CN113679970B

CN113679970B - 一种矿井用压缩氧自救器

Info

Publication number: CN113679970B
Application number: CN202110911094.8A
Authority: CN
Inventors: 曹爱秋
Original assignee: Chongqing Tianyang Mining Co ltd
Current assignee: Chongqing Tianyang Mining Co ltd
Priority date: 2021-08-10
Filing date: 2021-08-10
Publication date: 2022-08-16
Anticipated expiration: 2041-08-10
Also published as: CN113679970A

Abstract

本发明涉及救援设备技术领域，且公开了一种矿井用压缩氧自救器，包括吸附箱、压缩氧气罐、呼吸装置集成和主箱体，所述吸附箱、压缩氧气罐和呼吸装置集成均放置于主箱体的内部，所述吸附箱连接有保护气囊集成，所述保护气囊集成放置于主箱体的内部，所述吸附箱的内部设有第一反应箱和第二反应箱，所述第一反应箱和第二反应箱的结构相同。本发明通过在吸附箱的内腔设置第一反应箱、第二反应箱，并在第一反应箱、第二反应箱内交替进行碳酸氢钙的合成和分解，利用碳酸氢钙需要吸热分解的特性吸收通过分料箱后的混合气体，从而降低混合气体的温度，防止在人员在使用过程中由于气体温度太高而造成不适，提高该压缩氧自救器使用的舒适度。

Description

一种矿井用压缩氧自救器

技术领域

本发明涉及救援设备技术领域，具体为一种矿井用压缩氧自救器。

背景技术

压缩氧自救器主要用于矿井下或环境空气发生有毒气体污染及缺氧窒息性灾害时，现场人员佩戴，保护佩戴人员正常呼吸逃离灾区实现自救。压缩氧自救器是一种以高压容器充填氧气为气源的循环充气的隔绝式自救器。它是用于个人防护的一个产品，它可以以两种或三种方式供氧，因此是避难舱和避难硐室的必配装备。

在压缩氧自救器中设置可供吸收人体呼出气体中的二氧化碳的吸收剂，吸收剂一般使用氢氧化钙，但是氢氧化钙在吸收二氧化碳时放出大量的热，热量随着空气流重新进入呼吸系统中供给佩戴人员呼吸，温度可高达40度，因此呼吸的气体温度较高造成佩戴人员感觉不适，严重可造成烫伤。

发明内容

针对背景技术中提出的现有压缩氧自救器在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种矿井用压缩氧自救器，具备降低气体温度的优点，解决了上述背景技术中提出的进入呼吸系统的温度较高的问题。

本发明提供如下技术方案：一种矿井用压缩氧自救器，包括吸附箱、压缩氧气罐、呼吸装置集成和主箱体，所述吸附箱、压缩氧气罐和呼吸装置集成均放置于主箱体的内部，所述吸附箱连接有保护气囊集成，所述保护气囊集成放置于主箱体的内部，所述吸附箱的内部设有第一反应箱和第二反应箱，所述第一反应箱和第二反应箱的结构相同，所述第一反应箱、第二反应箱的上方设有分料箱，所述分料箱的内腔连通有主料箱，所述分料箱的内腔连通有呼气管和高温混合气出气管，所述第一反应箱、第二反应箱和分料箱之间设有集成管路，所述集成管路包括有呼气管、二氧化碳出气管和吸气管，所述呼气管与吸气管与呼吸装置集成的呼吸系统相连，所述二氧化碳出气管与保护气囊集成相连，所述吸附箱的内部设有电源和控制箱。

优选的，所述第一反应箱包括外罩箱、中罩箱、内罩箱和落料阀，所述中罩箱和内罩箱均设于外罩箱的内部且所述中罩箱位于内罩箱的下方，所述外罩箱、内罩箱均与中罩箱之间形成气流腔，所述内罩箱与中罩箱的内腔相连通且连通管道上设有落料阀，所述中罩箱的内腔填充有水溶液。

优选的，所述集成管路还包括高温混合气出气管和二氧化碳汇集管，所述呼气管和高温混合气出气管分别连接在分料箱的进气端和出气端，所述高温混合气出气管的出气端连接至第一反应箱、第二反应箱的气流腔的进气端且与第一反应箱、第二反应箱的连接管路上分别设有第一混合气进气阀和第二混合气进气阀，所述气流腔的出气端与吸气管相连通。

优选的，所述呼气管的出气端还连接至第一反应箱、第二反应箱的中罩箱的进气端且与第一反应箱、第二反应箱的连接管路上分别设有所述第一呼气进气阀和第二呼气进气阀，所述中罩箱的出气端连接有二氧化碳汇集管，所述二氧化碳汇集管上安装有调流阀，所述调流阀为二通阀，所述调流阀的两个出口端分别与呼气管和二氧化碳出气管相连接。

优选的，所述分料箱底端的中部向上凸起，所述分料箱底面的凸起两侧均连接有分料管，两个所述分料管延伸至第一反应箱、第二反应箱的内罩箱的内腔，两个所述分料管上均安装有分料阀。

优选的，所述第一呼气进气阀和第二呼气进气阀交替打开，所述第一混合气进气阀和第二混合气进气阀也交替打开，所述第一呼气进气阀打开时所述第一混合气进气阀关闭，所述第一呼气进气阀关闭时所述第一混合气进气阀打开，所述第一呼气进气阀或第二呼气进气阀打开时所述调流阀与呼气管相连通，所述第一混合气进气阀或第二混合气进气阀打开时所述调流阀与二氧化碳出气管相连通，所述二氧化碳出气管上安装有手动阀。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过在吸附箱的内腔设置第一反应箱、第二反应箱，并在第一反应箱、第二反应箱内交替进行碳酸氢钙的合成和分解，利用碳酸氢钙需要吸热分解的特性吸收通过分料箱后的混合气体，从而降低混合气体的温度，防止在人员在使用过程中由于气体温度太高而造成不适，提高该压缩氧自救器使用的舒适度。

2、本发明通过设置保护气囊集成，并将碳酸氢钙热分解后的二氧化碳输送至保护气囊集成内，利用膨胀后的保护气囊集成对人体起到保护的目的，降低人员在逃生、救援过程中的伤害，提高对人体的保护效果。

3、本发明通过在吸附箱内设置分料箱，利用分料箱将主料箱内的物料分量吸收呼出气体中的二氧化碳，有利于减少分料箱内未吸收二氧化碳的氢氧化钙物料量，从而减少分料箱中物料的浪费，提高氢氧化钙物料的利用率。

附图说明

图1为本发明吸附箱的结构示意图；

图2为本发明的整体结构示意图；

图3为本发明第一反应箱的局部俯视剖视图；

图4为本发明第一反应箱的俯视图。

图中：1、吸附箱；2、第一反应箱；201、外罩箱；2010、气流腔；202、中罩箱；203、内罩箱；204、落料阀；3、第二反应箱；4、分料箱；401、分料管；402、分料阀；5、主料箱；6、电源；7、控制箱；8、呼气管；801、第一呼气进气阀；802、第二呼气进气阀；9、二氧化碳出气管；901、手动阀；10、高温混合气出气管；1001、第一混合气进气阀；1002、第二混合气进气阀；11、吸气管；12、二氧化碳汇集管；1201、调流阀；13、压缩氧气罐；14、呼吸装置集成；15、主箱体；16、保护气囊集成。

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。

请参阅图1-4，一种矿井用压缩氧自救器，包括吸附箱1、压缩氧气罐13、呼吸装置集成14和主箱体15，吸附箱1、压缩氧气罐13和呼吸装置集成14均放置于主箱体15的内部，呼吸装置集成14为现有技术，一般包括与压缩氧气罐13流量调整的阀门装置、呼吸面罩以及与呼吸面罩相连的吸气阀、呼气阀等，共同组成了呼吸系统，吸附箱1连接有保护气囊集成16，保护气囊集成16放置于主箱体15的内部，保护气囊集成16充气后用于对人体的局部进行保护，例如可设置护腕、护膝、护头、护腰等，使用细软管连通用于输送空气使得保护气囊集成16充气膨胀，在该压缩氧自救器未启动的安全情况下，体积较小，携带、穿戴均不占用较大空间，保护气囊集成16有两种使用方式，一种是保护气囊集成16一直穿戴在矿下工作人员身上，当该压缩氧自救器在启动后，可充气膨胀，一种是与现有技术类似，装填在主箱体15内，在需要时穿戴在身上，两种方法视情况而定；

吸附箱1的内部设有第一反应箱2和第二反应箱3，第一反应箱2和第二反应箱3的结构相同，第一反应箱2、第二反应箱3的上方设有分料箱4，分料箱4的内腔连通有主料箱5，分料箱4与主料箱5之间可设有流量阀，流量阀控制主料箱5进入分料箱4内的物料量，分料箱4底端的中部向上凸起，分料箱4底面的凸起两侧均连接有分料管401，两个分料管401延伸至第一反应箱2、第二反应箱3的内罩箱203的内腔，两个分料管401上均安装有分料阀402；分料箱4的内腔连通有呼气管8和高温混合气出气管10，呼气管8与呼吸装置集成14的呼气阀相连通，即进入呼气管8内的是人体呼出的含有二氧化碳的混合气体，高温混合气出气管10连接在分料箱4的出气端，进入高温混合气出气管10内的是被吸收了二氧化碳的混合气体，一般该混合气体中包含有部分未被吸收的二氧化碳、全部的氧气以及氮气、稀有气体，氢氧化钙吸收二氧化碳的反应，方程式为：Ca(OH)₂+CO₂＝CaCO₃+H₂O+热量，这个吸收反应是放热反应，因此从高温混合气出气管10输出的混合气体携带有大量的热，现有技术中，高温混合气出气管10直接与呼吸装置集成14的呼吸阀连通，因此工作人员吸收的气体温度逐渐升高，导致身体不适；分料箱4的容积小于主料箱5的容积，在保证分料箱4内的物料可以吸收人体呼出的二氧化碳，并使得从分料箱4输出的混合气体内的二氧化碳量达到标准的前提下，尽可能减小分料箱4的容积，分料箱4容积具体设定方式可采用如下方式：按照人体单位时间最大的二氧化碳呼出量为基准，分料箱4内的物料量满足一定时间内能够使得吸收二氧化碳后的混合气体达标，然后定时开启分料阀402和分料箱4、主料箱5之间的阀门，使得分料箱4内的物料向第一反应箱2、第二反应箱3内掉落，主料箱5内的物料向分料箱4内掉落，从而保证分料箱4内的氢氧化钙完全成为碳酸钙，防止氢氧化钙进入第一反应箱2、第二反应箱3内造成浪费；

第一反应箱2包括外罩箱201、中罩箱202、内罩箱203和落料阀204，中罩箱202和内罩箱203均设于外罩箱201的内部且中罩箱202位于内罩箱203的下方，外罩箱201、内罩箱203均与中罩箱202之间形成气流腔2010，气流腔2010环绕中罩箱202的外周，即中罩箱202的四周均能通过气流，内罩箱203与中罩箱202的内腔相连通且连通管道上设有落料阀204，落料阀204为单向阀，即内罩箱203内的物料颗粒可以从内罩箱203的内部单向进入中罩箱202的内腔，进入内罩箱203内腔的物料颗粒为氢氧化钙与二氧化碳反应后的碳酸钙颗粒，后中罩箱202的内腔填充有水溶液，碳酸钙进入水中；

吸附箱1的内部设有电源6和控制箱7，电源6用于供给电能，控制箱7用于控制阀门的启闭，在本申请中，使用电能且具备自动启闭功能的阀门均是通过控制箱7调控，第一反应箱2、第二反应箱3和分料箱4之间设有集成管路，集成管路包括有呼气管8、二氧化碳出气管9和吸气管11，还包括高温混合气出气管10和二氧化碳汇集管12，呼气管8和高温混合气出气管10分别连接在分料箱4的进气端和出气端，即呼出的气体通过呼气管8进入分料箱4内，通过分料箱4内的氢氧化钙物料吸收二氧化碳后，携带有热量的混合气体进入高温混合气出气管10内，高温混合气出气管10的出气端连接至第一反应箱2、第二反应箱3的气流腔2010的进气端且与第一反应箱2、第二反应箱3的连接管路上分别设有第一混合气进气阀1001和第二混合气进气阀1002，气流腔2010的出气端与吸气管11相连通，混合气体通过气流腔2010后，在气流腔2010内进行热量交换，降温后的混合气体进入吸气管11内，然后进入呼吸装置集成14的呼吸阀，供给人员再次呼吸使用。

呼气管8的出气端还连接至第一反应箱2、第二反应箱3的中罩箱202的进气端且与第一反应箱2、第二反应箱3的连接管路上分别设有第一呼气进气阀801和第二呼气进气阀802，中罩箱202的出气端连接有二氧化碳汇集管12，二氧化碳汇集管12上安装有调流阀1201，调流阀1201为二通阀，调流阀1201的两个出口端分别与呼气管8和二氧化碳出气管9相连接，二氧化碳出气管9与保护气囊集成16相连；

中罩箱202内发生两种反应，首先，从内罩箱203内进入中罩箱202中的碳酸钙，通过呼气管8向中罩箱202内持续输送呼出气体时，碳酸钙与二氧化碳发生如下反应：CaCO₃+CO₂+H₂O＝Ca(HCO₃)₂

其次，当高温混合气出气管10内的含有热量的混合气体进入气流腔2010内时，中罩箱202中发生如下反应：2Ca(HCO₃)₂＝CaCO₃+CO₂+H₂O

此过程是需要加热，从而将混合气体中的热量吸收以后，降温的混合气体可再进入吸气管11，并进入呼吸装置集成14的呼吸系统，由此，使用的工作人员则不会由于气体的高温而产生不适；

并且，碳酸氢钙吸收热量分解后产生二氧化碳，二氧化碳可通过二氧化碳出气管9进入保护气囊集成16中，将保护气囊集成16撑开膨胀，膨胀后的保护气囊集成16可对人体进行保护；

由于碳酸氢钙的合成和分解为两个过程，因此使用第一反应箱2、第二反应箱3交替进行合成、分解的反应，保证合成、分解反应的持续进行，因此集成管路上的阀门具有如下的启闭方式：

第一呼气进气阀801和第二呼气进气阀802交替打开，第一混合气进气阀1001和第二混合气进气阀1002也交替打开，第一呼气进气阀801打开时第一混合气进气阀1001关闭，此时第二呼气进气阀802关闭，第二混合气进气阀1002打开，第一反应箱2内进行的是碳酸氢钙的合成反应，第二反应箱3内进行的是碳酸氢钙的分解反应；第一呼气进气阀801关闭时第一混合气进气阀1001打开，此时第二呼气进气阀802打开，第二混合气进气阀1002关闭，此时第一反应箱2内进行碳酸氢钙的分解反应，第二反应箱3内进行碳酸氢钙的合成反应；

第一呼气进气阀801或第二呼气进气阀802打开时调流阀1201与呼气管8相连通，此时进入二氧化碳汇集管12内的是含有氧气混合气体，因此这部分气体重新进入分料箱4内吸收剩余的二氧化碳，然后供人体呼吸使用；第一混合气进气阀1001或第二混合气进气阀1002打开时调流阀1201与二氧化碳出气管9相连通，此时进入二氧化碳汇集管12的是碳酸氢钙分解后产生的二氧化碳，这些二氧化碳通过二氧化碳出气管9进入保护气囊集成16内，经保护气囊集成16撑开膨胀，当然，二氧化碳出气管9上安装有手动阀901，工作人员可通过调整二氧化碳出气管9自动调整保护气囊集成16的膨胀度，当保护气囊集成16的膨胀度达标后，多余的二氧化碳可释放至外界环境中，另外保护气囊集成16上还可设置出气口，由于二氧化碳可以用来灭火，当遇到小的火情时，可通过将保护气囊集成16内的二氧化碳释放出去扑灭火源，对于进入保护气囊集成16内的二氧化碳可能会携带水汽的问题，可在保护气囊集成16的入口端设置干燥剂。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种矿井用压缩氧自救器，包括吸附箱（1）、压缩氧气罐（13）、呼吸装置集成（14）和主箱体（15），所述吸附箱（1）、压缩氧气罐（13）和呼吸装置集成（14）均放置于主箱体（15）的内部，其特征在于：所述吸附箱（1）连接有保护气囊集成（16），所述保护气囊集成（16）放置于主箱体（15）的内部，所述吸附箱（1）的内部设有第一反应箱（2）和第二反应箱（3），所述第一反应箱（2）和第二反应箱（3）的结构相同，所述第一反应箱（2）、第二反应箱（3）的上方设有分料箱（4），所述分料箱（4）的内腔连通有主料箱（5），所述分料箱（4）的内腔连通有呼气管（8）和高温混合气出气管（10），所述第一反应箱（2）、第二反应箱（3）和分料箱（4）之间设有集成管路，所述集成管路包括有呼气管（8）、二氧化碳出气管（9）和吸气管（11），所述呼气管（8）与吸气管（11）与呼吸装置集成（14）的呼吸系统相连，所述二氧化碳出气管（9）与保护气囊集成（16）相连，所述吸附箱（1）的内部设有电源（6）和控制箱（7）；

所述第一反应箱（2）包括外罩箱（201）、中罩箱（202）、内罩箱（203）和落料阀（204），所述中罩箱（202）和内罩箱（203）均设于外罩箱（201）的内部且所述中罩箱（202）位于内罩箱（203）的下方，所述外罩箱（201）、内罩箱（203）均与中罩箱（202）之间形成气流腔（2010），所述内罩箱（203）与中罩箱（202）的内腔相连通且连通管道上设有落料阀（204），所述中罩箱（202）的内腔填充有水溶液；

所述集成管路还包括高温混合气出气管（10）和二氧化碳汇集管（12），所述呼气管（8）和高温混合气出气管（10）分别连接在分料箱（4）的进气端和出气端，所述高温混合气出气管（10）的出气端连接至第一反应箱（2）、第二反应箱（3）的气流腔（2010）的进气端且与第一反应箱（2）、第二反应箱（3）的连接管路上分别设有第一混合气进气阀（1001）和第二混合气进气阀（1002），所述气流腔（2010）的出气端与吸气管（11）相连通；

所述呼气管（8）的出气端还连接至第一反应箱（2）、第二反应箱（3）的中罩箱（202）的进气端且与第一反应箱（2）、第二反应箱（3）的连接管路上分别设有第一呼气进气阀（801）和第二呼气进气阀（802），所述中罩箱（202）的出气端连接有二氧化碳汇集管（12），所述二氧化碳汇集管（12）上安装有调流阀（1201），所述调流阀（1201）为二通阀，所述调流阀（1201）的两个出口端分别与呼气管（8）和二氧化碳出气管（9）相连接；

所述分料箱（4）底端的中部向上凸起，所述分料箱（4）底面的凸起两侧均连接有分料管（401），两个所述分料管（401）延伸至第一反应箱（2）、第二反应箱（3）的内罩箱（203）的内腔，两个所述分料管（401）上均安装有分料阀（402）；

所述第一呼气进气阀（801）和第二呼气进气阀（802）交替打开，所述第一混合气进气阀（1001）和第二混合气进气阀（1002）也交替打开，所述第一呼气进气阀（801）打开时所述第一混合气进气阀（1001）关闭，所述第一呼气进气阀（801）关闭时所述第一混合气进气阀（1001）打开，所述第一呼气进气阀（801）或第二呼气进气阀（802）打开时所述调流阀（1201）与呼气管（8）相连通，所述第一混合气进气阀（1001）或第二混合气进气阀（1002）打开时所述调流阀（1201）与二氧化碳出气管（9）相连通，所述二氧化碳出气管（9）上安装有手动阀（901）。