CN114537628A - 一种深海平台大气环境综合控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种深海平台大气环境综合控制装置，主要包括风机、压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、冷却盘管、电动风阀、流量调节阀、氢氧化锂罐、催化燃烧床、电加热器、过滤器、电控箱、消音器、风箱等。本发明通过优化的系统配置、布局和风道设计，能够集舱室空气温湿度控制和净化再生于一体，综合控制舱室大气环境参数。本发明通过箱体敷设吸声材料，进出口管段连接消音器，并结合低温送风技术和优化的空气分配，能够整体降低噪声和能耗，提高人员舒适性。

Description

一种深海平台大气环境综合控制装置
技术领域
本发明涉及载人潜水器辅助设备技术领域，尤其是一种深海平台大气环境综合控制装置。
背景技术
深海平台属于大型载人潜水器领域，作业深度从几百米到几千米不等，能够在深海环境下维持人员作业数十天。
深海平台舱室是与外界空气隔绝的空间，长期在水下航行作业，人员的生理活动和设备的运行会造成很差的舱室空气环境质量。在舱室多种污染物的综合作用下会导致人员头疼、头晕、神经衰弱等一系列全身非特异性症状，不利于人员正常工作甚至危害健康。
因此，舱室内大气环境的控制是维持平台内人员正常生活、设备正常运行的重要保证，包括舱内温湿度的控制，二氧化碳、微量有害气体的清除等。
现有技术中的载人潜水器环境控制设备为分别独立控制某环境参数，设有空气调节设备、空气净化设备和空气再生设备等。但设备及管路占用空间大、噪声高、能耗高、功能单一，且不能对舱室环境参数进行集中控制，不利于整个环境控制系统的优化控制与节能降噪。
目前，舱室大气环境控制发展趋势为：由功能性设计向健康舒适性气候环境发展，温湿度、气体成分和有害气体控制追求低能耗、高效、综合集成。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种深海平台大气环境综合控制装置，从而通过优化的系统配置、布局和风道设计，能够集舱室温湿度控制、二氧化碳清除、有害气体清除等功能于一体，大大提高了工作可靠性。
本发明所采用的技术方案如下：
一种深海平台大气环境综合控制装置，包括风箱本体，所述风箱本体的外部设置有风箱外部区域，所述风箱本体的内部通过隔板分为三个风道，各个风道之间通过风阀和通道相连，风道Ⅰ内从上至下依次安装有挡水板、主风机、冷却盘管、蒸发器、滤网和一号电动风阀，风道Ⅱ内部横向布置一块隔板，将风道Ⅱ分成上下两个区域，在上部区域中安装一号氢氧化锂罐，下部区域中安装二号氢氧化锂罐，风道Ⅱ下方安装二号电动风阀，风道Ⅲ内部从上至下依次安装有催化燃烧床、电加热器、辅助风机、换热器、过滤器和三号电动风阀；风道Ⅰ和风道Ⅱ至今的隔板上分别安装有四号电动风阀和五号电动风阀；所述风箱外部区域内安装有电控箱，冷却盘管的两端头伸出风箱本体并分别连接冷却水进口管和上冷却水出口管，电控箱通过流量调节阀连接冷凝器，冷凝器通过膨胀阀与蒸发器一端接通，所述冷凝器上连接下冷却水出口管，蒸发器的另一端与冷凝器之间还依次串联有电磁阀、压缩机和油分离器。
其进一步技术方案在于：
所述一号电动风阀、二号电动风阀和三号电动风阀安装在同一水平位置。
所述一号电动风阀、二号电动风阀和三号电动风阀通过管路依次连通。
所述风道Ⅰ上部的风箱本体上开有出口，并在出口连接上消音器，风道Ⅰ下部的风箱本体上开有进口，并在进口处连接下消音器。
所述换热器是空气换热器。
所述电控箱发出有电控信号，电控箱与主风机、辅助风机、流量调节阀、压缩机、电磁阀和电加热器电信号连接。
所述风箱本体呈圆柱体结构或者长方体结构。
所述风箱本体的内部以及隔板上均敷设有吸声材料。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过优化的风道设计，并且在装置内壳体表面贴附吸声材料，进出口设置消音器，能够降低装置噪声。
本发明通过合理的系统配置、布局设计，能够集中综合控制舱室大气环境参数，包括温湿度、二氧化碳浓度、有害气体浓度等。
本发明能够根据平台作业深度的不同在直接冷却式制冷方式和直接膨胀式制冷方式间切换，减少系统运行设备以降低能耗。
本发明能够通过催化燃烧的方式去除舱内的有害气体，并能够通过氢氧化锂罐吸收的方式去除舱内二氧化碳。
本发明能够合理分配各个风道空气量，并与低温送风技术相结合，将净化后的空气与低温空气合理配比送入舱室，能够降低总送风量，从而降低能耗和噪声，提高人员舒适性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中：1、一号电动风阀；2、二号电动风阀；3、三号电动风阀；4、四号电动风阀；5、五号电动风阀；6、风箱本体；7、吸声材料；8、滤网；9、蒸发器；10、冷却盘管；11、主风机；12、挡水板；13、一号氢氧化锂罐；14、二号氢氧化锂罐；15、催化燃烧床；16、电加热器；17、辅助风机；18、换热器；19、过滤器；20、膨胀阀；21、冷凝器；22、油分离器；23、压缩机；24、电磁阀；25、流量调节阀；26、电控箱；27、上消音器；28、下消音器；29、风箱外部区域；30、电控信号；31、冷却水进口管；32、上冷却水出口管；33、下冷却水出口管。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本实施例的深海平台大气环境综合控制装置，包括风箱本体6，风箱本体6的外部设置有风箱外部区域29，风箱本体6的内部通过隔板分为三个风道，各个风道之间通过风阀和通道相连，风道Ⅰ内从上至下依次安装有挡水板12、主风机11、冷却盘管10、蒸发器9、滤网8和一号电动风阀1，风道Ⅱ内部横向布置一块隔板，将风道Ⅱ分成上下两个区域，在上部区域中安装一号氢氧化锂罐13，下部区域中安装二号氢氧化锂罐14，风道Ⅱ下方安装二号电动风阀2，风道Ⅲ内部从上至下依次安装有催化燃烧床15、电加热器16、辅助风机17、换热器18、过滤器19和三号电动风阀3；风道Ⅰ和风道Ⅱ至今的隔板上分别安装有四号电动风阀4和五号电动风阀5；风箱外部区域29内安装有电控箱26，冷却盘管10的两端头伸出风箱本体6并分别连接冷却水进口管31和上冷却水出口管32，电控箱26通过流量调节阀25连接冷凝器21，冷凝器21通过膨胀阀20与蒸发器9一端接通，冷凝器21上连接下冷却水出口管33，蒸发器9的另一端与冷凝器21之间还依次串联有电磁阀24、压缩机23和油分离器22。
一号电动风阀1、二号电动风阀2和三号电动风阀3安装在同一水平位置。
一号电动风阀1、二号电动风阀2和三号电动风阀3通过管路依次连通。
风道Ⅰ上部的风箱本体6上开有出口，并在出口连接上消音器27，风道Ⅰ下部的风箱本体6上开有进口，并在进口处连接下消音器28。
换热器18是空气换热器。
电控箱26发出有电控信号30，电控箱26与主风机11、辅助风机17、流量调节阀25、压缩机23、电磁阀24和电加热器16电信号连接。
风箱本体6呈圆柱体结构或者长方体结构。
风箱本体6的内部以及隔板上均敷设有吸声材料7。
本发明的具体结构和功能如下：
本发明主要包括多个电动风阀、风箱本体6、吸声材料7、滤网8、蒸发器9、冷却盘管10、主风机11、挡水板12、一号氢氧化锂罐13、二号氢氧化锂罐14、催化燃烧床15、电加热器16、辅助风机17、换热器18、过滤器19、膨胀阀20、冷凝器21、油分离器22、压缩机23、电磁阀24、流量调节阀25、电控箱26、多个消音器等。
整个装置分为风箱内部和风箱外部两部分。
风箱本体6的内壁和隔板敷设吸声材料7，风箱本体6内通过隔板分为三个风道，各个风道间通过风阀和通道相连。
主风机11、冷却盘管10、蒸发器9、滤网8、挡水板12、一号电动风阀1置于风道Ⅰ内；一号氢氧化锂罐13、二号氢氧化锂罐14、二号电动风阀2置于风道Ⅱ内，风道Ⅱ再由挡板划分为上下两个区域；辅助风机17、换热器18、过滤器19、电加热器16、催化燃烧床15、三号电动风阀3置于风道Ⅲ内。电控箱26、流量调节阀25、冷凝器21、膨胀阀20、压缩机23、电磁阀24等位于风箱本体6的外部，在风箱外部区域29中，通过各个冷却水管路和制冷剂管路与风箱本体6内部进行相连。
舱室回风进入箱体后能够通过一号电动风阀1、二号电动风阀2、三号电动风阀3的开度和主风机11、辅助风机17配合分配进入三个风道的空气量。进入风道Ⅰ的空气经过蒸发器9或冷却盘管10降温减湿后返回舱室。进入风道Ⅱ的空气经整流孔板整流后进入一号氢氧化锂罐13、二号氢氧化锂罐14吸收二氧化碳，四号电动风阀4、五号电动风阀5可以控制该部分空气经过蒸发器9和冷却盘管10的风量比例。进入风道Ⅲ的空气经过过滤器19去除粉尘，并经换热器18预热，然后经过电加热器16、催化燃烧床15加热并除去空气中的微量有害气体，反应后的空气经过换热器18预加热未反应的空气。风道Ⅲ的空气全部进入风道Ⅱ清除反应生成的二氧化碳，然后与风道Ⅰ的空气混合后返回舱室。
实际使用过程中：
电控箱26的功能为控制主风机11、辅助风机17的起、停和档位，控制流量调节阀25开度，控制压缩机23起、停，控制电磁阀24开、关，控制电加热器16的开、关，控制各个电动风阀的开度。电控箱26舱内大气环境监测设备的监测数据，包括温湿度、二氧化碳浓度、有害气体浓度等，并根据控制值和相应的控制策略启动相应的设备。当仅需控制舱内温湿度时，主风机11启动，根据外界环境温度确定是否启动制冷循环，一号电动风阀1开启，空气进入风道Ⅰ经蒸发器9和冷却盘管10冷却减湿，此时二号电动风阀2和三号电动风阀3关闭。当需降低舱内二氧化碳浓度时，二号电动风阀2开启，一号电动风阀1联动配合，使部分空气进入风道Ⅱ经整流孔板进入一号氢氧化锂罐13、二号氢氧化锂罐14清除二氧化碳，此时四号电动风阀4开启，三号电动风阀3和五号电动风阀5关闭。当需降低舱内有害气体浓度时，三号电动风阀3开启，辅助风机17启动，二号电动风阀2关闭，使部分空气进入风道Ⅲ经催化燃烧床15去除有害气体，然后进入风道Ⅱ去除二氧化碳，此时四号电动风阀4关闭，五号电动风阀5开启，该部分空气与冷却减湿后的空气混合后返回舱室，此时可降低冷却减湿空气温度，并降低进入风道Ⅰ的空气量。换热器18是空气换热器，作用是预热进入风道Ⅲ的空气，同时降低反应后的空气温度。当需同时控制舱内大气环境参数时，一号电动风阀1、二号电动风阀2、三号电动风阀3开启，主风机11和辅助风机17开启，通过风阀开度和风机转速配合控制进入三个风道的空气量，分别进行冷却减湿、二氧化碳清除和有害气体清除处理，三路空气混合后返回舱室。
深海平台外界环境温度随着作业深度的变化而变化，范围约1～30℃。因此，空气的冷却减湿方式随着深度的变化改变。当外界环境温度较低时(通常低于7℃)，流量调节阀25控制冷却水流向冷却盘管10，直接对空气冷却减湿。当外界环境温度较高时(通常高于7℃)，流量调节阀25控制冷却水流向冷凝器21，此时压缩机23启动，电磁阀24开启，启动压缩制冷循环，通过蒸发器9对舱内空气冷却减湿。由于有害气体净化过程需加热空气，因此，可将直接进入风道Ⅰ冷却减湿的空气控制在较低的温度，并与净化后的空气混合后送入舱室。这样能够降低进入风道Ⅰ内的风量，从而降低总能耗和噪声。风箱本体6内壁和风道隔板表面敷设吸声材料7，装置进出口管段连接上消音器27、下消音器28，能够降低空气噪声。
本发明通过优化的系统配置、布局和风道设计，能够集舱室空气温湿度控制和净化再生于一体，综合控制舱室大气环境参数。本发明通过箱体敷设吸声材料，进出口管段连接消音器，并结合低温送风技术和优化的空气分配，能够整体降低噪声和能耗，提高人员舒适性
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.一种深海平台大气环境综合控制装置，其特征在于：包括风箱本体(6)，所述风箱本体(6)的外部设置有风箱外部区域(29)，所述风箱本体(6)的内部通过隔板分为三个风道，各个风道之间通过风阀和通道相连，风道Ⅰ内从上至下依次安装有挡水板(12)、主风机(11)、冷却盘管(10)、蒸发器(9)、滤网(8)和一号电动风阀(1)，风道Ⅱ内部横向布置一块隔板，将风道Ⅱ分成上下两个区域，在上部区域中安装一号氢氧化锂罐(13)，下部区域中安装二号氢氧化锂罐(14)，风道Ⅱ下方安装二号电动风阀(2)，风道Ⅲ内部从上至下依次安装有催化燃烧床(15)、电加热器(16)、辅助风机(17)、换热器(18)、过滤器(19)和三号电动风阀(3)；风道Ⅰ和风道Ⅱ至今的隔板上分别安装有四号电动风阀(4)和五号电动风阀(5)；所述风箱外部区域(29)内安装有电控箱(26)，冷却盘管(10)的两端头伸出风箱本体(6)并分别连接冷却水进口管(31)和上冷却水出口管(32)，电控箱(26)通过流量调节阀(25)连接冷凝器(21)，冷凝器(21)通过膨胀阀(20)与蒸发器(9)一端接通，所述冷凝器(21)上连接下冷却水出口管(33)，蒸发器(9)的另一端与冷凝器(21)之间还依次串联有电磁阀(24)、压缩机(23)和油分离器(22)。
2.如权利要求1所述的一种深海平台大气环境综合控制装置，其特征在于：所述一号电动风阀(1)、二号电动风阀(2)和三号电动风阀(3)安装在同一水平位置。
3.如权利要求1所述的一种深海平台大气环境综合控制装置，其特征在于：所述一号电动风阀(1)、二号电动风阀(2)和三号电动风阀(3)通过管路依次连通。
4.如权利要求1所述的一种深海平台大气环境综合控制装置，其特征在于：所述风道Ⅰ上部的风箱本体(6)上开有出口，并在出口连接上消音器(27)，风道Ⅰ下部的风箱本体(6)上开有进口，并在进口处连接下消音器(28)。
5.如权利要求1所述的一种深海平台大气环境综合控制装置，其特征在于：所述换热器(18)是空气换热器。
6.如权利要求1所述的一种深海平台大气环境综合控制装置，其特征在于：所述电控箱(26)发出有电控信号(30)，电控箱(26)与主风机(11)、辅助风机(17)、流量调节阀(25)、压缩机(23)、电磁阀(24)和电加热器(16)电信号连接。
7.如权利要求1所述的一种深海平台大气环境综合控制装置，其特征在于：所述风箱本体(6)呈圆柱体结构或者长方体结构。
8.如权利要求1所述的一种深海平台大气环境综合控制装置，其特征在于：所述风箱本体(6)的内部以及隔板上均敷设有吸声材料(7)。
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