CN113581423B - 用于深度潜水环境中呼吸气体加热装置及潜水面罩或头盔 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于深度潜水环境中呼吸气体加热装置及潜水面罩或头盔：同轴设置有内层管路和外层管路，内层管路的外壁套设导热柱，导热柱呈阶梯状、且沿着进气至出气方向直径逐渐变大，内层管路一端固定第一内层盖，外层管路一端固定外层盖，外层管路上开设进热水孔，进热水孔上固定进热水管，进热水管与外接热水源的热水管连接，内层管路上开设进气孔，进气孔上固定穿设并延伸外层管路外的进气管，进气管与外层管路连接处固定，进气管与外接气源的气管连接，内层管路另一端固定第二内层盖，第二内层盖上固定连通出气管，出气管上套设连接接头，连接接头一端通过孔用挡圈嵌设在导热柱端部内，连接接头另一端与潜水面罩或头盔上的呼吸气管连接。

Description

用于深度潜水环境中呼吸气体加热装置及潜水面罩或头盔
技术领域
本发明涉及呼吸气体加热技术领域，特别是涉及一种用于大深度潜水环境中呼吸气体加热装置及包括其的潜水面罩或潜水头盔。
背景技术
大深度潜水时，由于潜水员的体温高于海水和呼吸气体温度，热量通过传导、对流和辐射方式不断散失，所以潜水员的热量问题包括体表的热散失和保暖、呼吸气体的热散失和加热。由于水的导热系数是空气的25倍，氦气是空气的导热系数是空气的6倍，而大深度饱和潜水时呼吸的氦氧混合气体，95％以上为氦气，所以潜水员在水中呼吸氦氧混合气时比在空气中散失更多的热量。体表散热主要与潜水服和水温有关，潜水员可根据不同的水温选用湿式潜水服、干式潜水服和加热潜水服进行防护。呼吸气体的散热主要受潜水深度和呼吸介质的影响，随着潜水深度的增加和呼吸介质导热系数的增大，这种散热不断增大。常压下，呼吸氦氧混合气，呼吸气体散热占身体产热量的10％；潜水深度60米时，呼吸氦氧混合气，呼吸气体散热占身体产热量的28％；潜水深度200米时，呼吸氦氧混合气，呼吸气体散热占身体产热量的50％。通常当呼吸气体散热超过350Watt，体温开始明显下降，美海军在330米重体力劳动工况下呼吸7℃的呼吸气体的实验中测得的实际散热量为780Watt，该实验表明在大深度潜水时呼吸气体散热非常严重。
因此，英国、挪威等国家规定超过150米潜水时，需要对呼吸气体进行加热以减少体热的散失，我国GB/T 24555《200m氦氧饱和潜水作业要求》也有相应的规定。但是，目前我军虽然建设了船用300米饱和潜水系统，并配备了潜水员热水加热服，但是尚缺乏大深度潜水(超过150米)条件下的呼吸气体加热装置，存在安全隐患，需要开展研究。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的用于大深度潜水环境中呼吸气体加热装置及包括其的潜水面罩或潜水头盔。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种用于大深度潜水环境中呼吸气体加热装置，其特点在于，其包括双层同轴设置的内层管路和外层管路，所述内层管路的外壁套设有导热柱，所述导热柱呈阶梯状、且沿着进气至出气方向直径逐渐变大，所述导热柱和外层管路之间的缝隙空腔逐渐变小，所述内层管路的一端固定有第一内层盖，所述外层管路的一端固定有外层盖，所述外层管路上开设有进热水孔，所述进热水孔上固定有进热水管，所述进热水管与外接热水源的热水管可拆卸连接，所述内层管路上开设有进气孔，所述进气孔上固定有穿设外层管路并延伸至外层管路外的进气管，所述进气管与外层管路连接处相固定，所述进气管与外接气源的气管可拆卸连接，所述内层管路的另一端固定有第二内层盖，所述第二内层盖上固定连通有出气管，所述出气管上套设有连接接头，所述连接接头的一端固定在导热柱的端部内，所述连接接头的另一端与潜水面罩或潜水头盔上的呼吸气管可拆卸连接。
优选地，所述连接接头的一端通过孔用挡圈嵌设在导热柱的端部内。
优选地，所述进热水管焊接于进热水孔上。
优选地，所述进气管与外层管路的连接处相焊接。
优选地，所述进气管与外接气源的气管螺纹连接、且螺纹连接处通过第一O型圈密封。
优选地，所述出气管与连接接头的连接处通过第二O型圈密封。
优选地，所述内层管路和外层管路采用不锈钢。
优选地，所述导热柱的外壁和外层管路的内壁之间夹设有弹簧。
优选地，所述进气管呈弯折状、且弯折处圆滑过渡。
本发明还提供一种潜水面罩或潜水头盔，其特点在于，其包括上述的用于大深度潜水环境中呼吸气体加热装置。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明根据人体的生理需求和大深度潜水特殊环境下的人体生理变化特点，将呼吸气体加热装置设计为一种小型的可随身携带机械装置，通过水-气热交换原理实现对呼吸气体的加热，安装于潜水面罩或潜水头盔上，在潜水员呼吸前对呼吸气体进行加热。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的一种用于大深度潜水环境中呼吸气体加热装置的主视图。
图2为本发明较佳实施例的一种用于大深度潜水环境中呼吸气体加热装置的剖视图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。
如图1和图2所示，本实施例提供一种用于大深度潜水环境中呼吸气体加热装置，其包括双层同轴设置的内层管路1和外层管路2，所述内层管路1的外壁套设有导热柱14，所述导热柱14呈阶梯状、且沿着进气至出气方向直径逐渐变大，所述导热柱14和外层管路2之间的缝隙空腔3逐渐变小，所述导热柱14的外壁和外层管路2的内壁之间夹设有弹簧15，弹簧15使得导热柱14能够固定在内层管路1上。
所述内层管路1的一端固定有第一内层盖4，所述外层管路2的一端固定有外层盖5，所述外层管路2上开设有进热水孔，所述进热水孔上焊接有进热水管6，所述进热水管6与外接热水源的热水管螺纹连接，所述内层管路1上开设有进气孔，所述进气孔上固定有穿设外层管路2并延伸至外层管路2外的进气管7，所述进气管7呈弯折状、且弯折处圆滑过渡，所述进气管7与外层管路2连接处相焊接，所述进气管7与外接气源的气管螺纹连接并通过第一O型圈8密封，所述内层管路1的另一端固定有第二内层盖9，所述第二内层盖9上固定连通有出气管10，所述出气管10上套设有连接接头11，所述出气管10与连接接头11的连接处通过第二O型圈12密封，所述连接接头11的一端通过孔用挡圈13嵌设在导热柱14的端部内，所述连接接头11的另一端与潜水面罩或潜水头盔上的呼吸气管螺纹连接。
其中，所述内层管路1采用导热性能好的材料，如不锈钢；所述外层管路2采用导热性能好的材料，如不锈钢。
使用时，外接热水源的热水管中流经的热水进入进热水管6中，外接气源的气管中流经的气体进入进气管7中，内层管路1和外层管路2之间的缝隙空腔3中流通热水，热水不间断地在导热柱14外侧四周流通，然后排入深水中。缝隙空腔3中流通的热水通过导热柱14与内层管路1内气体进行热交换，以实现对内层管路1内气体的加热，加热后的气体通过出气管10传给潜水面罩或潜水头盔上的呼吸气管，以供潜水员呼吸用。
本发明根据人体的生理需求和大深度潜水特殊环境下的人体生理变化特点，将呼吸气体加热装置设计为一种小型的可随身携带机械装置，通过水-气热交换原理实现对呼吸气体的加热，安装于潜水面罩或潜水头盔上，在潜水员呼吸前对呼吸气体进行加热。其关键技术是热交换材料和热交换方式的选择，尽量增大热水与呼吸气体管路的接触面积，增加热交换的时间。在呼吸气体加热装置样机加工完成后，进行相应的验证试验，满足技术性能指标后，才能使用。呼吸气体加热装置由潜水员随身携带，装备于潜水面罩或潜水头盔上，是大深度潜水必须配备的装置，可以用于海军大深度沉船打捞、水下施工和潜艇失事沉没后援潜救生，这可以减少潜水员的体热散失，提高潜水员的水下作业效率，具有较高的军事效益。同时也可以用于商业大深度潜水，进行海洋开发和海底资源勘探，会延长潜水员的水下作业时间，具有极大的经济效益。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于大深度潜水环境中呼吸气体加热装置，其特征在于，其包括双层同轴设置的内层管路和外层管路，所述内层管路的外壁套设有导热柱，所述导热柱呈阶梯状、且沿着进气至出气方向直径逐渐变大，所述导热柱和外层管路之间的缝隙空腔逐渐变小，所述内层管路的一端固定有第一内层盖，所述外层管路的一端固定有外层盖，所述外层管路上开设有进热水孔，所述进热水孔上固定有进热水管，所述进热水管与外接热水源的热水管可拆卸连接，所述内层管路上开设有进气孔，所述进气孔上固定有穿设外层管路并延伸至外层管路外的进气管，所述进气管与外层管路连接处相固定，所述进气管与外接气源的气管可拆卸连接，所述内层管路的另一端固定有第二内层盖，所述第二内层盖上固定连通有出气管，所述出气管上套设有连接接头，所述连接接头的一端固定在导热柱的端部内，所述连接接头的另一端与潜水面罩或潜水头盔上的呼吸气管可拆卸连接，所述导热柱的外壁和外层管路的内壁之间夹设有弹簧。
2.如权利要求1所述的用于大深度潜水环境中呼吸气体加热装置，其特征在于，所述连接接头的一端通过孔用挡圈嵌设在导热柱的端部内。
3.如权利要求1所述的用于大深度潜水环境中呼吸气体加热装置，其特征在于，所述进热水管焊接于进热水孔上。
4.如权利要求1所述的用于大深度潜水环境中呼吸气体加热装置，其特征在于，所述进气管与外层管路的连接处相焊接。
5.如权利要求1所述的用于大深度潜水环境中呼吸气体加热装置，其特征在于，所述进气管与外接气源的气管螺纹连接、且螺纹连接处通过第一O型圈密封。
6.如权利要求1所述的用于大深度潜水环境中呼吸气体加热装置，其特征在于，所述出气管与连接接头的连接处通过第二O型圈密封。
7.如权利要求1所述的用于大深度潜水环境中呼吸气体加热装置，其特征在于，所述内层管路和外层管路采用不锈钢。
8.如权利要求1所述的用于大深度潜水环境中呼吸气体加热装置，其特征在于，所述进气管呈弯折状、且弯折处圆滑过渡。
9.一种潜水面罩或潜水头盔，其特征在于，其包括如权利要求1-8中任一项所述的用于大深度潜水环境中呼吸气体加热装置。
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