。排气单向阀370设置在排氧总管360上，只允许排气支管360向排气总管360方向排出氧气。
氧气面罩组件340包括：进气管341、面罩本体342、出气管343。每个氧气面罩组件340的进气管341的一端与对应的供气支管330连通，另一端与面罩本体342的进气口连通。每个氧气面罩组件340的出气管343一端与面罩本体342的出气口连通，另一端与对应的排氧支管350连通。面罩本体342上具有呼吸调节器。氧气面罩组件340与现有使用的结构和功能相同，不再详细阐述。
排氧回收装置400包括：排氧舱壁密封贯穿接头410、排氧回收管道420、排氧单向阀430、驱动泵440、回收储氧罐450、循环供氧组件460和氧气灌装组件470。
排氧舱壁密封贯穿接头410密封安装在氧气排除孔120上，导通加压舱舱体100的内外。排氧回收管道420一端与排氧舱壁密封贯穿接头410位于加压舱舱体100外的一端连通，另一端与回收储氧罐450的入气口连通。排氧单向阀430设置在排氧回收管道420上，实现氧气只能单向地向加压舱舱体100外输送。驱动泵440设置在排氧回收管道420上，且处于排氧单向阀430和回收储氧罐450之间，驱动氧气进入回收储氧罐450内。回收储氧罐440的上部具有安全排气阀441和压力表442，下部具有泄放阀443。
循环供氧组件460包括：循环供氧管道461、循环供氧阀门462和调节阀463。循环供氧管道461的一端与回收储氧罐450的出气口连通，另一端与控制阀门220的一端连接导通，可以将回收储氧罐450内使用过的氧气引入舱外氧气供给装置200的供氧输送管道250中。循环供氧阀门462设置在循环供氧管道461上，起到关闭和开启循环供氧管道461的通路。调节阀463设置在循环供氧管道461，且处于循环供氧阀门462和控制阀门220之间，起到调节气压的作用。
氧气灌装组件470包括：灌装管道471、灌装阀472、灌装快速接头473、充装泵474、灌装控制阀475、计量器流量计476、灌装容器477、灌装排空管478和排空控制阀479。
灌装管道471的一端与回收储氧罐450的出气口连通，另一端通入灌装容器477的底部。灌装快速接头473设置在灌装管道471上，通过灌装快速接头473可以将灌装管道471断开和连接，可以实现排氧回收装置400与不同的氧气灌装组件470对接灌装。在氧气供应充足的情况下，断开不进行任何氧气灌装；而且可以与其他用氧设备对接，使用回收储氧罐450的氧气。灌装阀472设置在灌装管道471上，且处于回收储氧罐450和灌装快速接头473之间，起到关闭和开启灌装管道471的通路。充装泵474、灌装控制阀475、计量器流量计476依次设置在灌装管道471上，且处于灌装快速接头473和灌装容器477之间。充装泵474将灌装容器477内的氧气向灌装容器477内充装。灌装排空管478的一端通入灌装容器477的顶部，另一端连接大气。排空控制阀479设置在灌装排空管478上。
在进行灌装时，灌装阀472、灌装控制阀475和排空控制阀479处于开启状态。计量器流量计476统计气体的流量，智能控制器可以根据计量器的数据计算灌装容器477氧气的量，当灌装容器477氧气的量达到预定值时，智能控制器将灌装控制阀475和排空控制阀479关闭。
氧气循环使用的加压舱系统还可以根据需要，在回收储氧罐450出气口前设置二氧化碳吸收装置，将回收氧气中含有的二氧化碳进行吸收，提高氧气含量。
本实施例中的管路上的阀门可以根据智能控制器设定进行开启或关闭，也可以单独设置开启和关闭程序或人工进行操作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种氧气循环使用的加压舱系统，其特征在于：包括加压舱舱体、舱外氧气供给装置、舱内供氧装置、排氧回收装置；
其中，舱外氧气供给装置将氧气输送至加压舱舱体内的舱内供氧装置，舱内供氧装置排出的氧气经过排氧回收装置进行回收后，再向舱内供氧装置进行供氧；
舱外氧气供给装置包括，氧气瓶组、控制阀门、供氧输送管道和氧气传感器；供氧输送管道一端与高压氧气瓶组的出气口连通，另一端与舱内供氧装置的进气端导通；控制阀门设置在供氧输送管道上；
排氧回收装置包括，排氧回收管道、回收储氧罐和循环供氧组件；排氧回收管道一端与舱内供氧装置的进气端导通，另一端与回收储氧罐的入气口连通；
循环供氧组件包括，循环供氧管道、循环供氧阀门和调节阀；
控制阀门的两端接入供氧输送管道，另一端与循环供氧管道的一端连通；循环供氧管道的另一端与回收储氧罐的出气口连通；
循环供氧阀门设置在循环供氧管道上；调节阀设置在循环供氧管道，且处于循环供氧阀门和控制阀门之间；
控制阀门根据智能控制器控制供氧输送管道的通断以及流量大小；
还包括排氧回收装置；
其中，氧气灌装组件包括：灌装管道、灌装阀、充装泵、灌装控制阀、计量器流量计、灌装容器、灌装排空管和排空控制阀；
灌装管道的一端与回收储氧罐的出气口连通，另一端通入灌装容器的底部；灌装阀设置在灌装管道上，且处于回收储氧罐和灌装快速接头之间；充装泵、灌装控制阀、计量器流量计依次设置在灌装管道上，且处于灌装快速接头和灌装容器之间；灌装排空管的一端通入灌装容器的顶部，另一端连接大气；排空控制阀设置在灌装排空管上。
2.如权利要求1所述的氧气循环使用的加压舱系统，其特征在于：
其中，氧气传感器实时检测此段供氧输送管道的氧气浓度；当氧气传感器监测到的氧气浓度大于预设额定氧气浓度，控制阀门调大排氧回收装置的循环供氧组件的循环供氧输出管道，调小供氧输送管道，降低氧气浓度；
当氧气传感器监测到的氧气浓度小于预设额定氧气浓度，控制阀门调小设置关闭排氧回收装置的循环供氧组件的循环供氧输出管道，调大供氧输送管道，提高氧气浓度。
3.如权利要求1所述的氧气循环使用的加压舱系统，其特征在于：
其中，氧气灌装组件还包括灌装快速接头；灌装快速接头设置在灌装管道上，通过灌装快速接头可以将灌装管道断开和连接。
4.如权利要求1所述的氧气循环使用的加压舱系统，其特征在于：还包括智能控制器；
在进行灌装时，灌装阀、灌装控制阀和排空控制阀处于开启状态；计量器流量计统计气体的流量，智能控制器可以根据计量器的数据计算灌装容器氧气的量，当灌装容器氧气的量达到预定值时，智能控制器将灌装控制阀和排空控制阀关闭。
5.如权利要求1所述的氧气循环使用的加压舱系统，其特征在于：
其中，在回收储氧罐出气口前设置二氧化碳吸收装置，将回收氧气中含有的二氧化碳进行吸收，提高氧气含量。
6.如权利要求1所述的氧气循环使用的加压舱系统，其特征在于：
其中，加压舱舱体的舱壁上具有氧气输入孔和氧气排除孔；
舱外氧气供给装置还包括供氧舱壁密封贯穿接头；供氧舱壁密封贯穿接头密封安装在氧气输入孔上，导通加压舱舱体的内外；供氧输送管道另一端通过供氧舱壁密封贯穿接头位于加压舱舱体外的一端连通；
排氧回收装置还包括排氧舱壁密封贯穿接头；排氧舱壁密封贯穿接头密封安装在氧气排除孔上，导通加压舱舱体的内外；排氧回收管道一端与排氧舱壁密封贯穿接头位于加压舱舱体外的一端连通。
7.如权利要求1所述的氧气循环使用的加压舱系统，其特征在于：
其中，舱内供氧装置包括：供氧总管、供气单向阀、若干个供氧支管、若干个氧气面罩组件、若干个排氧支管、排气总管和排气单向阀；供氧支管、氧气面罩组件、排氧支管数量相同且一一对应；
供氧总管的一端与舱外氧气供给装置的供氧舱壁密封贯穿接头的位于加压舱舱体内的一端连通；另一端分别与若干个供氧支管的一端连通；供氧支管的另一端一一对应地分别与氧气面罩组件进气管的进气口连通；氧气面罩组件出气管的出气口一一对应的与若干个排氧支管的一端连通；若干个排氧支管的另一端均与排气总管的一端连通；供气单向阀设置在供氧总管上，只允许供气总管向供气支管方向输送氧气；排气单向阀设置在排氧总管上，只允许排气支管向排气总管方向排出氧气。
8.如权利要求1所述的氧气循环使用的加压舱系统，其特征在于：还包括空气供给装置；空气供给装置向加压舱体内提供空气。
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