CN202250172U - 矿井救生舱的全封闭电源系统专用空气再生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿井救生舱的全封闭电源系统专用空气再生装置，包括箱体(1)、空气再生药粒(4)、导气管(6)，所述的箱体(1)经支架(2)分割成上下两分空间，并由多层带孔的隔板(5)间隔箱体内的上部空间、形成堆置空气再生药粒(4)的层状空间；同时，在箱体内的下部空间设有一导气管(6)，所述导气管的输出口设有一空气通断控制阀(9)。

Description

矿井救生舱的全封闭电源系统专用空气再生装置

技术领域

本实用新型涉及一种矿井救生设备，尤其是一种可用于矿井救生舱的全封闭电源系统专用空气再生装置。 

背景技术

矿井救生舱是一种重要的井下应急救援装备，用于在矿井事故发生后保护被困矿工、以待救援的短期紧急避难设备。救生舱在失去外界支持的条件下需支持96小时以上，甚至168小时，在此期间，救生舱内部的氧气供应、杂质气体净化、通讯、空调、照明、电子控制以及相应的监视防护装置等都要依靠电力来维持。因此救生舱电源系统，不仅需要为救生舱设备提供足够的电力，并维持其长时间稳定的运行，同时本身也应具有较高的安全性。 

通常对于救生舱电源系统的要求是能量密度大、维护周期长、安全可靠。现在普遍使用的铅酸蓄电池尽管技术成熟，价格较低，但其能量密度小，循环寿命短，需要良好维护，且放电时产生有害气体，破坏救生舱内环境，因此有必要开发一种新型的救生舱电源系统。 

直接甲醇燃料电池(DMFC)技术，将甲醇中的化学能通过电化学反应转变为电能，它具有高效、环境友好、低噪声、工作可靠性高等特点。 

直接甲醇燃料电池的化学反应式为： 

阴极反应：3/2氧气+3H₂O+6e^-→6OH^-

阳极反应：CH₄O+6OH^-→C氧气+5H₂O+6e^-

总反应式：CH₄O+3/2氧气→C氧气+2H₂O 

作为燃料的甲醇能量密度高，价廉易得，运输及储存方便，与传统的蓄电池相比具有诸多优势。因此DMFC系统可以作为矿井救生舱电源系统的一种选择，合理的设计可以提高DMFC的性能及系统的效率。 

已有的文献资料提出了多种利用甲醇作为燃料电池的技术设计，但在技术方案提出的直接甲醇燃料电池系统，均未涉甲醇蒸汽及电堆生成物质(即碳、氧气和水)的处理。试想，如果碳、氧气及甲醇蒸汽直接排出电堆，则可能对救生舱内的人员产生危害。更重要的是：在利用甲醇作为燃料电池的技术方案中，需要提供氧气，没有氧气再生装置，则不可能使直接甲醇燃料电池系统处于连续可行的工作状态中。因此，为密闭环境中使用的矿井救生舱电源提供可行的氧气再生装置是保证矿井救生舱全封闭电源系统正常运转重要技术保障条件之一。 

实用新型内容

本实用新型的目的：旨在克服现有矿井救生舱电源系统存在的问题，提供一种矿井救生舱全封闭电源系统专用的空气再生装置。 

为达到以上目的，本实用新型采取的解决方案如下： 

这种矿井救生舱的全封闭电源系统专用空气再生装置，包括箱体1、空气再生药粒4、导气管6，所述的箱体1经支架2分割成上下两分空间，并由多层带孔的隔板5间隔箱体内的上部空间、形成堆置空气再生药粒4的层状空间，并在箱体内的下部空间设有一导气管6，所述导气管的输出口设有一空气通断控制阀9。 

所述的导气管6伸入箱体内的部分搁置在导管支架8上，导气管6的末端设有开口向下的导气支管6.1，所述导管支架8下部的箱体内设有一储水盒7。 

所述的支架2为“十”形支架，尤其将箱体1上部空间分割成两个或四个子空间，所述的子空间之间互为贯通。 

所述的空气通断控制阀9由阀体9.1、阀杆9.6、设于阀腔内阀杆端部的活塞体9.4构成，所述的活塞体9.4为一空心塞体，封堵在阀体9.1的阀体进口9.3与阀体出口9.2之间的流道内；所述活塞体9.4的塞腔内灌有感温液体9.5。 

根据以上技术方案提出的这种矿井救生舱的全封闭式电源系统专用空气再生装置，具有以下优点： 

1、空气再生子系统采用化学药剂制氧装置，电堆反应生成的碳、氧气可作为制取氧气的原料，从而消除了碳、氧气的排放，实现了阴极气体的闭路循环，利于在救生舱的密闭环境下应用； 

2、热管理子系统与救生舱外部冷却水箱相结合，降低了系统的复杂程度，同时使救生舱内部温度不致升高，保持相对恒定的状态； 

3、系统采用全封闭式，所有部件位于防爆箱内，并包含断氧装置，微量甲醇吸收装置与可燃气体报警器，这提高了救生舱内人员及电源系统的安全性。 

附图说明

图1空气再生装置的结构示意图； 

图2图1的AA向剖面图； 

图3为隔板的示意图； 

图4为隔板的剖面图； 

图5为空气通断控制阀结构示意图。 

图中：1-箱体  2-十字形支架  3-空气再生装置  4-空气再生药粒5-隔板  6-导气管  7-储水盒  8-导管支架  9-空气通断控制阀  9.1-阀体  9.2-阀体出口  9.3-阀体进口  9.4-活塞体  9.5-感温液体  9.6-阀杆  9.7-温度调节旋钮。 

具体实施方式

以下结合附图所示实例对本实用新型作进一步的说明。 

图1～图5给出的是矿井救生舱的全封闭电源系统专用空气再生装置的结构示意图。 

这种矿井救生舱的全封闭电源系统专用空气再生装置，包括箱体1、空气再生药粒4、导气管6，所述的箱体1经支架2分割成上下两分空间，并由多层带孔的隔板5间隔箱体内的上部空间、形成堆置空气再生药粒4的层状空间，并在箱体内的下部空间设有一导气管6，所述导气管的输出口设有一空气通断控制阀9。 

所述的导气管6伸入箱体内的部分搁置在导管支架8上，导气管6的末端设有开口向下的导气支管6.1，所述导管支架8下部的箱体内设有一储水盒7。 

所述的支架2为“十”形支架，尤其将箱体1上部空间分割成两个或四个子空间，所述的子空间之间互为贯通。 

所述的空气通断控制阀9由阀体9.1、阀杆9.6、设于阀腔内阀杆端部 的活塞体9.4构成，所述的活塞体9.4为一空心塞体，封堵在阀体9.1的阀体进口9.3与阀体出口9.2之间的流道内；所述活塞体9.4的塞腔内灌有感温液体9.5。 

该空气再生装置工作时通过安放在多层隔板5上的空气再生药粒4(直径在5mm左右、含氧量30％的超氧化钾药粒)，通过吸收水蒸气和二氧化碳产生含氧空气，该含氧空气通过设于空气再生装置箱体内下部的导气支管6.1、导气管6，以及设置在导气管6出口部位的空气通断控制阀9连接到直接甲醇燃料电池电堆使用。 

上述的对实施实例的说明是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型，熟悉本领域的技术人员可以很容易对该实例做出各种修改或应用于其他实例。因此，本实用新型不限于此处所述的具体细节和典型实施方式，本领域技术人员根据本实用新型做出的改进和变更都应该在本实用新型的保护范围以内。 

该系统以直接甲醇燃料电池为能量转换装置，实现了完全无毒、无排放，是一种高效、环保、安全可靠的电源，可以解决矿井救生舱急需解决的封闭环境下的电源问题；对于推广矿井求生舱，保护矿工的生命安全具有重要意义。 

Claims (4)

1.一种矿井救生舱的全封闭电源系统专用空气再生装置，包括箱体(1)、空气再生药粒(4)、导气管(6)，所述的箱体(1)经支架(2)分割成上下两分空间，并由多层带孔的隔板(5)间隔箱体内的上部空间、形成堆置空气再生药粒(4)的层状空间；同时，在箱体内的下部空间设有一导气管(6)，所述导气管的输出口设有一空气通断控制阀(9)。

2.如权利要求1所述的矿井救生舱的全封闭电源系统专用空气再生装置，其特征在于：所述的导气管(6)伸入箱体内的部分搁置在导管支架(8)上，导气管(6)的末端设有开口向下的导气支管(6.1)，所述导管支架(8)下部的箱体内设有一储水盒(7)。

3.如权利要求1所述的矿井救生舱的全封闭电源系统专用空气再生装置，其特征在于：所述的支架(2)为“十”形支架，尤其将箱体(1)上部空间分割成两个或四个子空间，所述的子空间之间互为贯通。

4.如权利要求1所述的一种矿井救生舱的全封闭电源系统专用空气再生装置，其特征在于：所述的空气通断控制阀(9)由阀体(9.1)、阀杆(9.6)、设于阀腔内阀杆端部的活塞体(9.4)构成，所述的活塞体(9.4)为一空心塞体，封堵在阀体(9.1)的阀体进口(9.3)与阀体出口(9.2)之间的流道内；所述活塞体(9.4)的塞腔内灌有感温液体(9.5)。 

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