CN112554271A - 一种用于千米级饱和潜水高压舱的供给系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于千米级饱和潜水高压舱的供给系统，包括高压舱，供给系统包括气体过滤单元和水供给系统，气体过滤单元设置在高压舱外，过滤单元包括依次通过管路串联的过滤单元、钠钙过滤单元、活性碳过滤单元、两个硅胶自动再生过滤单元、加热单元B；高压舱到过滤单元的排出管路上由高压舱到过滤单元依次设置有高压球阀、单向阀、减压阀、压力表、流量调节阀和温度传感器，在单向阀和减压阀之间的排出管路上设置旁通管路A，管路安装有安全阀；旁通管路C上串联安装氦气浓度分析仪、氢气浓度分析仪和氧气浓度分析仪；旁通管路D与进气管路连接处到高压舱的进气管路上依次设置有加压单元、大功率高压鼓风机和阻火器。

Description

一种用于千米级饱和潜水高压舱的供给系统
技术领域
本发明涉及一种用于千米级饱和潜水高压舱的供给系统，属于饱和潜水高压舱用气体过滤和供水系统技术领域。
背景技术
饱和潜水是潜水技术发展的最新成果，不仅具有常规潜水方式无法比拟的潜水深度和潜水时间，而且具有更高的潜水作业效率和安全性，在救助打捞和海洋工程中有着广泛的应用。通常深水潜水员需要长时间生活在饱和高压舱内。饱和高压舱空间小、环境气压高，舱内环境温度和湿度使人感到舒适的幅度范围比在空气中小得多。在如此环境中，保证潜水员能够在适宜的环境中正常的休息就显得尤为重要。
千米高压舱内一般为氢氧混合气，由于氢气的密度小，流通性好，呼吸阻力较低，更适合千米饱和潜水。但由于氢气容易爆炸，在高压舱及使用过程中必须注重氢氧混合气的混合配比，在各个环节合理控制氢气浓度尤为关键。因此，为了保证潜水员在千米高压舱内的生活需求以及安全需要，设计以一种相应的供给系统，成为本领域技术人员要解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种用于千米级饱和潜水高压舱的供给系统；该系统的功能是为舱内去除CO2、去除异味、除湿、控制温度，提供热水。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于千米级饱和潜水高压舱的供给系统，其特殊之处在于，所述供给系统包括舱内气体过滤系统和水供给系统，所述气体过滤系统设置在高压舱外，过滤系统包括依次通过管路串联的过滤单元、钠钙过滤单元、活性碳过滤单元、硅胶自动再生过滤单元A、硅胶自动再生过滤单元B、加热单元；过滤单元与高压舱的待净化气体排出管路连通，加热单元与高压舱的过滤后气体输入的进气管路连通；高压舱到过滤单元的排出管路上依次设置有高压球阀、单向阀、减压阀、压力表、流量调节阀和温度传感器，在单向阀和减压阀之间的排出管路上设置旁通管路A，旁通管路A上设置有安全阀和高压气体收集罐；在针阀后面设置旁通管路B，旁通管路B连通氦气瓶，由氦气瓶端沿旁通管路B依次设置减压阀B、流量计和球阀B；在进气管路上由加热单元到高压舱依次设置旁通管路C和旁通管路D；旁通管路C的端部安装混合气收集装置，旁通管路C上串联安装氦气浓度分析仪、氢气浓度分析仪和氧气浓度分析仪，因为氢氧混合气体在浓度配比不符合要求时，很容易引起爆炸，所以当系统中气体完成过滤后，关闭流量调节阀，用氦气瓶中贮存的氦气，通过减压阀及流量计，清洗各过滤单元，且清洗过程中，用三个分析仪时刻监测混合气体中各成分的浓度，经过分析仪的气体收集在混合气收集装置中；旁通管路D的端部连通气体收集罐，旁通管路D上还设置有球阀D；旁通管路D与进气管路连接处到高压舱的进气管路上依次设置有加压单元、大功率高压鼓风机和阻火器。大功率高压鼓风机是为把符合要求的气体进行加压后，输送到高压舱内，在进舱管路前设阻火器，是为高压舱设置最后一道防线，因为氢氧混合气体在浓度配比不符合要求时，很容易引起爆炸。
打开位于高压舱外仪表台上的高压球阀，舱内混合气经高压球阀、单向阀，再经减压阀减压后，混合气经过滤单元、钠钙过滤单元和活性炭过滤单元，以上三个过滤单元为去除掉混合气内的CO2和异味，再经过两道硅胶自动再生过滤单元，吸附高压混合气内的湿气,再经过加热单元，对干燥混合气进行加热，最后再加压后经过大功率高压鼓风机输送回高压舱，循环往复,完成对高压舱舱室内去除CO2、去除异味、除湿和控制温度。在系统中，定时用氦气清洗过滤单元。
在上述技术方案的基础上，本发明为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进：
进一步，所述旁通管路A上设置有安全阀、单向阀A、球阀A，单向阀A用于限制进入高压气体收集罐的气体逆流。此处安全阀是为保护管路，在管路压力超出工作压力后，管路中气体把安全阀顶开，管路中气体不会扩散到空气中，因为一定的浓度的氢气在空气中很容易引起爆炸，而是把从安全阀爆出的气体收集到高压气体收集罐中。
进一步，所述旁通管理C上，还设置有球阀C、减压阀C和流量计C。
进一步，所述水供给系统包括主水箱，主水箱通过供水管路连通高压舱；供水管路由主水箱端到高压舱依次设置有温度传感器Q、大功率加压水泵和单向阀Q。
进一步，所述供水管路在高压舱内的管路上设置有截止阀QN、带追踪的调压阀和球阀QN。供水管路设置有带追踪的调压阀，根据舱内气体压力追踪，由大功率加压水泵调节供水压力，使供舱内水压稳定，适合潜水员使用。
进一步，所述水供给系统还设置有辅助水箱。辅助水箱与主水箱并联。
为高压舱提供使用热水：热水贮存在两个互为备用的水箱中，当高压舱内潜水员打开喷淋或者水笼头，大功率加压水泵开启，即可有适宜温度的水供使用。
本发明的优点在于：
1、各个过滤单元均布在舱外的一个模块内，既减少了舱内的噪音，为潜水员提供了舒适的环境，又是一个整体模块，可放在集装箱内便于运输；
2、出舱气体减压后再进行各种过滤，比较安全；
3、本装备配置了氦气、氢气和氧气浓度分析仪，监控过滤的气体浓度，最大限度保护系统装备的安全；
4、使用氦气清洗过滤单元，从而保证过滤单元在气体循环过程中的过滤良好的效果；
5、大功率高压风机把加压后的混合气送回舱内，为潜水员在舱内的生活提供了保障；
6、混合气回舱前，在系统管路中添加阻火器，保障进舱混合气的安全；
7、在混合气进行一系列的过滤过程中，根据浓度分析仪的显示，把不纯的混合气排出并收集起来，只留下纯度符合要求的混合气，经加压后返回舱内；
8、两个水箱互为备用，为舱内提供适合温度的热水；
9、安全阀后面也配备混合气收集罐，保证系统的安全；
10、热水管路安装有带追踪功能的调压阀，可根据舱内气体压力，调节进舱热水压力，使进舱水流流量稳定，适合潜水员使用。
附图说明
图1为本申请一种用于千米级饱和潜水高压舱的供给系统的结构示意图。
附图标记记录如下：1.球阀N；2.高压球阀；3.单向阀；4.安全阀；5.减压阀；6.压力表；7.流量调节阀；8.温度传感器；9.过滤单元；10.钠钙过滤单元；11.活性碳过滤单元；12.硅胶自动再生过滤单元A；12’.硅胶自动再生过滤单元B；13.加热单元；14.球阀C；15.减压阀C；16.流量计C；17.氦气浓度分析仪；18.氢气浓度分析仪；19.氧气浓度分析仪；20.混合气收集装置；21.球阀R；22.温度传感器R；23.加压单元；24.大功率高压鼓风机；25.单向阀S；26.阻火器；27.截止阀QN；28.带追踪的调压阀；29.球阀QN；30.单向阀Q；31.大功率加压水泵；32.温度传感器Q；33.球阀Z；34.球阀ZB；35.主水箱；36.辅助水箱2；37.球阀JS；38.温度传感器JS；39.单向阀JS；40.球阀JS；41.球阀D；42.气体收集罐；43.单向阀A；44.球阀A；45.高压气体收集罐；46.球阀B；47.流量计；48.减压阀B；49.氦气瓶
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
结合附图1，对本申请的技术方案加以说明：一种用于千米级饱和潜水高压舱的供给系统，包括高压舱，所述供给系统包括气体过滤单元和水供给系统，所述气体过滤单元设置在高压舱外，净化系统包括依次通过管路串联的过滤单元9、钠钙过滤单元10、活性碳过滤单元11、硅胶自动再生过滤单元A12、硅胶自动再生过滤单元B12’、加热单元13；过滤单元9与高压舱的待过滤气体排出管路连通，加热单元13与高压舱的过滤后气体输入的进气管路连通；高压舱到过滤单元9的排出管路上由高压舱到过滤单元9依次设置有高压球阀2、单向阀3、减压阀5、压力表6、流量调节阀7和温度传感器8，其中流量调节阀也可以使用针阀，在单向阀3和减压阀5之间的排出管路上设置旁通管路A，旁通管路A连通高压气体收集罐45；在温度传感器8出设置旁通管路B，旁通管路B连通氦气瓶49，由氦气瓶49端沿旁通管路B依次设置减压阀B 48、流量计47和球阀B 46；在进气管路上由13到高压舱依次设置旁通管路C和旁通管路D；旁通管路C的端部安装混合气收集装置20，旁通管路C上安装氦气浓度分析仪17、氢气浓度分析仪18和氧气浓度分析仪19，还设有氦气浓度分析仪17，氢气浓度分析仪18，氧气浓度分析仪19，这三台分析仪分别显示出气体中的三种气体的浓度，根据三种气体的浓度值来决定气体是收集起来，还是可供往高压舱内使用；旁通管路D的端部连通42；旁通管路D上还设置有球阀D 41；旁通管路D与进气管路连接处到高压舱的进气管路上依次设置有加压单元23、大功率高压鼓风机24和阻火器26，阻火器26防止氢氧混合气意外着火。
进一步，所述旁通管路A上设置有安全阀4、单向阀A 43、球阀A 44，单向阀A 43用于限制进入高压气体收集罐45的气体逆流，此处安全阀4是为保护管路，在管路压力超出工作压力后，管路中气体把安全阀顶开，管路中气体爆出的气体收集到高压气体收集罐中。
进一步，所述旁通管理C上，还设置有球阀C14、减压阀C15和流量计C16。
进一步，所述水供给系统包括主水箱35，主水箱35通过供水管路连通高压舱；供水管路由主水箱35端到高压舱依次设置有温度传感器Q 32、大功率加压水泵31和单向阀Q30。
进一步，所述供水管路在高压舱内的管路上设置有截止阀QN 27、带追踪的调压阀28和球阀QN 29。
进一步，所述供水管路设置有带追踪的调压阀28，根据舱内气体压力追踪，由大功率加压水泵31调节供水压力，使供舱内水压稳定。
进一步，所述水供给系统还设置有辅助水箱36。
上述系统的运行方式为：
气体循环装置：打开高压球阀2，高压舱内氢氧混合气体通过高压球阀1、2，单向阀3到减压阀5，把高压混合气体由位于水下千米的高压,减小至安全的的压力，然后通过流量调节阀7，再通过温度传感器8，检测其温度，之后进入过滤单元9，接着进入钠钙过滤单元10，之后经过活性碳过滤单元11，再经过两道硅胶自动再生过滤单元A12和硅胶自动再生过滤单元B12’，上面依次过滤掉混合气中的二氧化碳，异味，除湿，然后进入加热单元13，把混合气加热到合适的使用温度，在此处，会有一路气体经过球阀14，减压阀C15，流量计C16，进入到氦气浓度分析仪17、氢气浓度分析仪18和氧气浓度分析仪19，从而显示混合气中的氢气和氧气的浓度值，当混合气中浓度，氧气低于2％时(由于氢氧混合气中，当氧气含量在4％-94％时，混合气会产生爆炸燃烧，所以控制此浓度)，可以关闭球阀14，打开球阀R 21，温度传感器R 22显示温度值，加压单元23为管路中气体增压，大功率高压鼓风机24启动，从而把经过过滤且温度适宜的氢氧混合气再经过针阀、单向阀25和阻火器26，送入高压舱，同时，舱内的氢氧混合气再通过球阀N1、高压球阀2及单向阀3等流入过滤单元，从而保证舱内混合气适宜工作和生活。此处，在进舱口加阻火器，是再一次的保证氢氧混合气的安全，为进舱混合气再加一道保护防线。同时，为避免氢气泄露导致意外发生，除脐带软管外，其他所有管路均为不锈钢材质。
排气管路：上述循环中，在氢气分析仪18和氧气分析仪19检测之后，排出的混合气不能直接排到空气中，排出的氢氧混合气必须收集在混合气收集装置20中，之后定期对气瓶中混合气进行单独处理。当氧气分析仪浓度显示2％-4％之间时，关闭球阀R 21，打开球阀D 41，把混合气收集在气体收集罐42中，后期单独处理。
清洗过滤单元装置：各个过滤单元的滤芯需要定期清洗和更换。清洗和更换时，启用另一套与高压舱连接的供给装置，本装置的高压球阀2和球阀R 21关闭，切断高压舱与本过滤系统的连接。关闭流量调节阀7，打开球阀B46和球阀14，流量计47和减压阀B 48，观察压力表上的指示，使进入各个过滤单元的压力大于原系统压力约0.2MPa,使用氦气清洗各个过滤单元，为安全考虑，洗清之后的气体流经各个浓度分析仪，并收集在混合气收集装置(氦气比较昂贵，可回收使用)中，清洗至氢气浓度小于2％之后，关闭球阀B 46停止清洗。打开高压球阀2和流量调节阀7，用舱内气体再次清洗过滤单元，当氦气浓度较低时，即可关闭球阀14，打开球阀R 21，进行气体循环。由于氦气本身可以用于饱和潜水，所以氦气在此处使用是安全可靠的。
热水供应装置：高压舱内潜水员需要适合温度的热水进行沐浴和洗漱，以下管路向舱内供应热水。打开球阀JS 40，外部供应合适温度的热水经过球阀JS 40，单向阀JS 39，温度传感器JS 38显示温度，经过球阀分别向主水箱35和辅助水箱36中供应热水，温度适宜的热水被贮存在两个水箱中，两个水箱互为备用。当高压舱内潜水员打开热水阀门接热水时，主水箱35内的热水经过球阀Z 33，通过温度传感器Q 32显示温度，在大功率加压水泵31的加压下，热水经过单向阀进入高压舱，接着热水经过球阀QN 29，带追踪功能的调压阀和截止阀供舱内潜水员使用热水。此处带追踪功能的调压阀可以根据舱内的压力调整水压，从而实现热水的稳定不断的供应。
在气体循环过程中，在混合气从高压舱经球阀N1、高压球阀2，流向单向阀3，在单向阀3后面管路中加了一路安全阀4，当管路有危险时，安全阀开启，由于混合气不能排到空气中，所以气体经安全阀4，单向阀A 43，球阀A 44，然后混合气收集在混合气收集罐45中，保证了整个系统的安全。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (7)

1.一种用于千米级饱和潜水高压舱的供给系统，包括高压舱，其特征在于，所述供给系统包括气体过滤系统和水供给系统，所述气体过滤系统设置在高压舱外，气体过滤系统包括依次通过管路串联的过滤单元(9)、钠钙过滤单元(10)、活性碳过滤单元(11)、硅胶自动再生过滤单元A(12)、硅胶自动再生过滤单元B(12’)、加热单元(13)；过滤单元(9)与高压舱的待过滤气体排出管路连通，加热单元(13)与高压舱的过滤后气体输入的进气管路连通；高压舱到过滤单元(9)的排出管路上，由高压舱到过滤单元(9)依次设置有高压球阀(2)、单向阀(3)、减压阀(5)、压力表(6)、流量调节阀(7)和温度传感器(8)，在单向阀(3)和减压阀(5)之间的排出管路上设置旁通管路A，旁通管路A连通高压气体收集罐(45)；在流量调节阀(7)后过滤单元(9)前设置旁通管路B，旁通管路B连通氦气瓶(49)，由氦气瓶(49)端沿旁通管路B依次设置减压阀B(48)、流量计(47)和球阀B(46)；在进气管路上由加热单元(13)到高压舱依次设置旁通管路C和旁通管路D；旁通管路C的端部安装混合气收集装置(20)，旁通管路C上串联安装氦气浓度分析仪(17)、氢气浓度分析仪(18)和氧气浓度分析仪(19)；旁通管路D的端部连通气体收集罐(42)；旁通管路D与进气管路连接处到高压舱的进气管路上依次设置有加压单元(23)、大功率高压鼓风机(24)和阻火器(26)。
2.根据权利要求1所述的用于千米级饱和潜水高压舱的供给系统，其特征在于，所述旁通管路A上设置有安全阀(4)、单向阀A(43)、球阀A(44)，单向阀A(43)用于限制进入高压气体收集罐(45)的气体逆流。
3.根据权利要求1所述的用于千米级饱和潜水高压舱的供给系统，其特征在于，所述旁通管路C上，还设置有球阀C(14)、减压阀C(15)和流量计C(16)。
4.根据权利要求1所述的用于千米级饱和潜水高压舱的供给系统，其特征在于，所述水供给系统包括主水箱(35)，主水箱(35)通过供水管路连通高压舱；供水管路由主水箱(35)端到高压舱依次设置有温度传感器Q(32)、大功率加压水泵(31)和单向阀Q(30)。
5.根据权利要求4所述的用于千米级饱和潜水高压舱的供给系统，其特征在于，所述供水管路在高压舱内的管路上设置有截止阀QN(27)、带追踪的调压阀(28)和球阀QN(29)。
6.根据权利要求4所述的用于千米级饱和潜水高压舱的供给系统，其特征在于，所述水供给系统还设置有辅助水箱(36)。
7.根据权利要求1所述的用于千米级饱和潜水高压舱的供给系统，其特征在于，所述流量调节阀(7)可以是针阀。
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