CN210437364U - 一种基于波浪发电的制氧水下救生设备 - Google Patents
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Abstract
一种基于波浪发电的制氧水下救生设备,它涉及供氧装置技术领域。它包含波浪发电装置、导线装置、控制电板、电解槽、负压气体收集装置、储气罐,波浪发电装置包含波浪发电机叶片、稳压发电机,波浪发电机叶片与稳压发电机输入轴连接,稳压发电机输出端通过导线装置与控制电板电连接,控制电板输出端与电解槽输入端电连接,电解槽出气口与负压气体收集装置进气口连通,负压气体收集装置出气口与储气罐进气口连通,储气罐供气口与水下呼吸装置连通。它使用轻便,和潜水供氧设备相配套,当水下工作人员及探险者在执行任务的运动过程中,可以不断地制氧气来提供水下工作及探险人员所需,保证在执行水下工作及探险过程中不会出现氧气缺少的情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及供氧装置技术领域,具体涉及一种基于波浪发电的制氧水下救生设备。
背景技术
水下工作或者探险是一项比较危险的事情,来自英国的一项统计显示,即便是休闲潜水的死亡率也是高居各项运动的榜首。导致如此高的死亡率的一大主要原因就是缺氧,然而,氧气瓶的大小必定有限,供氧时间有限,从而导致水下时间过短,因此,在很多危险地区或者供给不足区域甚至有可能因为缺氧而导致人员危险。
若能够在潜水探险及水下救生、工作过程中,就在不断的制造氧气,而且制氧量达到人们呼吸所需的供氧量,那么这些问题将可以迎刃而解,同时也大大地减少了水下工作人员及水下探险者替换供氧设备的频率,减少他们的往返次数,从而将大大地增加我们的水下工作效率及生存能力。因此水下工作及探险活动,氧气就是效率,氧气就是生存的根本。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足,提供一种基于波浪发电的制氧水下救生设备,它可以和潜水供氧设备相配套,当水下工作人员及探险者在执行任务的运动过程中,该设备可以不断地制氧气来提供水下工作及探险人员所需,从而保证在执行水下工作及探险的过程中不会出现氧气缺少的情况。
为实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案是:它包含波浪发电装置、导线装置、控制电板、电解槽、负压气体收集装置、储气罐,所述波浪发电装置包含波浪发电机叶片、稳压发电机,所述波浪发电机叶片与稳压发电机的输入轴固定连接,所述稳压发电机的输出端通过导线装置与控制电板电性连接,所述控制电板的输出端与电解槽的输入端电性连接,所述电解槽的出气口与负压气体收集装置的进气口连通,所述负压气体收集装置的出气口与储气罐的进气口连通,所述储气罐的供气口与水下呼吸装置连通。
进一步的,所述导线装置包含S导线,所述S导线的外围包裹有附着式松紧带,附着式松紧带贴附在人体的手臂上。
进一步的,所述电解槽包含槽体,所述槽体的内部设置有电解槽栅板及传热板,所述电解槽栅板及传热板将槽体分为正极部分和负极部分,所述正极部分上设置有进水口、正极接线柱及正极出气口,所述负极部分上设置有出水口、负极接线柱及负极出气口。
进一步的,所述负压气体收集装置包含Z形管道,所述Z形管道的内部设置有负压集气装置,所述负压集气装置与控制电板电性连接,所述Z形管道的两端分别设置有进气口及出气口,所述进气口处设置有气体过滤器,所述出气口处设置有气体单向阀门。
进一步的,所述储气罐包含罐体,所述罐体的一侧设置有与负压气体收集装置的出气口连接的储气罐进气口,罐体的另一侧设置有与水下呼吸装置连通的储气罐供气口。
进一步的,所述波浪发电装置的底部设置有与人体手腕或脚腕固定连接的手腕脚腕松紧带,波浪发电装置设置有四个。
进一步的,所述控制电板、电解槽、负压气体收集装置及储气罐连接为一整体,其下方设置有传热板,所述传热板下方设置有与人体背部固定连接的背部松紧带。
本实用新型的工作原理:使用时,通过手腕脚腕松紧带将波浪发电装置固定在人体的手腕及脚腕处,导线装置通过附着式松紧带固定在人体的手臂处,控制电板、电解槽、负压气体收集装置及储气罐形成的整体通过背部松紧带固定在人体的背部;人体在水下活动时,利用人体水下运动特性,结合波浪发电原理,波浪发电装置能够为系统提供充足、稳定的电能,在有充足及稳定的电源的基础上,通过电解槽进行电解水制氧工作,电解槽采用水位控制,自动加水,经电解水产生的热量通过传热板进行合理分配并与人体的背部接触,可以保证水下工作、探险等活动时体温,防止出现体温下降的情况产生,气体的收集通过负压气体收集装置采用负压收集的方式,这样有利于电化学平衡的控制,更利于气体的产生,气体通过气体过滤器过滤,保证气体的清洁性,过滤后的气体进入储气罐内储存,通过水下呼吸装置给人体供氧,装置的导线装置通过S型导线连接及防水系统,由于人体运动特性,采用可伸缩S型带线及水下密封装置,安全有效。
采用上述技术方案后,本实用新型有益效果为:它设计合理,使用轻便,和潜水供氧设备相配套,当水下工作人员及探险者在执行任务的运动过程中,可以不断地制氧气来提供水下工作及探险人员所需,从而保证在执行水下工作及探险的过程中不会出现氧气缺少的情况。同时适用于一切有水区域的养生、保健、户外运动、医疗等各种活动及工作所需,能够给广大需氧工作者及人员提供极大的便利。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的结构示意图;
图2是本实用新型中波浪发电装置的结构示意图;
图3是本实用新型中导线装置的结构示意图;
图4是本实用新型中电解槽的结构示意图;
图5是本实用新型中负压气体收集装置的结构示意图;
图6是本实用新型中储气罐的结构示意图。
附图标记说明:波浪发电装置1、导线装置2、控制电板3、电解槽4、负压气体收集装置5、储气罐6、手腕脚腕松紧带7、背部松紧带8、传热板9、波浪发电机叶片11、稳压发电机12、S导线21、附着式松紧带22、槽体41、电解槽栅板及传热板42、进水口43、正极接线柱44、正极出气口45、出水口46、负极接线柱47、负极出气口48、Z形管道51、负压集气装置52、进气口53、出气口54、气体过滤器55、气体单向阀门56、罐体61、储气罐进气口62、储气罐供气口63。
具体实施方式
参看图1-图6所示,本具体实施方式采用的技术方案是:它包含波浪发电装置1、导线装置2、控制电板3、电解槽4、负压气体收集装置5、储气罐6,所述波浪发电装置1包含波浪发电机叶片11、稳压发电机12,所述波浪发电机叶片11与稳压发电机12的输入轴固定连接,所述稳压发电机12的输出端通过导线装置2与控制电板3电性连接,所述控制电板3的输出端与电解槽4的输入端电性连接,所述电解槽4的出气口与负压气体收集装置5的进气口连通,所述负压气体收集装置5的出气口与储气罐6的进气口连通,所述储气罐6的供气口与水下呼吸装置连通,所述控制电板3、电解槽4、负压气体收集装置5及储气罐6连接为一整体,其下方设置有传热板9,所述传热板9下方设置有与人体背部固定连接的背部松紧带8,人员将装置通过背部松紧带8设置在人体的背部进行潜水工作,经电解水产生的热量通过传热板9进行合理分配并与人体的背部接触,可以保证水下工作、探险等活动时体温,防止出现体温下降的情况产生。
所述导线装置2包含S导线21,所述S导线21的外围包裹有附着式松紧带22,附着式松紧带22贴附在人体的手臂上,导线装置2采用附着式松紧带22配合S导线21形式,既可以满足人体运动时伸缩要求,同时也保证了导线的长度要求,最主要是与四肢紧贴不掉落。
所述电解槽4包含槽体41,所述槽体41的内部设置有电解槽栅板及传热板42,所述电解槽栅板及传热板42将槽体41分为正极部分和负极部分,所述正极部分上设置有进水口43、正极接线柱44及正极出气口45,所述负极部分上设置有出水口46、负极接线柱47及负极出气口48,电解槽4采用水位控制,液位下降到指定位置时进行自动加水,以保证电解液的充足,防止出现电解液不足情况的发生。
所述负压气体收集装置5包含Z形管道51,所述Z形管道51的内部设置有负压集气装置52,所述负压集气装置52与控制电板3电性连接,所述Z形管道51的两端分别设置有进气口53及出气口54,所述进气口53处设置有气体过滤器55,所述出气口54处设置有气体单向阀门56。
所述储气罐6包含罐体61,所述罐体61的一侧设置有与负压气体收集装置5的出气口54连接的储气罐进气口62,罐体61的另一侧设置有与水下呼吸装置连通的储气罐供气口63,储气罐6采用潜水标准的进出气装置,以保证使用过程的无缝对接。
所述波浪发电装置1的底部设置有与人体手腕或脚腕固定连接的手腕脚腕松紧带7,波浪发电装置1设置有四个。
由人体一般运动手脚的弧度与发电机叶轮的尺寸以及正常潜水划动频率我们可以计算出:正常潜水频率为每分钟划动6次时,当发电机位于运动轴点距离为40cm,4台电机的总发电量为0.15度,而1度电可以电解0.2267千克水,产生0.2051kg氧气和0.0216kg氢气,也就是产生了30.765克氧气,而人体在这种情况下的的耗氧量为每小时31克氧气,由此我们可以看出产氧量基本与耗氧量持平。
发电机性能参数:
500转/分钟 功率0.14W 电压(DC)2.8v 电流0.12A
1000转/分钟 功率0.63W 电压(DC)5v 电流0.25A
1500转/分钟 功率1.68W 电压(DC)7.5v 电流0.41A
2000转/分钟 功率3.35W 电压(DC)9.8v 电流0.58A
2500转/分钟 功率6.0W 电压(DC)12.5v 电流0.78A
3000转/分钟 功率8.5W 电压(DC)14.8v 电流0.92A
我们取发电机叶片直径6.3cm,周长19.782cm;手腕有效摆动长度40cm,手臂划动弧长125.68cm,叶片转动6.35圈(划动范围半圈);脚有效摆动长度75cm,划动弧长235.5cm,叶片转动5.95圈(划动范围90度);齿轮变比1:10;划动返回取周长一半。
表1运动频率与发电量情况
每分钟划动频率 | 手腕电机转动(n/min) | 腿脚部位电机转动(n/min) | 发电量kw/h |
6 | 57 | 54 | 0.5+0.5 |
9 | 86 | 80 | 1.35+1.35 |
12 | 104 | 102 | 2.268+2.268 |
由人体游泳或潜水耗氧量一般范围为100-420L/h,因此我们发电量与制氧量具体情况如下:
表2 运动频率情况下制氧量与供热量
运动频率(划动次数/分钟) | 发电量(KW/h) | 平均制氧量L/(KW/h) | 实际制氧量L | 平均呼吸氧气需求量L | 产生热量KJ |
6 | 1 | 156.7 | 156.7 | 100 | 3599.5 |
9 | 2.7 | 156.7 | 423.09 | 380 | 9718.8 |
12 | 4.536 | 156.7 | 710.19 | 420 | 16327.5 |
发电机可以用浪涌发电机也可以用振动电机,只要性能参数指标符合要求就可以。波浪发电机采用稳压式发电机,保证直流电压输出,从而保证电解水过程的稳定性,叶片采用浪涌式叶片装置,只要可以是人只要运动时就可以带动叶片转动,从而保证发电量;也可以采用相同技术指标的震动发电机。
从上述分析可知,我们该套潜水制氧设备完全满足正常潜水探险记水下作业耗氧量要求,同时可以产生足够的热量,以保持水下潜水时热量的损耗,对于潜水探险及水下工作有着极其重大实用意义和价值,值得推广。
具体实施时,通过手腕脚腕松紧带7将波浪发电装置1固定在人体的手腕及脚腕处,导线装置2通过附着式松紧带22固定在人体的手臂处,控制电板3、电解槽4、负压气体收集装置5及储气罐6形成的整体通过背部松紧带8固定在人体的背部;人体在水下活动时,利用人体水下运动特性,结合波浪发电原理,波浪发电装置1能够为系统提供充足、稳定的电能,在有充足及稳定的电源的基础上,通过电解槽4进行电解水制氧工作,电解槽4采用水位控制,自动加水,经电解水产生的热量通过传热板9进行合理分配并与人体的背部接触,可以保证水下工作、探险等活动时体温,防止出现体温下降的情况产生,气体的收集通过负压气体收集装置5采用负压收集的方式,这样有利于电化学平衡的控制,更利于气体的产生,气体通过气体过滤器55过滤,保证气体的清洁性,过滤后的气体进入储气罐6内储存,通过水下呼吸装置给人体供氧,装置的导线装置2通过S型导线21连接及防水系统,由于人体运动特性,采用可伸缩S型带线及水下密封装置,安全有效。
以上所述,仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其它修改或者等同替换,只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围,均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种基于波浪发电的制氧水下救生设备,其特征在于:它包含波浪发电装置、导线装置、控制电板、电解槽、负压气体收集装置、储气罐,所述波浪发电装置包含波浪发电机叶片、稳压发电机,所述波浪发电机叶片与稳压发电机的输入轴固定连接,所述稳压发电机的输出端通过导线装置与控制电板电性连接,所述控制电板的输出端与电解槽的输入端电性连接,所述电解槽的出气口与负压气体收集装置的进气口连通,所述负压气体收集装置的出气口与储气罐的进气口连通,所述储气罐的供气口与水下呼吸装置连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于波浪发电的制氧水下救生设备,其特征在于:所述导线装置包含S导线,所述S导线的外围包裹有附着式松紧带,附着式松紧带贴附在人体的手臂上。
3.根据权利要求1所述的一种基于波浪发电的制氧水下救生设备,其特征在于:所述电解槽包含槽体,所述槽体的内部设置有电解槽栅板及传热板,所述电解槽栅板及传热板将槽体分为正极部分和负极部分,所述正极部分上设置有进水口、正极接线柱及正极出气口,所述负极部分上设置有出水口、负极接线柱及负极出气口。
4.根据权利要求1所述的一种基于波浪发电的制氧水下救生设备,其特征在于:所述负压气体收集装置包含Z形管道,所述Z形管道的内部设置有负压集气装置,所述负压集气装置与控制电板电性连接,所述Z形管道的两端分别设置有进气口及出气口,所述进气口处设置有气体过滤器,所述出气口处设置有气体单向阀门。
5.根据权利要求1所述的一种基于波浪发电的制氧水下救生设备,其特征在于:所述储气罐包含罐体,所述罐体的一侧设置有与负压气体收集装置的出气口连接的储气罐进气口,罐体的另一侧设置有与水下呼吸装置连通的储气罐供气口。
6.根据权利要求1所述的一种基于波浪发电的制氧水下救生设备,其特征在于:所述波浪发电装置的底部设置有与人体手腕或脚腕固定连接的手腕脚腕松紧带,波浪发电装置设置有四个。
7.根据权利要求1所述的一种基于波浪发电的制氧水下救生设备,其特征在于:所述控制电板、电解槽、负压气体收集装置及储气罐连接为一整体,其下方设置有传热板,所述传热板下方设置有与人体背部固定连接的背部松紧带。
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