CN113384786A - 一种应急供氧装置及其工作方法 - Google Patents

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CN113384786A CN202110648868.2A CN202110648868A CN113384786A CN 113384786 A CN113384786 A CN 113384786A CN 202110648868 A CN202110648868 A CN 202110648868A CN 113384786 A CN113384786 A CN 113384786A
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余松和
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Abstract

本发明公开一种应急供氧装置及其工作方法，该应急供氧装置包括制氧室、供氧室，供氧室固定于制氧室顶部，制氧室两侧均开设有两个进气口，制氧室内腔底部安装有过滤组件，供氧室内腔底部安装有纯氧发生组件，供氧室两侧均开设有出氧口，供氧室两侧外壁均固定有防撞机构。本发明通过纯氧发生组件的设置，保证整个制氧过程只需通入空气即可完成制氧过程，整个制氧过程高效，制氧纯净度高，通过过滤组件的设置，保证外界空气中的颗粒可以被有效阻隔，加热器的设置可以对制得的氧气进行加热处理，多个转动安装的滤芯可以保证空气充分与空气接触，使得滤芯可以保持对空气的高效过滤。

Description

一种应急供氧装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及供氧技术领域，具体涉及一种应急供氧装置及其工作方法。
背景技术
在煤矿等特殊环境下需要使用到应急供氧装置，现有的应急供氧装置制氧方式复杂，制氧效率低，纯净度不高。因为在一些特殊环境下使用，所以需要对空气进行有效的过滤，现有的供氧装置中滤芯无法高效对空气进行过滤，同时持续过滤情况下滤网表面阻塞会导致过滤效率降低，同时供氧装置受到撞击容易导致相关设备损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应急供氧装置及其工作方法，解决以下技术问题：(1)解决现有技术中供氧装置制氧方式复杂，制氧效率低，纯净度不高的技术问题；(2)解决现有技术中供氧装置中滤芯无法高效对空气进行过滤，同时持续过滤情况下滤网表面阻塞会导致过滤效率降低的技术问题；(3)解决现有技术中供氧装置受到撞击容易导致相关设备损坏的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种应急供氧装置，包括制氧室、供氧室，所述供氧室固定于制氧室顶部，所述制氧室两侧均开设有两个进气口，所述制氧室内腔底部安装有过滤组件，所述供氧室内腔底部安装有纯氧发生组件，所述供氧室两侧均开设有出氧口，所述供氧室两侧外壁均固定有防撞机构。
进一步的，所述纯氧发生组件包括集气座，所述集气座底部固定安装有氧气端板，所述集气座两端安装有两个氧气接管，所述氧气端板底部固定安装有膜电极组件，所述膜电极组件底部固定安装有多孔集气端板，所述多孔集气端板安装于供氧室底部。
进一步的，所述膜电极组件包括阳极气体扩散层，所述阳极气体扩散层底部固定安装有阳极催化层，所述阳极催化层底部固定安装有质子交换膜，所述质子交换膜底部固定安装有阴极催化层，所述阴极催化层底部固定安装有阴极气体扩散层。
进一步的，所述过滤组件包括灰尘收集槽，所述灰尘收集槽顶部四处拐角位置固定有四个支撑柱，四个支撑柱顶部固定安装有导向架，所述导向架上滑动安装有擦灰块，所述导向架顶部固定安装有过滤盒，所述过滤盒底部固定安装有颗粒滤网，所述过滤盒内腔转动安装有若干滤芯，若干滤芯上方设置有加热器，所述过滤盒外壁顶部安装有离心风机，所述离心风机出风口安装有出气管，所述出气管连通供氧室底部。
进一步的，所述导向架一侧固定安装有驱动电机，所述驱动电机输出轴端部安装有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠螺纹连接擦灰块，所述过滤盒外侧壁固定安装有侧壳，所述侧壳内转动安装有若干皮带轮，若干皮带轮之间通过皮带传动连接，所述侧壳外侧壁固定安装有安装电机，所述安装电机输出轴连接其中一个皮带轮，若干皮带轮与若干滤芯一一对应，所述皮带轮同轴连接滤芯。
进一步的，所述防撞机构包括防撞壳，所述防撞壳内固定安装有若干排气管，所述排气管一端滑动安装有导向杆，所述导向杆上安装有缓冲弹簧，所述导向杆远离排气管一端固定连接防撞板，所述排气管远离导向杆一端连通气囊，所述气囊安装于供氧室内壁。
进一步的，一种应急供氧装置的工作方法，包括如下步骤：
步骤一：开启离心风机，外界的空气通过进气口进入制氧室内，空气通过颗粒滤网进入过滤盒内，开启驱动电机，驱动电机输出轴带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠带动擦灰块水平移动，擦灰块将颗粒滤网表面的颗粒擦除，擦除的颗粒落入灰尘收集槽内，开启安装电机，安装电机输出轴带动皮带轮转动，皮带轮同轴带动滤芯转动，空气通过滤芯的过滤进入加热器内，加热器对空气进行加热，加热后的空气进入离心风机内，离心风机将加热后的空气输送至供氧室内；
步骤二：空气通过多孔集气端板进入膜电极组件，再通过扩散传递的方式通过阴极气体扩散层被自呼吸到阴极催化层内，在阴极催化层内空气中的氧气、电子与经由质子交换膜传递来的氢离子发生电化学反应，生成的水依靠浓差扩散方式通过质子交换膜被传递到阳极催化层内并被分解成氧气、电子和氢离子，在阳极催化层里生成的氢离子在电场力的作用下通过质子交换膜传递到阴极催化层，在阳极催化层里生成的电子经由阳极气体扩散层返回至阴极催化层中，浓缩而成的纯氧穿过阳极气体扩散层进入集气座内，纯氧通过氧气接管进入供氧室内，并通过出氧口排出；
步骤三：当防撞板受到撞击时，防撞板挤压导向杆，导向杆在排气管上滑动，缓冲弹簧收缩对撞击力进行缓冲，导向杆将排气管内的空气挤压至气囊内，气囊膨胀，气囊对供氧室内的纯氧发生组件进行保护。
本发明的有益效果：
(1)本发明的一种应急供氧装置及其工作方法，空气通过多孔集气端板进入膜电极组件，再通过扩散传递的方式通过阴极气体扩散层被自呼吸到阴极催化层内，在阴极催化层内空气中的氧气、电子与经由质子交换膜传递来的氢离子发生电化学反应，生成的水依靠浓差扩散方式通过质子交换膜被传递到阳极催化层内并被分解成氧气、电子和氢离子，在阳极催化层里生成的氢离子在电场力的作用下通过质子交换膜传递到阴极催化层，在阳极催化层里生成的电子经由阳极气体扩散层返回至阴极催化层中，浓缩而成的纯氧穿过阳极气体扩散层进入集气座内，纯氧通过氧气接管进入供氧室内，并通过出氧口排出，通过纯氧发生组件的设置，保证整个制氧过程只需通入空气即可完成制氧过程，整个制氧过程高效，制氧纯净度高；
(2)外界的空气通过进气口进入制氧室内，空气通过颗粒滤网进入过滤盒内，开启驱动电机，驱动电机输出轴带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠带动擦灰块水平移动，擦灰块将颗粒滤网表面的颗粒擦除，擦除的颗粒落入灰尘收集槽内，开启安装电机，安装电机输出轴带动皮带轮转动，皮带轮同轴带动滤芯转动，空气通过滤芯的过滤进入加热器内，加热器对空气进行加热，加热后的空气进入离心风机内，离心风机将加热后的空气输送至供氧室内，通过过滤组件的设置，保证外界空气中的颗粒可以被有效阻隔，加热器的设置可以对制得的氧气进行加热处理，多个转动安装的滤芯可以保证空气充分与空气接触，使得滤芯可以保持对空气的高效过滤，通过可滑动安装的擦灰块的设置，可以自动对颗粒滤网表面进行清理，清理后的灰尘颗粒可以直接落入灰尘收集槽收集，方便灰尘颗粒的收集同时可以保证颗粒滤网持续的灰尘过滤效果；
(3)当防撞板受到撞击时，防撞板挤压导向杆，导向杆在排气管上滑动，缓冲弹簧收缩对撞击力进行缓冲，导向杆将排气管内的空气挤压至气囊内，气囊膨胀，气囊对供氧室内的纯氧发生组件进行保护，通过防撞机构的设计，可以防止供氧室两侧受到撞击时损坏，同时受到撞击时气囊可以自动膨胀，对纯氧发生组件进行有效的保护。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的一种应急供氧装置的结构示意图；
图2是本发明制氧室的内部结构图；
图3是本发明过滤组件的结构示意图；
图4是本发明过滤盒的内部结构图；
图5是本发明侧壳的内部结构图；
图6是本发明导向架的结构示意图；
图7是本发明供氧室的内部结构图；
图8是本发明纯氧发生组件的结构示意图；
图9是本发明膜电极组件的结构示意图；
图10是本发明防撞机构的结构示意图；
图11是本发明防撞壳的内部结构图；
图12是本发明排气管的内部结构图。
图中：100、制氧室；110、进气口；200、供氧室；210、出氧口；300、纯氧发生组件；310、多孔集气端板；320、膜电极组件；321、阴极气体扩散层；322、阴极催化层；323、质子交换膜；324、阳极催化层；325、阳极气体扩散层；330、氧气端板；340、集气座；350、氧气接管；400、过滤组件；410、灰尘收集槽；411、支撑柱；412、导向架；413、滚珠丝杠；414、驱动电机；415、擦灰块；420、过滤盒；421、颗粒滤网；422、滤芯；423、侧壳；424、皮带轮；425、安装电机；430、加热器；440、离心风机；441、出气管；500、防撞机构；501、防撞壳；503、防撞板；510、导向杆；511、缓冲弹簧；512、排气管；520、气囊。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-12所示，本发明为一种应急供氧装置，包括制氧室100、供氧室200，供氧室200固定于制氧室100顶部，制氧室100两侧均开设有两个进气口110，制氧室100内腔底部安装有过滤组件400，供氧室200内腔底部安装有纯氧发生组件300，供氧室200两侧均开设有出氧口210，供氧室200两侧外壁均固定有防撞机构500。
具体的，纯氧发生组件300包括集气座340，集气座340底部固定安装有氧气端板330，集气座340两端安装有两个氧气接管350，氧气端板330底部固定安装有膜电极组件320，膜电极组件320底部固定安装有多孔集气端板310，多孔集气端板310安装于供氧室200底部，通过纯氧发生组件300的设置，保证整个制氧过程只需通入空气即可完成制氧过程。
膜电极组件320包括阳极气体扩散层325，阳极气体扩散层325底部固定安装有阳极催化层324，阳极催化层324底部固定安装有质子交换膜323，质子交换膜323底部固定安装有阴极催化层322，阴极催化层322底部固定安装有阴极气体扩散层321。
过滤组件400包括灰尘收集槽410，灰尘收集槽410顶部四处拐角位置固定有四个支撑柱411，四个支撑柱411顶部固定安装有导向架412，导向架412上滑动安装有擦灰块415，导向架412顶部固定安装有过滤盒420，过滤盒420底部固定安装有颗粒滤网421，过滤盒420内腔转动安装有若干滤芯422，若干滤芯422上方设置有加热器430，过滤盒420外壁顶部安装有离心风机440，离心风机440出风口安装有出气管441，出气管441连通供氧室200底部，通过过滤组件400的设置，保证外界空气中的颗粒可以被有效阻隔，加热器430的设置可以对制得的氧气进行加热处理，多个转动安装的滤芯422可以保证空气充分与空气接触，使得滤芯422可以保持对空气的高效过滤。
导向架412一侧固定安装有驱动电机414，驱动电机414输出轴端部安装有滚珠丝杠413，滚珠丝杠413螺纹连接擦灰块415，过滤盒420外侧壁固定安装有侧壳423，侧壳423内转动安装有若干皮带轮424，若干皮带轮424之间通过皮带传动连接，侧壳423外侧壁固定安装有安装电机425，安装电机425输出轴连接其中一个皮带轮424，若干皮带轮424与若干滤芯422一一对应，皮带轮424同轴连接滤芯422，通过可滑动安装的擦灰块415的设置，可以自动对颗粒滤网421表面进行清理，清理后的灰尘颗粒可以直接落入灰尘收集槽410收集，方便灰尘颗粒的收集同时可以保证颗粒滤网421持续的灰尘过滤效果。
防撞机构500包括防撞壳501，防撞壳501内固定安装有若干排气管512，排气管512一端滑动安装有导向杆510，导向杆510上安装有缓冲弹簧511，导向杆510远离排气管512一端固定连接防撞板503，排气管512远离导向杆510一端连通气囊520，气囊520安装于供氧室200内壁，通过防撞机构500的设计，可以防止供氧室200两侧受到撞击时损坏，同时受到撞击时气囊520可以自动膨胀，对纯氧发生组件300进行有效的保护。
请参阅图1-12所示，本实施例的一种应急供氧装置的工作过程如下：
步骤一：开启离心风机440，外界的空气通过进气口110进入制氧室100内，空气通过颗粒滤网421进入过滤盒420内，开启驱动电机414，驱动电机414输出轴带动滚珠丝杠413转动，滚珠丝杠413带动擦灰块415水平移动，擦灰块415将颗粒滤网421表面的颗粒擦除，擦除的颗粒落入灰尘收集槽410内，开启安装电机425，安装电机425输出轴带动皮带轮424转动，皮带轮424同轴带动滤芯422转动，空气通过滤芯422的过滤进入加热器430内，加热器430对空气进行加热，加热后的空气进入离心风机440内，离心风机440将加热后的空气输送至供氧室200内；
步骤二：空气通过多孔集气端板310进入膜电极组件320，再通过扩散传递的方式通过阴极气体扩散层321被自呼吸到阴极催化层322内，在阴极催化层322内空气中的氧气、电子与经由质子交换膜323传递来的氢离子发生电化学反应，生成的水依靠浓差扩散方式通过质子交换膜323被传递到阳极催化层324内并被分解成氧气、电子和氢离子，在阳极催化层324里生成的氢离子在电场力的作用下通过质子交换膜323传递到阴极催化层322，在阳极催化层324里生成的电子经由阳极气体扩散层325返回至阴极催化层322中，浓缩而成的纯氧穿过阳极气体扩散层325进入集气座340内，纯氧通过氧气接管350进入供氧室200内，并通过出氧口210排出；
步骤三：当防撞板503受到撞击时，防撞板503挤压导向杆510，导向杆510在排气管512上滑动，缓冲弹簧511收缩对撞击力进行缓冲，导向杆510将排气管512内的空气挤压至气囊520内，气囊520膨胀，气囊520对供氧室200内的纯氧发生组件300进行保护。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系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装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种应急供氧装置，包括制氧室(100)、供氧室(200)，其特征在于，所述供氧室(200)固定于制氧室(100)顶部，所述制氧室(100)两侧均开设有两个进气口(110)，所述制氧室(100)内腔底部安装有过滤组件(400)，所述供氧室(200)内腔底部安装有纯氧发生组件(300)，所述供氧室(200)两侧均开设有出氧口(210)，所述供氧室(200)两侧外壁均固定有防撞机构(500)。
2.根据权利要求1所述的一种应急供氧装置，其特征在于，所述纯氧发生组件(300)包括集气座(340)，所述集气座(340)两端安装有两个氧气接管(350)，所述集气座(340)底部固定安装有氧气端板(330)，所述氧气端板(330)底部固定安装有膜电极组件(320)，所述膜电极组件(320)底部固定安装有多孔集气端板(310)，所述多孔集气端板(310)安装于供氧室(200)底部。
3.根据权利要求2所述的一种应急供氧装置，其特征在于，所述膜电极组件(320)包括阳极气体扩散层(325)，所述阳极气体扩散层(325)底部固定安装有阳极催化层(324)，所述阳极催化层(324)底部固定安装有质子交换膜(323)，所述质子交换膜(323)底部固定安装有阴极催化层(322)，所述阴极催化层(322)底部固定安装有阴极气体扩散层(321)。
4.根据权利要求1所述的一种应急供氧装置，其特征在于，所述过滤组件(400)包括灰尘收集槽(410)，所述灰尘收集槽(410)顶部四处拐角位置固定有四个支撑柱(411)，四个支撑柱(411)顶部固定安装有导向架(412)，所述导向架(412)上滑动安装有擦灰块(415)，所述导向架(412)顶部固定安装有过滤盒(420)，所述过滤盒(420)底部固定安装有颗粒滤网(421)，所述过滤盒(420)内腔转动安装有若干滤芯(422)，若干滤芯(422)上方设置有加热器(430)，所述过滤盒(420)外壁顶部安装有离心风机(440)，所述离心风机(440)出风口安装有出气管(441)，所述出气管(441)连通供氧室(200)底部。
5.根据权利要求4所述的一种应急供氧装置，其特征在于，所述导向架(412)一侧固定安装有驱动电机(414)，所述驱动电机(414)输出轴端部安装有滚珠丝杠(413)，所述滚珠丝杠(413)螺纹连接擦灰块(415)，所述过滤盒(420)外侧壁固定安装有侧壳(423)，所述侧壳(423)内转动安装有若干皮带轮(424)，若干皮带轮(424)之间通过皮带传动连接，所述侧壳(423)外侧壁固定安装有安装电机(425)，所述安装电机(425)输出轴连接其中一个皮带轮(424)，若干皮带轮(424)与若干滤芯(422)一一对应，所述皮带轮(424)同轴连接滤芯(422)。
6.根据权利要求1所述的一种应急供氧装置，其特征在于，所述防撞机构(500)包括防撞壳(501)，所述防撞壳(501)内固定安装有若干排气管(512)，所述排气管(512)一端滑动安装有导向杆(510)，所述导向杆(510)上安装有缓冲弹簧(511)，所述导向杆(510)远离排气管(512)一端固定连接防撞板(503)，所述排气管(512)远离导向杆(510)一端连通气囊(520)，所述气囊(520)安装于供氧室(200)内壁。
7.一种应急供氧装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：开启离心风机(440)，外界的空气通过进气口(110)进入制氧室(100)内，空气通过颗粒滤网(421)进入过滤盒(420)内，开启驱动电机(414)，驱动电机(414)输出轴带动滚珠丝杠(413)转动，滚珠丝杠(413)带动擦灰块(415)水平移动，擦灰块(415)将颗粒滤网(421)表面的颗粒擦除，擦除的颗粒落入灰尘收集槽(410)内，开启安装电机(425)，安装电机(425)输出轴带动皮带轮(424)转动，皮带轮(424)同轴带动滤芯(422)转动，空气通过滤芯(422)的过滤进入加热器(430)内，加热器(430)对空气进行加热，加热后的空气进入离心风机(440)内，离心风机(440)将加热后的空气输送至供氧室(200)内；
步骤二：空气通过多孔集气端板(310)进入膜电极组件(320)，再通过扩散传递的方式通过阴极气体扩散层(321)被自呼吸到阴极催化层(322)内，在阴极催化层(322)内空气中的氧气、电子与经由质子交换膜(323)传递来的氢离子发生电化学反应，生成的水依靠浓差扩散方式通过质子交换膜(323)被传递到阳极催化层(324)内并被分解成氧气、电子和氢离子，在阳极催化层(324)里生成的氢离子在电场力的作用下通过质子交换膜(323)传递到阴极催化层(322)，在阳极催化层(324)里生成的电子经由阳极气体扩散层(325)返回至阴极催化层(322)中，浓缩而成的纯氧穿过阳极气体扩散层(325)进入集气座(340)内，纯氧通过氧气接管(350)进入供氧室(200)内，并通过出氧口(210)排出；
步骤三：当防撞板(503)受到撞击时，防撞板(503)挤压导向杆(510)，导向杆(510)在排气管(512)上滑动，缓冲弹簧(511)收缩对撞击力进行缓冲，导向杆(510)将排气管(512)内的空气挤压至气囊(520)内，气囊(520)膨胀，气囊(520)对供氧室(200)内的纯氧发生组件(300)进行保护。
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