CN113479302B - 一种闭式潜水钟的呼吸供气系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及饱和潜水技术领域，特别涉及一种闭式潜水钟的呼吸供气系统，包括潜水钟体，潜水钟体的外部分别连通有供气单元、补给单元和应急单元；供气单元和补给单元均通过主脐带向潜水钟体供给呼吸混合气；潜水钟体分别向钟人和潜水员供给呼吸混合气；供气单元和主脐带之间设置有调压单元A，补给单元和潜水钟体之间设置有调压单元B；供气单元和调压单元A之间设置有气体浓度分析单元；当供气单元不能提供呼吸混合气时，补给单元开始提供呼吸混合气；当主脐带出现故障不能输送呼吸混合气且补给单元也不能供给时，应急单元开始向潜水钟体供给呼吸混合气；以此，保证潜水钟内潜水员和钟人的正常呼吸，在出现事故时，能够应急处理，保证生命安全。

Description

一种闭式潜水钟的呼吸供气系统

技术领域

本发明涉及饱和潜水技术领域，特别涉及一种闭式潜水钟的呼吸供气系统。

背景技术

饱和潜水是一种适用于大深度下，开展长时间作业的潜水方式。饱和潜水技术是唯一一种可使潜水员直接暴露于水下高压环境下开展长时间作业潜水方式，大大提高了潜水员的作业效率。因此，潜水技术作为一种重要的水下作业手段已显出其重要性。而潜水钟是人们从事水下活动的重要装备。潜水钟是一种钟形压力容器，配备在需要进行潜水作业的船上，可以运送人员往返于水下与甲板之间。潜水作业用潜水钟根据结构形式的不同，一般可分为开式潜水钟和闭式潜水钟。

闭式潜水钟水下作业时，有一些危险因素或者事故会对潜水员和钟人的生命安全造成极大的威胁，为此需要一种安全可靠的供气系统来保证潜水员和钟人的正常呼吸。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷与不足，为此本发明提供了一种闭式潜水钟的呼吸供气系统，能够通过水面给闭式潜水钟内潜水员供气，当闭式潜水钟的主脐带不能给钟内潜水员供给正常的呼吸气时，闭式钟外系统自动切换使用闭式钟自身携带气瓶给潜水员供气，保证潜水员的呼吸安全。

为了实现上述目的，本发明提供了一种闭式潜水钟的呼吸供气系统，其包括：潜水钟体，所述潜水钟体的外部分别连通有供气单元、补给单元和应急单元；所述供气单元通过主脐带向所述潜水钟体供给呼吸混合气；所述补给单元通过管路与所述潜水钟体相连；所述潜水钟体分别向钟人和潜水员供给呼吸混合气；所述供气单元和主脐带之间设置有调压单元A，所述补给单元和潜水钟体之间设置有调压单元B；所述供气单元和调压单元A之间设置有气体浓度分析单元；所述气体浓度分析单元用于测定显示所述供气单元提供的氧气浓度和二氧化碳浓度；

所述补给单元被配置成当所述供气单元不能提供呼吸混合气时，所述补给单元开始提供呼吸混合气；

所述应急单元被配置成当所述主脐带出现故障不能输送呼吸混合气且所述供气单元也不能供给呼吸混合气时，所述应急单元开始向所述潜水钟体供给呼吸混合气。

进一步地，所述潜水钟体内部设置有输气管路A和若干个输气管路B，所述输气管路A用于给钟人提供呼吸混合气，所述输气管路B用于给潜水员提供呼吸混合气；所述输气管路A沿着输气方向依次包括连通的装备气室调节器D和球阀E，所述装备气室调节器D的两侧分别设置有压力表D和压力表E；所述输气管路B沿着输气方向依次包括连通的装备气室调节器E和球阀F，所述装备气室调节器E的两侧分别设置有压力表F和压力表G；所述输气管路A通过球阀G与所述主脐带连通；若干个所述输气管路B通过球阀H与所述主脐带连通。

进一步地，所述主脐带沿着输气方向依次通过球阀I、单向阀D、球阀J、球阀K和单向阀E与所述输气管路A和若干个输气管路B连通；所述球阀K和单向阀E位于所述潜水钟体的内部。

进一步地，所述供气单元包括若干个独立的供气组，所述供气组与外部的独立气源连通；所述供气组包括依次连通的球阀A、单向阀A和截止阀A，所述球阀A和单向阀A之间设置带有针阀A的压力表A。

进一步地，所述补给单元包括补给组A和补给组B，所述补给组A与所述输气管路A连通，所述补给组B与所述输气管路B连通；所述补给组A沿着输气方向依次包括连通的氦氧混合气瓶组A和安全阀A，所述补给组B沿着输气方向依次包括连通的氦氧混合气瓶组B和安全阀B。

进一步地，所述调压单元B包括依次连通的压力表B、装备气室调节器B、球阀B和单向阀B，所述单向阀B与所述潜水钟体连通，所述压力表B与所述安全阀A连通；所述调压单元B还包括依次连通的压力表C、装备气室调节器C、球阀C、球阀D和单向阀C，所述球阀D和单向阀C位于所述潜水钟体的内部，所述压力表C与所述安全阀B连通，所述装备气室调节器B和装备气室调节器C均通过球阀Q和球阀R与所述潜水钟体连通，所述球阀R位于所述潜水钟体内部。

进一步地，所述应急单元沿着输气方向依次包括连通的管汇接头、球阀L、球阀M和单向阀F，所述单向阀F分别与所述球阀G和球阀H连通。

进一步地，所述气体浓度分析单元包括CO₂浓度分析仪、O₂浓度分析仪，所述CO₂浓度分析仪和O₂浓度分析仪均与流量计连通，所述流量计通过三通阀分别与减压阀A和减压阀B连通，所述减压阀A连通有球阀N，所述球阀N与所述供气单元连通，所述减压阀B依次连通有球阀P和标定气瓶。

进一步地，所述调压单元A包括装备气室调节器A，所述装备气室调节器A连接有压力表H，所述调压单元A通过高压快插接头与所述主脐带连通。

进一步地，所述装备气室调节器A还连接有追踪管路，所述追踪管路被配置成从所述潜水钟体内引出气体并显示气体压力值，所述气体压力值作为所述装备气室调节器A调整的参考值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)供气单元由水面上独立气源进行呼吸气体供给，并对呼吸气体进行氧浓度和二氧化碳浓度的检测，确保供给潜水员的气体浓度合乎要求；

(2)通过调压单元A追踪闭式潜水钟内气体压力，给供给气体减压，从而使供给潜水员的呼吸气体压力满足呼吸要求；

(3)给潜水员和钟人供气有三情况，正常情况下由供气单元，紧急状况时由补给单元供气，但是在紧急状况下留有应急单元，应急单元连接紧急歧管，通过紧急歧管的国际通用管汇接头连接外部管路为钟人和潜水员供应基本补给。

(4)正常情况下由供气单元通过主脐带供应呼吸气，但在主脐带断裂或无法供给呼吸时，自动切换到补给单元供气。补给单元使用的气瓶组，在管路上设置为互为备用。

(5)补给单元的管路上装有装备气室调节阀，追踪闭式潜水钟内气体压力使供给气体减压到适合潜水员呼吸。

附图说明

图1为本发明的系统图。

图2为本发明的一种实施例示意图。

图3为图2中供气单元的示意图。

图4为图2中补给单元和调压单元B的示意图。

图5为图2中潜水钟体和应急单元的示意图。

图6为图2中气体浓度分析单元的示意图。

其中：1、潜水钟体；2、供气单元；3、补给单元；4、应急单元；5、主脐带；6、调压单元A；7、调压单元B；8、气体浓度分析单元；9、追踪管路；11、输气管路A；12、输气管路B；111、球阀E；112、装备气室调节器D；113、压力表E；114、压力表D；115、球阀G；121、球阀F；122、压力表F；123、装备气室调节器E；124、压力表G；125、球阀H；21、球阀A；22、压力表A；23、针阀A；24、单向阀A；25、截止阀A；31、氦氧混合气瓶组A；32、安全阀A；33、氦氧混合气瓶组B；34、安全阀B；41、管汇接头；42、球阀L；43、球阀M；44、单向阀F；51、球阀I；52、单向阀D；53、球阀J；54、球阀K；55、单向阀E；61、装备气室调节器A；62、压力表H；71、压力表B；72、装备气室调节器B；73、球阀B；74、单向阀B；75、压力表C；76、装备气室调节器C；77、球阀C；78、球阀D；79、单向阀C；761、球阀Q；762、球阀R；81、CO₂浓度分析仪；82、O₂浓度分析仪；83、流量计；84、三通阀；85、减压阀A；86、球阀N；87、减压阀B；88、球阀P；89、标定气瓶。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，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，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

请参阅图1，本发明提供了一种闭式潜水钟的呼吸供气系统，包括潜水钟体1，该潜水钟体1的外部分别连通有供气单元2、补给单元3和应急单元4；供气单元2通过主脐带5向潜水钟体1供给呼吸混合气；补给单元3通过管路与潜水钟体1相连；潜水钟体1分别向钟人和潜水员供给呼吸混合气；供气单元2和主脐带5之间设置有调压单元A6，补给单元3和潜水钟体1之间设置有调压单元B7；供气单元2和调压单元A6之间设置有气体浓度分析单元8；该气体浓度分析单元8用于测定显示供气单元2提供的氧气浓度和二氧化碳浓度；当供气单元2不能提供呼吸混合气时，自动切换至补给单元3并由补给单元3开始提供呼吸混合气；当主脐带5出现故障不能输送呼吸混合气且补给单元3也不能供给呼吸混合气时，应急单元4连接外部的紧急歧管开始向潜水钟体1供给呼吸混合气。

实施例2

请参阅图2至图6，本实施例是在实施例1的基础上具体细化了系统结构，具体如下：

潜水钟体1内部设置有输气管路A11和若干个输气管路B12，输气管路A11用于给钟人提供呼吸混合气，输气管路B12用于给潜水员提供呼吸混合气；输气管路A11沿着输气方向依次包括连通的装备气室调节器D112和球阀E111，装备气室调节器D112的两侧分别设置有压力表D114和压力表E113；输气管路B12沿着输气方向依次包括连通的装备气室调节器E123和球阀F121，装备气室调节器E123的两侧分别设置有压力表F122和压力表G124；输气管路A11通过球阀G115与主脐带5连通；若干个输气管路B12通过球阀H125与主脐带5连通。

具体地，主脐带5沿着输气方向依次通过球阀I51、单向阀D52、球阀J53、球阀K54和单向阀E55与输气管路A11和若干个输气管路B12连通；球阀K54和单向阀E55位于潜水钟体1的内部。

在上述基础上，供气单元2包括若干个独立的供气组，供气组与外部的独立气源连通；供气组包括依次连通的球阀A21、单向阀A24和截止阀A25，球阀A21和单向阀A24之间设置带有针阀A23的压力表A22。这里的独立气源泛指水面上的气源。

在上述基础上，补给单元3包括补给组A和补给组B，补给组A与输气管路B12连通，补给组B与输气管路A11连通；补给组A沿着输气方向依次包括连通的氦氧混合气瓶组A31和安全阀A32，补给组B沿着输气方向依次包括连通的氦氧混合气瓶组B33和安全阀B34。这里的氦氧混合气瓶组A31和氦氧混合气瓶组B33固定在潜水钟体1的外部。

在上述基础上，调压单元B7包括依次连通的压力表B71、装备气室调节器B72、球阀B73和单向阀B74，单向阀B74与潜水钟体1连通，压力表B71与安全阀A32连通；调压单元B7还包括依次连通的压力表C75、装备气室调节器C76、球阀C77、球阀D78和单向阀C79，球阀D78和单向阀C79位于潜水钟体1的内部，压力表C75与安全阀B34连通，装备气室调节器B72和装备气室调节器C76均通过球阀Q761和球阀R762与潜水钟体1连通，球阀R762位于潜水钟体1内部。

优选地，这里的单向阀B74通过球阀J53与潜水钟体1连通。

在上述基础上，应急单元4沿着输气方向依次包括连通的管汇接头41、球阀L42、球阀M43和单向阀F44，单向阀F44分别与球阀G115和球阀H125连通。

基于上述，气体浓度分析单元8包括CO₂浓度分析仪81、O₂浓度分析仪82，这里的CO₂浓度分析仪81和O₂浓度分析仪82均与流量计83连通，流量计83通过三通阀84分别与减压阀A85和减压阀B87连通，减压阀A85连通有球阀N86，球阀N86与供气单元2连通，减压阀B87依次连通有球阀P88和标定气瓶89。在供气前，将流量计83顺时针拧到底，顺时针拧流量变小，逆时针拧流量变大；然后，关闭球阀N86并打开球阀P88，打开标定气瓶89，待流量稳定后进入CO₂浓度分析仪81、O₂浓度分析仪82各自操作界面先进行零点标定再进行量程标定，具体标定操作参照分析仪操作手册，这里不在赘述。标定完后，关掉标定气瓶89和球阀P88，打开球阀N86，由供气单元2开始供气。

具体地，调压单元A6包括装备气室调节器A61，装备气室调节器A61连接有压力表H62，调压单元A6通过高压快插接头与主脐带5连通。

优选地，装备气室调节器A61还连接有追踪管路9，追踪管路9从潜水钟体1内引出气体并显示气体压力值，装备气室调节器A61根据气体压力值进行气压调整。

本实施例的具体使用过程，分为三种情况，具体如下：

情况1水面气体供给：闭式潜水钟的水面气体供给由供气单元2进行，供气单元2连接有三组独立气源，三组独立气源互为备用，当需要供气单元2供气时，打开球阀A21，在管路中的压力表A22上显示出供气压力值，以便位于潜水钟控制室的操作人员随时观测，然后经单向阀A24和截止阀A25，气体到达装备气室调节器A61，装备气室调节器A61把供给的高压气体减压到适合潜水员呼吸的压力的气体，装备气室调节器A61有一根追踪管路9与潜水钟内气体相通，从装备气室调节器A61减压后的气体的压力在压力表H62上显示。在气体经过截止阀A25后，有一路气体经球阀N86、减压阀A85、三通阀84，再经过流量计83，到达CO₂浓度分析仪81、O₂浓度分析仪82并分别显示出供给潜水钟的呼吸气体CO₂和O₂的浓度，以检测水面供给气体的浓度是否符合气体要求。同时在此处还设置了为CO₂浓度分析仪81、O₂浓度分析仪82标定使用的标定气瓶89。从供气单元2经装备气室调节器A61减压后的气体经过球阀S和高压快插接头及主脐带5，到达潜水钟外部的球阀I51、单向阀D52，然后到达钟外球阀J53，经过钟体穿舱件到达钟内球阀K54和单向阀E55，之后分为两路，一路到达球阀H125，然后分别经装备气室调节器E123，再经过球阀F121给潜水员供气，在装备气室调节器E123前后安装有压力表F122和压力表G124，可观测调压前后压力的变化；另一路气体经球阀G115，再经装备气室调节器D112，到达球阀E111，然后给钟人供气，此处在装备气室调节器D112的前后也分别装有压力表D114和压力表E113，可观测调压前后的压力变化。

情况2闭式潜水钟自身携带气瓶供给：当供气单元2的供给气体管路发生状况无法为钟内潜水员提供呼吸气时，气路直接自动切换补给单元3，补给单元3中的补给组A主要供给潜水员呼吸气，补给组B主要供给钟人呼吸气。对于补给组A，从氦氧混合气瓶组A31出来的高压气体经装备气室调节器B72调节压力后，经球阀B73和单向阀B74，然后再经球阀J53、球阀K54，连接输气管路B12，供给潜水员呼吸气。从氦氧混合气瓶组A31出来的高压气体，在管路上安装有安全阀A32，以保护管路的安全。装备气室调节器B72通过球阀Q761和球阀R762连通钟内气体，从而调节管路的气体到适合呼吸的气体以供给潜水员呼吸。由于闭式潜水钟的特殊性，所以在闭式钟中的钟人采用单独的气路为其供气。对于补给组B，从氦氧混合气瓶组B33出来的高压气体经装备气室调节器C76调节压力后，再经球阀C77、球阀D78，然后经单向阀C79、装备气室调节器D112，到达球阀E111，为钟人供给呼吸气。从氦氧混合气瓶组B33出来的高压气体，在管路上安装有安全阀B34，以保护管路的安全。装备气室调节器C76通过球阀Q761和球阀R762连通钟内气体，从而调节管路的气体到适合呼吸的气体以供给钟人呼吸。

但是在紧急情况下，氦氧混合气瓶组A31可以通过正常管路供给到单向阀E55后，再经球阀G115、装备气室调节器D112、球阀E111给钟人供气。而氦氧混合气瓶组B33可以通过正常管路供给到单向阀C79后，再经球阀G115、球阀H125、装备气室调节器E123、球阀F121给潜水员供气。

情况3紧急歧管：通过应急单元4处理完成，即在潜水钟发生紧急情况，潜水钟的主脐带5无法正常供给呼吸气时，可通过国际通用应急的管汇接头41连接紧急歧管，然后再通过球阀L42、球阀M43和单向阀F44，单向阀F44分别与球阀G115和球阀H125连通，为钟人和潜水员供给呼吸气体。

综上所述，本发明的设计构思是正常状态下由供给单元2供给呼吸气体，当供给单元2无法通过主脐带5给潜水员和钟人供气时，此时的主脐带5正常，位于钟外的转换系统自动转到由补给单元3进行供气。另外，在闭式潜水钟的外部有安装应急单元4，当主脐带5出现故障不能进行供气且补给单元3也不能供气时，应急单元4连接外部的紧急歧管，可通过此紧急歧管与外部管路相连接，为闭式潜水钟提供基本供给。

本发明除潜水钟体1外，其他部件均为采购件，具体型号可根据名称进行选择采购，具体不再进行赘述。

本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在本发明的权利要求书的范围内。

Claims (3)

1.一种闭式潜水钟的呼吸供气系统，其特征在于，包括潜水钟体(1)，所述潜水钟体(1)的外部分别连通有供气单元(2)、补给单元(3)和应急单元(4)；所述供气单元(2)通过主脐带(5)向所述潜水钟体(1)供给呼吸混合气；所述补给单元(3)通过管路与所述潜水钟体(1)相连；所述潜水钟体(1)分别向钟人和潜水员供给呼吸混合气；所述供气单元(2)和主脐带(5)之间设置有调压单元A(6)，所述补给单元(3)和潜水钟体(1)之间设置有调压单元B(7)；所述供气单元(2)和调压单元A(6)之间设置有气体浓度分析单元(8)；所述气体浓度分析单元(8)用于测定显示所述供气单元(2)提供的氧气浓度和二氧化碳浓度；

所述补给单元(3)被配置成当所述供气单元(2)不能提供呼吸混合气时，所述补给单元(3)开始提供呼吸混合气；

所述应急单元(4)被配置成当所述主脐带(5)出现故障不能输送呼吸混合气且所述补给单元(3)也不能供给呼吸混合气时，所述应急单元(4)开始向所述潜水钟体(1)供给呼吸混合气；

所述潜水钟体(1)内部设置有输气管路A(11)和若干个输气管路B(12)，所述输气管路A(11)用于给钟人提供呼吸混合气，所述输气管路B(12)用于给潜水员提供呼吸混合气；所述输气管路A(11)和若干个输气管路B(12)与所述主脐带(5)连通；

所述调压单元B(7)包括依次连通的压力表B(71)、装备气室调节器B(72)、球阀B(73)和单向阀B(74)，所述单向阀B(74)与所述潜水钟体(1)连通，所述压力表B(71)与安全阀A(32)连通；所述调压单元B(7)还包括依次连通的压力表C(75)、装备气室调节器C(76)、球阀C(77)、球阀D(78)和单向阀C(79)，所述球阀D(78)和单向阀C(79)位于所述潜水钟体(1)的内部，所述压力表C(75)与安全阀B(34)连通，所述装备气室调节器B(72)和装备气室调节器C(76)均通过球阀Q(761)和球阀R(762)与所述潜水钟体(1)连通，所述球阀R(762)位于所述潜水钟体(1)内部；

所述调压单元A(6)包括装备气室调节器A(61)，所述装备气室调节器A(61)连接有压力表H(62)，所述调压单元A(6)通过高压快插接头与所述主脐带(5)连通；所述装备气室调节器A(61)还连接有追踪管路(9)，所述追踪管路(9)被配置成从所述潜水钟体(1)内引出气体并显示气体压力值，所述气体压力值作为所述装备气室调节器A(61)调整的参考值；

所述供气单元(2)包括若干个独立的供气组，所述供气组与外部的独立气源连通；所述供气组包括依次连通的球阀A(21)、单向阀A(24)和截止阀A(25)，所述球阀A(21)和单向阀A(24)之间设置带有针阀A(23)的压力表A(22)；

所述补给单元(3)包括补给组A和补给组B，所述补给组A与所述输气管路B(12)连通，所述补给组B与所述输气管路A(11)连通；所述补给组A沿着输气方向依次包括连通的氦氧混合气瓶组A(31)和安全阀A(32)，所述补给组B沿着输气方向依次包括连通的氦氧混合气瓶组B(33)和安全阀B(34)；

所述应急单元(4)沿着输气方向依次包括连通的管汇接头(41)、球阀L(42)、球阀M(43)和单向阀F(44)，所述单向阀F(44)分别与球阀G(115)和球阀H(125)连通；

所述气体浓度分析单元(8)包括CO₂浓度分析仪(81)、O₂浓度分析仪(82)，所述CO₂浓度分析仪(81)和O₂浓度分析仪(82)均与流量计(83)连通，所述流量计(83)通过三通阀(84)分别与减压阀A(85)和减压阀B(87)连通，所述减压阀A(85)连通有球阀N(86)，所述球阀N(86)与所述供气单元(2)连通，所述减压阀B(87)依次连通有球阀P(88)和标定气瓶(89)。

2.根据权利要求1所述的闭式潜水钟的呼吸供气系统，其特征在于，所述输气管路A(11)沿着输气方向依次包括连通的装备气室调节器D(112)和球阀E(111)，所述装备气室调节器D(112)的两侧分别设置有压力表D(114)和压力表E(113)；所述输气管路B(12)沿着输气方向依次包括连通的装备气室调节器E(123)和球阀F(121)，所述装备气室调节器E(123)的两侧分别设置有压力表F(122)和压力表G(124)；所述输气管路A(11)通过球阀G(115)与所述主脐带(5)连通；若干个所述输气管路B(12)通过球阀H(125)与所述主脐带(5)连通。

3.根据权利要求2所述的闭式潜水钟的呼吸供气系统，其特征在于，所述主脐带(5)沿着输气方向依次通过球阀I(51)、单向阀D(52)、球阀J(53)、球阀K(54)和单向阀E(55)与所述输气管路A(11)和若干个输气管路B(12)连通；所述球阀K(54)和单向阀E(55)位于所述潜水钟体(1)的内部。

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