CN205783498U - 一种空气压力舱换气增压及调温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气压力舱换气增压及调温系统，包括调速气泵、增压器膨胀机、增压器气泵、空气换热器，热交换器，三通分流阀。调速气泵是整个系统的动力源，改变其转速就可改变空气压力舱内压力。增压器膨胀机用于回收换气压差能量，带动与其联动连接的增压器气泵工作，进一步改变空气压力舱内压力。系统工作时，进气、排气同时进行，在空气压力舱内形成动态平衡。具有温差的进、排气通过空气换热器、热交换器，利用三通分流阀调节换热气体流量使空气压力舱的进气达到需要温度。该系统不仅实现了空气压力舱内连续换气，及时将废气排出，而且实现了换气压差能量回收利用，舱内气压可调，并且不再需要附加空调设备就能调节舱内环境温度。

Description

一种空气压力舱换气增压及调温系统

技术领域

本实用新型涉及空气压力舱技术领域，具体涉及一种空气压力舱换气增压及调温系统。

背景技术

空气压力舱就是利用空气使密封舱内保持需要压力的舱体，空气压力舱分为空气加压舱和空气负压舱两大类，空气加压舱内气压高于环境气压，空气负压舱内气压低于环境气压。空气压力舱用途广泛，包括医疗用空气加压氧舱、高原环境急救舱、不同海拔环境大气模拟舱及潜水减压舱。现有的空气压力舱均是利气泵通过调压阀使舱内保持需要压力，当空气压力舱内废气浓度达到或超过设定值时，采用进气阀和泄压阀结合调节的方式进行舱内换气，当废气浓度低于设定值时，停止换气。工作过程中舱内有害气体不易即时排出，且浓度波动大，严重影响舱内环境的安全性能。国内多起高压氧舱火灾造成的重大伤亡事故就是因为空气加压氧舱内氧浓度增加使可燃物着火点降低造成的。现有的空气压力舱换气系统不能连续不间断换气，换气时，气体的压差能量没有得到回收利用，并且还需要附加空调设备来调节舱内温度，综合成本和能耗高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：现有空气压力舱内废气浓度波动大，废气不容易及时排出舱外，气体压差能量不能被回收利用，并且需要附加空调设备来调节舱内环境温度的缺点。现提供一种空气压力舱换气增压及调温系统，采用调速气泵、增压器膨胀机、增压器气泵、空气压力舱、空气换热器、热交换器、三通分流阀，解决现有空气压力舱不能连续换气、不能及时将废气排出、气体压差能量无法回收利用，必须依靠附加空调设备才能调节舱内温度，综合成本和能耗较高等技术问题。

空气压力舱换气增压及调温系统包括调速气泵、增压器气泵、增压器膨胀机、空气换热器、热交换器、三通分流阀。调速气泵通过增压器气泵的增压作用，进一步提高空气的压缩比，增压器膨胀机通过回收换气压差能量带动联动的增压器气泵工作。通过调速气泵和增压器气泵压缩后的高温空气与通过增压器膨胀机膨胀做功后的低温空气利用空气换热器和热交换器来调节空气压力舱内温度。三通分流阀用来调节通过热交换器的空气流量。调速气泵是该系统的动力源，改变其转速就可改变空气压力舱内压力。由于空气压力舱分为空气加压舱和空气负压舱，该系统也分为空气加压舱换气增压及调温系统、空气负压舱换气增压及调温系统。其中，本系统所述的调速气泵、增压器气泵可以是离心叶轮气泵、漩涡气泵，也可以是涡卷气泵、活塞气泵、螺杆气泵；该系统所述增压器膨胀机可以是涡轮膨胀机、涡卷膨胀机，也可以是活塞膨胀机、螺杆膨胀机；调速气泵、增压器气泵、增压器膨胀机的结构及其原理为所属领域的公知技术，不再详细说明。

空气压力舱换气增压及调温系统中增压器气泵与增压器膨胀机连接，具体连接关系为联动连接，运行时，增压器膨胀机带动联动的增压器气泵工作，其中具体联动方式可为齿轮啮合、轴连接、磁力耦合、液力耦合等运行方式，此传动方式为本领域的公知常识。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种空气加压舱换气增压及调温系统，包括调速气泵、增压器气泵、增压器膨胀机，增压器膨胀机与增压器气泵联动连接，调速气泵的出气端通过管道与增压器气泵的进气端连接，增压器气泵的出气端通过管道与空气压力舱的进气端连接，空气压力舱的出气端与增压器膨胀机的进气端连接。

进一步地，所述增压器气泵的出气端与空气压力舱的进气端之间设有空气换热器，增压器气泵的出气端通过管道与空气换热器的进气端连接，空气换热器的出气端与空气压力舱的进气端连接。

进一步地，所述增压器气泵的出气端与空气压力舱的进气端之间依次设有空气换热器、热交换器；热交换器上设有第一端口、与第一端口连通的第二端口，增压器气泵的出气端通过管道与空气换热器的进气端连接，空气换热器的出气端与第一端口连接，第二端口与空气压力舱的进气端连接。

进一步地，所述热交换器上还设有第三端口，增压器膨胀机的出气端通过管道与三通分流阀的进气端连接，三通分流阀的一个分流出气端与第三端口连接。

进一步地，所述热交换器上还设有与第三端口连通的第四端口，第四端口与外界连通，所述三通分流阀的另一分流出气端与外界连通。

本技术方案中调速气泵通过增压器气泵的增压作用，提高空气压力舱内压力；增压器膨胀机的作用是利用气体通过其内膨胀降温，向外输出机械功；三通分流阀为一进两出型，其作用是调节进入热交换器的气体流量。

工作原理：调速气泵将新鲜空气初步压缩后再通过增压器气泵进一步压缩，被压缩后的高温高压空气通过空气换热器初步冷却降温后，与来自增压器膨胀机的低温排气在热交换器中进行热交换，新鲜压缩空气温度被进一步降低后进入空气压力舱。同时，空气压力舱内含有废气的高压空气通过增压器膨胀机排出，排气通过对增压器膨胀机做功，体积膨胀，温度降低。增压器膨胀机带动联动的增压器气泵工作。通过增压器膨胀机做功后的低温排气再通过三通分流阀，让一部分低温排气通过热交换器进一步降低新鲜进气温度。增加或降低调速气泵转速就能使空气压力舱内压力升高或降低，利用三通分流阀增加或减少进入热交换器内的低温排气流量，就能降低或升高进入空气压力舱内的新鲜进气温度。

一种空气负压舱换气增压及调温系统，包括调速气泵、增压器气泵、增压器膨胀机，增压器膨胀机与增压器气泵联动连接，所述调速气泵依次与增压器气泵、空气压力舱连接；增压器膨胀机上设有外界空气进入的进气端，增压器膨胀机的出气端与空气压力舱的进气端连接。

进一步地，所述增压器膨胀机的出气端与空气压力舱的进气端之间设有空气换热器。

进一步地，所述增压器膨胀机的出气端与空气压力舱）的进气端之间依次设有空气换热器、热交换器，增压器膨胀机的出气端与空气换热器的进气端连接；热交换器上设有第一端口、与第一端口连通的第二端口，第一端口与空气压力舱的进气端连接，第二端口与空气换热器的出气端连接。

进一步地，所述热交换器上还设有第四端口，第四端口与三通分流阀的一个分流出气端连接，三通分流阀的进气端与调速气泵的出气端连接。

进一步地，所述热交换器上还设有与第四端口连通的第三端口，第三端口与外界连通，所述三通分流阀的另一个分流出气端也与外界连通。

本技术方案中，调速气泵采用现有技术结构，其与增压器气泵均作为抽气机使用，作用是将空气负压舱内气体向外界压缩。

工作原理：调速气泵通过增压器气泵的增压作用，将空气压力舱含有废气的空气向舱外压缩排出，使舱内压力低于舱外压力。压缩后的空气温度升高，通过三通分流阀，让一部分热空气进入热交换器加热进气温度。同时，舱外新鲜空气通过对增压器膨胀机膨胀做功后压力降低、温度降低，增压器膨胀机带动与其联动的增压器气泵工作。通过增压器膨胀机做功后的低温低压新鲜空气利用空气换热器将其温度初步升高后再通过热交换器，与来自被调速气泵和增压器气泵压缩排出的部分高温空气进行热交换，使其温度进一步升高后进入空气压力舱内。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

（1）安全。空气压力舱增压及减压调温供气系统工作时，能连续不断向空气压力舱内输入新鲜空气，同时不间断将空气压力舱内废气排出，有效避免了因废气浓度升高给舱内人员造成危害。

（2）节能。该系统通过增压器膨胀机回收换气压差能量，带动增压器气泵工作，将空气压缩比进一步提高，降低了调速气泵的负荷，所以降低了整个系统的能耗。

（3）成本低。由于增压器气泵进一步提高了空气压缩比，该系统采用低压比的调速气泵就能满足舱内压力需要。由于进、排气是连续进行，该系统不需要储气罐。该系统利用进、排气温差通过空气换热器、热交换器来调节空气压力舱内温度，不需要其他空调设备。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型空气加压舱换气增压及调温系统结构示意图；

图2为本实用新型一种空气负压舱换气增压及调温系统结构示意图；

附图中标记及相应的零部件名称：

1—调速气泵，2—增压器膨胀机，3—增压器气泵，4—空气换热器，5—热交换器，6—空气压力舱，7—三通分流阀、8—第一端口、9—第四端口、10—第三端口、11—第二端口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

如图1所示，一种空气加压舱换气增压及调温系统，包括调速气泵1、增压器膨胀机2、增压器气泵3，增压器膨胀机2与增压器气泵3联动连接，调速气泵1的出气端通过管道与增压器气泵3的进气端连接，增压器气泵3的出气端通过管道与空气压力舱6的进气端连接，空气压力舱6的出气端与膨胀机2的进气端连接。

其中，所述增压器气泵3的出气端与空气压力舱6的进气端之间设有空气换热器4，增压器气泵3的出气端通过管道与空气换热器4的进气端连接，空气换热器4的出气端与空气压力舱6的进气端连接。

其中，所述增压器气泵3的出气端与空气压力舱6的进气端之间依次设有空气换热器4、热交换器5；热交换器5上设有第一端口8、与第一端口8连通的第二端口11，增压器气泵3的出气端通过管道与空气换热器4的进气端连接，空气换热器4的出气端与第一端口8连接，第二端口11与空气压力舱6的进气端连接。

其中，所述热交换器5上还设有第三端口10，增压器膨胀机2的出气端通过管道与三通分流阀7的进气端连接，三通分流阀7的一个分流出气端与第三端口10连接。

其中，所述热交换器5上还设有与第三端口10连通的第四端口9，第四端口9与外界连通，所述三通分流阀7的另一分流出气端与外界连通。

具体操作方法：

调速气泵1将空气初步压缩后进入增压器气泵3进一步压缩，压缩后的高温高压空气通过空气换热器4初步冷却降温，再进入热交换器5与来自三通分流阀7的低温排气进行热交换，压缩空气温度被进一步降低后通过第二端口11进入空气压力舱6内。同时，空气压力舱6内含有废气的空气进入增压器膨胀机2膨胀做功，压力降低，温度降低，增压器膨胀机2带动增压器气泵3工作。低温低压的排气进入三通分流阀7，通过三通分流阀7的调节，让一部分低温排气通过热交换器5将压缩空气进一步冷却至需要温度，另一部分直接排向大气。

实施例2：

一种空气负压舱换气增压及调温系统，包括调速气泵1、增压器膨胀机2、增压器气泵3，增压器膨胀机2与增压器气泵3联动连接，所述调速气泵1依次与增压器气泵3、空气压力舱6连接；增压器膨胀机2上设有外界空气进入的进气端，增压器膨胀机2的出气端与空气压力舱6的进气端连接。

其中，所述增压器膨胀机2的出气端与空气压力舱6的进气端之间设有空气换热器4。

其中，所述增压器膨胀机2的出气端与空气压力舱6的进气端之间依次设有空气换热器4、热交换器5，增压器膨胀机2的出气端与空气换热器4的进气端连接；热交换器5上设有第一端口8、与第一端口8连通的第二端口11，第一端口8与空气压力舱6的进气端连接，第二端口11与空气换热器4的出气端连接。

其中，所述热交换器5上还设有第四端口9，第四端口9与三通分流阀7的一个分流出气端连接，三通分流阀7的进气端与调速气泵1的出气端连接。

其中，所述热交换器5上还设有与第四端口9连通的第三端口10，第三端口10与外界连通，所述三通分流阀7的另一个分流出气端也与外界连通。

操作方法：调速气泵1与增压器气泵3将空气压力舱6内含有废气的空气压缩排出，使空气压力舱6内压力降低。含废气的空气压缩后温度升高，通过三通分流阀7的分流调节，一部分高温空气直接排入大气，另一部分高温排气通过第四端口9进入热交换器5加热新鲜低温进气至需要温度后再通过第三端口10排入大气。同时，由于大气压力大于空气压力舱6内压力，外界新鲜空气进入增压器膨胀机2膨胀做功，增压器膨胀机2带动增压器气泵3工作。进气通过增压器膨胀机2膨胀做功后，温度、压力降低，再通过空气换热器4初步加热升温后进入热交换器5，与来自三通分流阀7的部分高温排气进行热交换，其温度被进一步加热至需要值再通过第一端口8进入空气压力舱6内。

以上两个实施例中，调速气泵1是整个系统的动力源，改变其转速就可改变空气压力舱内压力。增压器膨胀机2用于回收气体压差能量，带到增压器气泵3工作，进一步改变空气压力舱6内压力。三通分流阀7、空气换热器4、热交换器5用于调节空气压力舱6进气温度。系统工作时，不需要附加空调设备就能调节空气压力舱6内压力、温度，还实现了能量回收利用和舱内不间断换气。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空气加压舱换气增压及调温系统，其特征在于：包括调速气泵（1）、增压器膨胀机（2）、增压器气泵（3），增压器膨胀机（2）与增压器气泵（3）联动连接，调速气泵（1）的出气端通过管道与增压器气泵（3）的进气端连接，增压器气泵（3）的出气端通过管道与空气压力舱（6）的进气端连接，空气压力舱（6）的出气端与增压器膨胀机（2）的进气端连接。

2.根据权利要求1所述的一种空气加压舱换气增压及调温系统，其特征在于：所述增压器气泵（3）的出气端与空气压力舱（6）的进气端之间设有空气换热器（4），增压器气泵（3）的出气端通过管道与空气换热器（4）的进气端连接，空气换热器（4）的出气端与空气压力舱（6）的进气端连接。

3.根据权利要求1所述的一种空气加压舱换气增压及调温系统，其特征在于：所述增压器气泵（3）的出气端与空气压力舱（6）的进气端之间依次设有空气换热器（4）、热交换器（5）；热交换器（5）上设有第一端口（8）、与第一端口（8）连通的第二端口（11），增压器气泵（3）的出气端通过管道与空气换热器（4）的进气端连接，空气换热器（4）的出气端与第一端口（8）连接，第二端口（11）与空气压力舱（6）的进气端连接。

4.根据权利要求3所述的一种空气加压舱换气增压及调温系统，其特征在于：所述热交换器（5）上还设有第三端口（10），增压器膨胀机（2）的出气端通过管道与三通分流阀（7）的进气端连接，三通分流阀（7）的一个分流出气端与第三端口（10）连接。

5.根据权利要求4所述的一种空气加压舱换气增压及调温系统，其特征在于：所述热交换器（5）上还设有与第三端口（10）连通的第四端口（9），第四端口（9）与外界联通；所述三通分流阀（7）的另一分流出气端与外界连通。

6.一种空气负压舱换气增压及调温系统，其特征在于：包括调速气泵（1）、增压器膨胀机（2）、增压器气泵（3），增压器气泵（3）与增压器膨胀机（2）联动连接，所述调速气泵（1）依次与增压器气泵（3）、空气压力舱（6）连接；增压器膨胀机（2）上设有外界空气进入的进气端，增压器膨胀机（2）的出气端与空气压力舱（6）的进气端连接。

7.根据权利要求6所述的一种空气负压舱换气增压及调温系统，其特征在于：所述增压器膨胀机（2）的出气端与空气压力舱（6）的进气端之间设有空气换热器（4）。

8.根据权利要求6所述的一种空气负压舱换气增压及调温系统，其特征在于：所述增压器膨胀机（2）的出气端与空气压力舱（6）的进气端之间依次设有空气换热器（4）、热交换器（5），增压器膨胀机（2）的出气端与空气换热器（4）的进气端连接；热交换器（5）上设有第一端口（8）、与第一端口（8）连通的第二端口（11），第一端口（8）与空气压力舱（6）的进气端连接，第二端口（11）与空气换热器（4）的出气端连接。

9.根据权利要求8所述的一种空气负压舱换气增压及调温系统，其特征在于：所述热交换器（5）上还设有第四端口（9），第四端口（9）与三通分流阀（7）的一个分流出气端连接，三通分流阀（7）的进气端与调速气泵（1）的出气端连接。

10.根据权利要求9所述的一种空气负压舱换气增压及调温系统，其特征在于：所述热交换器（5）上还设有与第四端口（9）连通的第三端口（10），第三端口（10）与外界连通，所述三通分流阀（7）的另一个分流出气端也与外界连通。