CN112722222A - 一种千米级氢氧饱和潜水外循环环控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种千米级氢氧饱和潜水外循环环控系统，包括高压舱，高压舱通过出气管路和进气管路与循环罐组成循环系统；循环罐内沿气体流动方向依次设置过滤器、CO2吸附器、活性炭吸附器、冷凝器、换热器和防爆鼓风机；循环罐内设置集水槽，集水槽与水汽分离罐通过水气管路连接；在出气管路上设置清洗管路，清洗管路的端部安装氮气瓶；串联的氢气分析仪、氧气分析仪和氮气分析仪通过检测进气管路与循环罐连通；所有连接处都采用密封连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种千米级氢氧饱和潜水外循环环控系统，属于高压舱环控技术领域。
背景技术
饱和潜水居住舱内对于舱室的环控要求非常高，CO2、潮湿及温度都会对潜水员的身体产生影响，一套安全可靠的环控系统对于饱和潜水的居住舱是必不可少的。
千米级别的潜水舱内为氢氧或者氢氦氧混合气，其中氧浓度不超过2％，以保证氢气不会燃烧，在千米级别的潜水舱内使用氢气，是因为氢气的密度只有氦气的一半，流通性更好，呼吸阻力较低，更适合千米级饱和潜水。但是氢气容易爆炸，合理控制氢气浓度是关键。本领域的技术人员一直在研究如何保证千米级别的潜水舱环控的控制系统，主要目的就是在于为千米级的氢氧饱和潜水的居住舱提供一套安全有效的环控系统，以去除CO2、去除异味、除湿、控制温度。
发明内容
本发明为了去除高压舱的内的CO2和异味，提供一种千米级氢氧饱和潜水外循环环控系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种千米级氢氧饱和潜水外循环环控系统，包括高压舱，其特殊之处在于，高压舱通过出气管路和进气管路与循环罐组成循环系统；所述循环罐内沿气体流动方向依次设置过滤器、CO2吸附器、活性炭吸附器、冷凝器、换热器和防爆鼓风机；所述循环罐内设置用于收集冷凝器产生的水滴的集水槽，集水槽的底部设置有与水汽分离罐连接的水气管路；在出气管路上设置旁通的清洗管路，清洗管路的端部安装氮气瓶，清洗管路上还设置有减压阀Q、球阀Q和流量计；串联的氢气分析仪、氧气分析仪和氮气分析仪通过检测进气管路与循环罐连通，通过检测出气管路与水气管路连通，检测进气管路上还设置有循环罐分析阀，水气管路上设置有排水阀，检测出气管路上设置有球阀；所有连接处都采用密封连接；防爆鼓风机转动，抽吸高压舱内氢氧混合气，混合气经过滤器、CO2吸附器和活性炭吸附器，除掉混合气内的CO2和异味，经冷凝器将气相水蒸气转化为液相水珠，掉落到集水槽中，减小高压混合气内湿度,再经过换热器，对干燥的混合气进行加热，最后经过防爆鼓风机输送至高压舱。
防爆鼓风机转动，抽吸居住舱内氢氧混合气，混合气经过滤器、CO2吸附器和活性炭过滤器，除掉混合气内的CO2和各种气味，经冷凝器(将气相水蒸气转化为液相水珠，掉落到集水槽中，减小高压混合气内湿度),再经过换热器(对干燥的混合气进行加热)，最后经过鼓风机输送至居住舱，循环往复,完成对居住舱舱室内去除CO2、去除异味、除湿、调控温度的作用。
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，所述出气管路上安装有单向阀C、高压阀C和入口温度传感器C，入口温度传感器C安装在循环罐入口的前端。
进一步，所述循环罐上设置有压力表和安全阀，安全阀通过管路连通气体回收装置。
进一步，所述进气管路上设置旁通管路连通气体回收装置，旁通管路上设置有洗灌阀P和单向阀P。
进一步，所述水汽分离罐设置有与气体回收装置连通的管路，与检测进气管路连通的管路，以及放水阀。
进一步，所述进气管路上设置有高压球阀J、出口温度传感器J、单向阀J和阻火器；出口温度传感器J安装在循环罐的出口端。
循环罐设置在高压舱外。
本发明的优点在于：
采用了舱外循环，且在管路中配备了阻火器，最大限度的减小了安全隐患并降低了舱内噪音，提高了高压舱内舒适度；
外循环环控系统密闭在一个单独的循环罐中，隔绝了外接的联系，保证舱内和舱外安全；
氮气洗罐操作配备了气体分析仪，最大限度减小开罐安全隐患和保证高压舱内空气质量；
大功率的防爆鼓风机可以更高效地带动高压强混合气循环，提高了舱内混合气的品质。
附图说明
图1为本申请一种千米级氢氧饱和潜水外循环环控系统的结构示意图。
附图标记记录如下：1.单向阀C；2.高压阀C；3.循环罐；4.压力表；5.安全阀；6.过滤器；7.CO2吸附器；8.活性炭吸附器；9.冷凝器；10.换热器；11.防爆鼓风机；12.高压球阀J；13.阻火器；14.单向阀；15.气体回收阀；16.入口温度传感器C；17.出口温度传感器J；18.集水槽；19.排水阀；20.水汽分离罐；21.放水阀；22.单向阀P；23.高压氦气瓶；24.减压阀；25.球阀；26.洗灌阀P；27.循环罐分析阀；28.氢气分析仪；29.球阀；30.压力传感器；31.流量计；32.排水罐分析阀；33.氧气分析仪；34.单向阀J；35.空气排放阀；36.氮气分析仪。
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1，一种千米级氢氧饱和潜水外循环环控系统，包括高压舱100，高压舱100通过出气管路和进气管路与循环罐3组成循环系统，
出气管路上安装有单向阀C1、高压阀C2和入口温度传感器C16，入口温度传感器C16安装在循环罐3入口的前端，
进气管路上设置有高压球阀J12、单向阀J34、出口温度传感器J17和阻火器13，进气管路上设置旁通管路连通气体回收装置，旁通管路上设置有洗灌阀P26和单向阀P22；出口温度传感器J17靠近循环罐3的出口端；
所述循环罐3内沿气体流动方向依次设置过滤器6、CO2吸附器7、活性炭吸附器8、冷凝器9、换热器10和防爆鼓风机11；所述循环罐3内设置用于收集冷凝器9产生的水滴的集水槽18，集水槽18的底部设置有与水汽分离罐20连接的水气管路；循环罐3上设置有压力表4和安全阀5，安全阀5通过管路连通气体回收装置；
在出气管路上设置清洗管路，清洗管路的端部安装氮气瓶23，清洗管路上还设置有减压阀Q24、球阀Q25和流量计31；
串联的氢气分析仪28、氧气分析仪33和氮气分析仪36通过检测进气管路与循环罐3连通，通过检测出气管路与水气管路连通，检测进气管路上还设置有循环罐分析阀27，水气管路上设置有排水阀19，检测出气管路上设置有球阀29；所有连接处都采用密封连接；
防爆鼓风机11转动，抽吸高压舱内氢氧混合气，混合气经过滤器6、CO2吸附器7和活性炭吸附器8，除掉混合气内的CO2和异味，经冷凝器9将气相水蒸气转化为液相水珠，掉落到集水槽18中，减小高压混合气内湿度,再经过换热器10，对干燥的混合气进行加热，最后经过防爆鼓风机11输送至高压舱。
其中，水汽分离罐20设置有与气体回收装置连通的管路，与检测进气管路连通的管路，以及放水阀21。
上述系统的运转方式如下：
气体循环装置：防爆鼓风机11转动，带动居住舱内气体依次经过单向阀C1、高压阀C2，进入到循环罐3中，气体依次经过过滤器6、CO2吸附器7、活性炭吸附器8、冷凝器9、换热器10，然后被防爆鼓风机11吹出循环罐外，经过高压球阀J12、单向阀J34、阻火器13返回居住舱，往复循环，实现了对居住舱内气体除去除CO2、去除异味、除湿、控制温度的功能。在循环灌前端和后端分别安装有入口温度传感器C16和出口温度传感器J17，来指示温度；在循环灌上安装有压力表4、安全阀5和压力传感器30，来指示灌内压力及保护安全，安全阀5排放口不能直排大气，需要经过单向阀14和气体回收阀15进入到气体回收装置内。冷热水出入口，连接至外界的冷热水管，通过单独的一套系统来调节控制居住舱内的温度，在此不多做赘述。
冷凝水排放：罐内气体经过冷凝器9，气相水蒸气冷凝成液相水珠，掉落在集水槽18中，定期打开排水阀19，冷凝水进入至水汽分离罐20中，冷凝水排放管路需要有一定的斜度，在水汽分离罐20位置为最低点，只有洗罐完成才能打开水汽分离罐底部的水阀进行排水。
洗罐及更换过滤器：此处过滤器包含过滤器6、CO2吸附器7、活性炭吸附器8，为了提高居住舱内空气品质CO2吸附器7和活性炭吸附器8需要定时更换，由于罐内存在高浓度的氢气，在更换过滤器前需要进行洗罐操作，只有洗罐结束，并进行氢浓度分析确保安全后，方可更换过滤器。
洗罐操作流程是：先打开备用的外循环环控系统，然后关闭本套系统的高压球阀J12再关闭高压阀C2，断开环控系统和居住舱的联系，打开洗灌阀P26，罐内的高压气体经过单向阀P22流通至气体回收装置，观察罐内压力变化，当压力不再降低时，打开高压氮气瓶23的气瓶阀，调节减压阀24，将压力调节至比罐内压力高0.1MPa可以根据实际情况适当调整，打开球阀25，根据流量计24的指示，保证至少有两倍罐容积的氮气流入循环罐，然后关闭球阀25，打开循环罐分析阀27，检测罐内氢气含量要低于2％，然后关闭洗灌阀26，打开排水阀19，对水汽分离罐20进行清洗，清洗完毕后，打开排水罐分析阀27进行水罐内氢浓度检测，合格后，打开放水阀21进行防水。
更换完过滤器后，再次对循环罐内进行二次洗舱操作，通过氧浓度分析仪33，检测罐内氧浓度不得超过2％，此时洗舱的气体可以直接通过空气排放阀35排放。
外循环环控系统重新连接居住舱：关闭洗罐操作的阀门，先打开高压阀C2，用居住舱内混合气体对循环罐进行第三次洗灌操作，此时洗罐操作排出的气体需要进入气体回收装置。检测洗罐后氮气浓度低于0.1％后，关闭洗罐操作的阀门，使用居住舱内混合气体对循环罐慢慢加压，直至罐内压力和居住舱压力一致，再打开高压球阀J12，连接完毕，通电打开鼓风机此环控系统即可使用。
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 (6)
1.一种千米级氢氧饱和潜水外循环环控系统，包括高压舱(100)，其特征在于，高压舱(100)通过出气管路和进气管路与循环罐(3)组成循环系统；所述循环罐(3)内沿气体流动方向依次设置过滤器(6)、CO2吸附器(7)、活性炭吸附器(8)、冷凝器(9)、换热器(10)和防爆鼓风机(11)；所述循环罐(3)内设置用于收集冷凝器(9)产生的水滴的集水槽(18)，集水槽(18)的底部设置有与水汽分离罐(20)连接的水气管路；在出气管路上设置旁通的清洗管路，清洗管路的端部安装氮气瓶(23)，清洗管路上还设置有减压阀Q(24)、球阀Q(25)和流量计(31)；串联的氢气分析仪(28)、氧气分析仪(33)和氮气分析仪(36)通过检测进气管路与循环罐(3)连通，通过检测出气管路与水气管路连通；所有连接处都采用密封连接；防爆鼓风机(11)转动，抽吸高压舱内氢氧混合气，混合气经过滤器(6)、CO2吸附器(7)和活性炭吸附器(8)，经冷凝器(9)将气相水蒸气转化为液相水珠，掉落到集水槽(18)中，再经过换热器(10)，对干燥的混合气进行加热，最后经过防爆鼓风机(11)输送至高压舱。
2.根据权利要求1所述的千米级氢氧饱和潜水外循环环控系统，其特征在于，所述出气管路上安装有单向阀C(1)、高压阀C(2)和入口温度传感器C(16)，入口温度传感器C(16)安装在循环罐(3)入口的前端。
3.根据权利要求1或者2所述的千米级氢氧饱和潜水外循环环控系统，其特征在于，所述循环罐(3)上设置有压力表(4)和安全阀(5)，安全阀(5)通过管路连通气体回收装置。
4.根据权利要求1或者2所述的千米级氢氧饱和潜水外循环环控系统，其特征在于，所述进气管路上设置旁通管路连通气体回收装置，旁通管路上设置有洗灌阀P(26)和单向阀P(22)。
5.根据权利要求1或者2所述的千米级氢氧饱和潜水外循环环控系统，其特征在于，所述水汽分离罐(20)设置有与气体回收装置连通的管路，与检测进气管路连通的管路，以及放水阀(21)。
6.根据权利要求1所述的千米级氢氧饱和潜水外循环环控系统，其特征在于，所述进气管路上设置有高压球阀J(12)、出口温度传感器J(17)、单向阀J(34)和阻火器(13)；出口温度传感器J(17)安装在循环罐(3)的出口端。
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|---|---|---|---|---|
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| CN117657381A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-08 | 江苏南极机械有限责任公司 | 船舶水舱充氮防腐系统 |
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