一種空氣壓力艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種空氣壓力艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)，包括調速氣泵、增壓器膨脹機、增壓器氣泵、空氣換熱器，熱交換器，三通分流閥。調速氣泵是整個系統(tǒng)的動力源，改變其轉速就可改變空氣壓力艙內壓力。增壓器膨脹機用于回收換氣壓差能量，帶動與其聯(lián)動連接的增壓器氣泵工作，進一步改變空氣壓力艙內壓力。系統(tǒng)工作時，進氣、排氣同時進行，在空氣壓力艙內形成動態(tài)平衡。具有溫差的進、排氣通過空氣換熱器、熱交換器，利用三通分流閥調節(jié)換熱氣體流量使空氣壓力艙的進氣達到需要溫度。該系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了空氣壓力艙內連續(xù)換氣，及時將廢氣排出，而且實現(xiàn)了換氣壓差能量回收利用，艙內氣壓可調，并且不再需要附加空調設備就能調節(jié)艙內環(huán)境溫度。
【專利說明】
一種空氣壓力艙換氣増壓及調溫系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及空氣壓力艙技術領域，具體涉及一種空氣壓力艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]空氣壓力艙就是利用空氣使密封艙內保持需要壓力的艙體，空氣壓力艙分為空氣加壓艙和空氣負壓艙兩大類，空氣加壓艙內氣壓高于環(huán)境氣壓，空氣負壓艙內氣壓低于環(huán)境氣壓。空氣壓力艙用途廣泛，包括醫(yī)療用空氣加壓氧艙、高原環(huán)境急救艙、不同海拔環(huán)境大氣模擬艙及潛水減壓艙?，F(xiàn)有的空氣壓力艙均是利氣栗通過調壓閥使艙內保持需要壓力，當空氣壓力艙內廢氣濃度達到或超過設定值時，采用進氣閥和泄壓閥結合調節(jié)的方式進行艙內換氣，當廢氣濃度低于設定值時，停止換氣。工作過程中艙內有害氣體不易即時排出，且濃度波動大，嚴重影響艙內環(huán)境的安全性能。國內多起高壓氧艙火災造成的重大傷亡事故就是因為空氣加壓氧艙內氧濃度增加使可燃物著火點降低造成的?，F(xiàn)有的空氣壓力艙換氣系統(tǒng)不能連續(xù)不間斷換氣，換氣時，氣體的壓差能量沒有得到回收利用，并且還需要附加空調設備來調節(jié)艙內溫度，綜合成本和能耗高。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是:現(xiàn)有空氣壓力艙內廢氣濃度波動大，廢氣不容易及時排出艙外，氣體壓差能量不能被回收利用，并且需要附加空調設備來調節(jié)艙內環(huán)境溫度的缺點?，F(xiàn)提供一種空氣壓力艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)，采用調速氣栗、增壓器膨脹機、增壓器氣栗、空氣壓力艙、空氣換熱器、熱交換器、三通分流閥，解決現(xiàn)有空氣壓力艙不能連續(xù)換氣、不能及時將廢氣排出、氣體壓差能量無法回收利用，必須依靠附加空調設備才能調節(jié)艙內溫度，綜合成本和能耗較高等技術問題。
[0004]空氣壓力艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)包括調速氣栗、增壓器氣栗、增壓器膨脹機、空氣換熱器、熱交換器、三通分流閥。調速氣栗通過增壓器氣栗的增壓作用，進一步提高空氣的壓縮比，增壓器膨脹機通過回收換氣壓差能量帶動聯(lián)動的增壓器氣栗工作。通過調速氣栗和增壓器氣栗壓縮后的高溫空氣與通過增壓器膨脹機膨脹做功后的低溫空氣利用空氣換熱器和熱交換器來調節(jié)空氣壓力艙內溫度。三通分流閥用來調節(jié)通過熱交換器的空氣流量。調速氣栗是該系統(tǒng)的動力源，改變其轉速就可改變空氣壓力艙內壓力。由于空氣壓力艙分為空氣加壓艙和空氣負壓艙，該系統(tǒng)也分為空氣加壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)、空氣負壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)。其中，本系統(tǒng)所述的調速氣栗、增壓器氣栗可以是離心葉輪氣栗、漩渦氣栗，也可以是渦卷氣栗、活塞氣栗、螺桿氣栗;該系統(tǒng)所述增壓器膨脹機可以是渦輪膨脹機、渦卷膨脹機，也可以是活塞膨脹機、螺桿膨脹機;調速氣栗、增壓器氣栗、增壓器膨脹機的結構及其原理為所屬領域的公知技術，不再詳細說明。
[0005]空氣壓力艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)中增壓器氣栗與增壓器膨脹機連接，具體連接關系為聯(lián)動連接，運行時，增壓器膨脹機帶動聯(lián)動的增壓器氣栗工作，其中具體聯(lián)動方式可為齒輪嚙合、軸連接、磁力耦合、液力耦合等運行方式，此傳動方式為本領域的公知常識。
[0006]本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn):
一種空氣加壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)，包括調速氣栗、增壓器氣栗、增壓器膨脹機，增壓器膨脹機與增壓器氣栗聯(lián)動連接，調速氣栗的出氣端通過管道與增壓器氣栗的進氣端連接，增壓器氣栗的出氣端通過管道與空氣壓力艙的進氣端連接，空氣壓力艙的出氣端與增壓器膨脹機的進氣端連接。
[0007]進一步地，所述增壓器氣栗的出氣端與空氣壓力艙的進氣端之間設有空氣換熱器，增壓器氣栗的出氣端通過管道與空氣換熱器的進氣端連接，空氣換熱器的出氣端與空氣壓力艙的進氣端連接。
[0008]進一步地，所述增壓器氣栗的出氣端與空氣壓力艙的進氣端之間依次設有空氣換熱器、熱交換器;熱交換器上設有第一端口、與第一端口連通的第二端口，增壓器氣栗的出氣端通過管道與空氣換熱器的進氣端連接，空氣換熱器的出氣端與第一端口連接，第二端口與空氣壓力艙的進氣端連接。
[0009]進一步地，所述熱交換器上還設有第三端口，增壓器膨脹機的出氣端通過管道與三通分流閥的進氣端連接，三通分流閥的一個分流出氣端與第三端口連接。
[0010]進一步地，所述熱交換器上還設有與第三端口連通的第四端口，第四端口與外界連通，所述三通分流閥的另一分流出氣端與外界連通。
[0011]本技術方案中調速氣栗通過增壓器氣栗的增壓作用，提高空氣壓力艙內壓力；增壓器膨脹機的作用是利用氣體通過其內膨脹降溫，向外輸出機械功;三通分流閥為一進兩出型，其作用是調節(jié)進入熱交換器的氣體流量。
[0012]工作原理:調速氣栗將新鮮空氣初步壓縮后再通過增壓器氣栗進一步壓縮，被壓縮后的高溫高壓空氣通過空氣換熱器初步冷卻降溫后，與來自增壓器膨脹機的低溫排氣在熱交換器中進行熱交換，新鮮壓縮空氣溫度被進一步降低后進入空氣壓力艙。同時，空氣壓力艙內含有廢氣的高壓空氣通過增壓器膨脹機排出，排氣通過對增壓器膨脹機做功，體積膨脹，溫度降低。增壓器膨脹機帶動聯(lián)動的增壓器氣栗工作。通過增壓器膨脹機做功后的低溫排氣再通過三通分流閥，讓一部分低溫排氣通過熱交換器進一步降低新鮮進氣溫度。增加或降低調速氣栗轉速就能使空氣壓力艙內壓力升高或降低，利用三通分流閥增加或減少進入熱交換器內的低溫排氣流量，就能降低或升高進入空氣壓力艙內的新鮮進氣溫度。
[0013]—種空氣負壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)，包括調速氣栗、增壓器氣栗、增壓器膨脹機，增壓器膨脹機與增壓器氣栗聯(lián)動連接，所述調速氣栗依次與增壓器氣栗、空氣壓力艙連接;增壓器膨脹機上設有外界空氣進入的進氣端，增壓器膨脹機的出氣端與空氣壓力艙的進氣端連接。
[0014]進一步地，所述增壓器膨脹機的出氣端與空氣壓力艙的進氣端之間設有空氣換熱器。
[0015]進一步地，所述增壓器膨脹機的出氣端與空氣壓力艙)的進氣端之間依次設有空氣換熱器、熱交換器，增壓器膨脹機的出氣端與空氣換熱器的進氣端連接;熱交換器上設有第一端口、與第一端口連通的第二端口，第一端口與空氣壓力艙的進氣端連接，第二端口與空氣換熱器的出氣端連接。
[0016]進一步地，所述熱交換器上還設有第四端口，第四端口與三通分流閥的一個分流出氣端連接，三通分流閥的進氣端與調速氣栗的出氣端連接。
[0017]進一步地，所述熱交換器上還設有與第四端口連通的第三端口，第三端口與外界連通，所述三通分流閥的另一個分流出氣端也與外界連通。
[0018]本技術方案中，調速氣栗采用現(xiàn)有技術結構，其與增壓器氣栗均作為抽氣機使用，作用是將空氣負壓艙內氣體向外界壓縮。
[0019]工作原理:調速氣栗通過增壓器氣栗的增壓作用，將空氣壓力艙含有廢氣的空氣向艙外壓縮排出，使艙內壓力低于艙外壓力。壓縮后的空氣溫度升高，通過三通分流閥，讓一部分熱空氣進入熱交換器加熱進氣溫度。同時，艙外新鮮空氣通過對增壓器膨脹機膨脹做功后壓力降低、溫度降低，增壓器膨脹機帶動與其聯(lián)動的增壓器氣栗工作。通過增壓器膨脹機做功后的低溫低壓新鮮空氣利用空氣換熱器將其溫度初步升高后再通過熱交換器，與來自被調速氣栗和增壓器氣栗壓縮排出的部分高溫空氣進行熱交換，使其溫度進一步升高后進入空氣壓力艙內。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果:
(I)安全。空氣壓力艙增壓及減壓調溫供氣系統(tǒng)工作時，能連續(xù)不斷向空氣壓力艙內輸入新鮮空氣，同時不間斷將空氣壓力艙內廢氣排出，有效避免了因廢氣濃度升高給艙內人員造成危害。
[0021](2)節(jié)能。該系統(tǒng)通過增壓器膨脹機回收換氣壓差能量，帶動增壓器氣栗工作，將空氣壓縮比進一步提高，降低了調速氣栗的負荷，所以降低了整個系統(tǒng)的能耗。
[0022](3)成本低。由于增壓器氣栗進一步提高了空氣壓縮比，該系統(tǒng)采用低壓比的調速氣栗就能滿足艙內壓力需要。由于進、排氣是連續(xù)進行，該系統(tǒng)不需要儲氣罐。該系統(tǒng)利用進、排氣溫差通過空氣換熱器、熱交換器來調節(jié)空氣壓力艙內溫度，不需要其他空調設備。
【附圖說明】
[0023]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明空氣加壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)結構示意圖；
圖2為本發(fā)明一種空氣負壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)結構示意圖；
附圖中標記及相應的零部件名稱:
I 一調速氣栗，2—增壓器膨脹機，3—增壓器氣栗，4 一空氣換熱器，5—熱交換器，6—空氣壓力艙，7—三通分流閥、8—第一端口、9一第四端口、1—第三端口、11 一第二端口。
【具體實施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。
[0025]實施例1:
如圖1所示，一種空氣加壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)，包括調速氣栗1、增壓器膨脹機2、增壓器氣栗3，增壓器膨脹機2與增壓器氣栗3聯(lián)動連接，調速氣栗I的出氣端通過管道與增壓器氣栗3的進氣端連接，增壓器氣栗3的出氣端通過管道與空氣壓力艙6的進氣端連接，空氣壓力艙6的出氣端與膨脹機2的進氣端連接。
[0026]其中，所述增壓器氣栗3的出氣端與空氣壓力艙6的進氣端之間設有空氣換熱器4，增壓器氣栗3的出氣端通過管道與空氣換熱器4的進氣端連接，空氣換熱器4的出氣端與空氣壓力艙6的進氣端連接。
[0027]其中，所述增壓器氣栗3的出氣端與空氣壓力艙6的進氣端之間依次設有空氣換熱器4、熱交換器5;熱交換器5上設有第一端口 8、與第一端口 8連通的第二端口 11，增壓器氣栗3的出氣端通過管道與空氣換熱器4的進氣端連接，空氣換熱器4的出氣端與第一端口 8連接，第二端口 11與空氣壓力艙6的進氣端連接。
[0028]其中，所述熱交換器5上還設有第三端口10，增壓器膨脹機2的出氣端通過管道與三通分流閥7的進氣端連接，三通分流閥7的一個分流出氣端與第三端口 1連接。
[0029]其中，所述熱交換器5上還設有與第三端口10連通的第四端口 9，第四端口 9與外界連通，所述三通分流閥7的另一分流出氣端與外界連通。
[0030]具體操作方法:
調速氣栗I將空氣初步壓縮后進入增壓器氣栗3進一步壓縮，壓縮后的高溫高壓空氣通過空氣換熱器4初步冷卻降溫，再進入熱交換器5與來自三通分流閥7的低溫排氣進行熱交換，壓縮空氣溫度被進一步降低后通過第二端口 11進入空氣壓力艙6內。同時，空氣壓力艙6內含有廢氣的空氣進入增壓器膨脹機2膨脹做功，壓力降低，溫度降低，增壓器膨脹機2帶動增壓器氣栗3工作。低溫低壓的排氣進入三通分流閥7，通過三通分流閥7的調節(jié)，讓一部分低溫排氣通過熱交換器5將壓縮空氣進一步冷卻至需要溫度，另一部分直接排向大氣。
[0031]實施例2:
一種空氣負壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)，包括調速氣栗1、增壓器膨脹機2、增壓器氣栗3，增壓器膨脹機2與增壓器氣栗3聯(lián)動連接，所述調速氣栗I依次與增壓器氣栗3、空氣壓力艙6連接;增壓器膨脹機2上設有外界空氣進入的進氣端，增壓器膨脹機2的出氣端與空氣壓力艙6的進氣端連接。
[0032]其中，所述增壓器膨脹機2的出氣端與空氣壓力艙6的進氣端之間設有空氣換熱器4。
[0033]其中，所述增壓器膨脹機2的出氣端與空氣壓力艙6的進氣端之間依次設有空氣換熱器4、熱交換器5，增壓器膨脹機2的出氣端與空氣換熱器4的進氣端連接;熱交換器5上設有第一端口 8、與第一端口 8連通的第二端口 11，第一端口 8與空氣壓力艙6的進氣端連接，第二端口 11與空氣換熱器4的出氣端連接。
[0034]其中，所述熱交換器5上還設有第四端口9，第四端口 9與三通分流閥7的一個分流出氣端連接，三通分流閥7的進氣端與調速氣栗I的出氣端連接。
[0035]其中，所述熱交換器5上還設有與第四端口9連通的第三端口10，第三端口 10與外界連通，所述三通分流閥7的另一個分流出氣端也與外界連通。
[0036]操作方法:調速氣栗I與增壓器氣栗3將空氣壓力艙6內含有廢氣的空氣壓縮排出，使空氣壓力艙6內壓力降低。含廢氣的空氣壓縮后溫度升高，通過三通分流閥7的分流調節(jié)，一部分高溫空氣直接排入大氣，另一部分高溫排氣通過第四端口 9進入熱交換器5加熱新鮮低溫進氣至需要溫度后再通過第三端口 10排入大氣。同時，由于大氣壓力大于空氣壓力艙6內壓力，外界新鮮空氣進入增壓器膨脹機2膨脹做功，增壓器膨脹機2帶動增壓器氣栗3工作。進氣通過增壓器膨脹機2膨脹做功后，溫度、壓力降低，再通過空氣換熱器4初步加熱升溫后進入熱交換器5，與來自三通分流閥7的部分高溫排氣進行熱交換，其溫度被進一步加熱至需要值再通過第一端口 8進入空氣壓力艙6內。
[0037]以上兩個實施例中，調速氣栗I是整個系統(tǒng)的動力源，改變其轉速就可改變空氣壓力艙內壓力。增壓器膨脹機2用于回收氣體壓差能量，帶到增壓器氣栗3工作，進一步改變空氣壓力艙6內壓力。三通分流閥7、空氣換熱器4、熱交換器5用于調節(jié)空氣壓力艙6進氣溫度。系統(tǒng)工作時，不需要附加空調設備就能調節(jié)空氣壓力艙6內壓力、溫度，還實現(xiàn)了能量回收利用和艙內不間斷換氣。
[0038]以上所述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種空氣加壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)，其特征在于:包括調速氣栗(I)、增壓器膨脹機(2)、增壓器氣栗(3)，增壓器膨脹機(2)與增壓器氣栗(3)聯(lián)動連接，調速氣栗(I)的出氣端通過管道與增壓器氣栗(3)的進氣端連接，增壓器氣栗(3)的出氣端通過管道與空氣壓力艙(6)的進氣端連接，空氣壓力艙(6)的出氣端與增壓器膨脹機(2)的進氣端連接。2.根據權利要求1所述的一種空氣加壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)，其特征在于:所述增壓器氣栗(3)的出氣端與空氣壓力艙(6)的進氣端之間設有空氣換熱器(4)，增壓器氣栗(3)的出氣端通過管道與空氣換熱器(4)的進氣端連接，空氣換熱器(4)的出氣端與空氣壓力艙(6)的進氣端連接。3.根據權利要求1所述的一種空氣加壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)，其特征在于:所述增壓器氣栗(3)的出氣端與空氣壓力艙(6)的進氣端之間依次設有空氣換熱器(4)、熱交換器(5);熱交換器(5)上設有第一端口(8)、與第一端口(8)連通的第二端口(11)，增壓器氣栗(3)的出氣端通過管道與空氣換熱器(4)的進氣端連接，空氣換熱器(4)的出氣端與第一端口(8)連接，第二端口(11)與空氣壓力艙(6)的進氣端連接。4.根據權利要求3所述的一種空氣加壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)，其特征在于:所述熱交換器(5)上還設有第三端口(10)，增壓器膨脹機(2)的出氣端通過管道與三通分流閥(7)的進氣端連接，三通分流閥(7)的一個分流出氣端與第三端口( 10)連接。5.根據權利要求4所述的一種空氣加壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)，其特征在于:所述熱交換器(5)上還設有與第三端口(10)連通的第四端口(9)，第四端口(9)與外界聯(lián)通;所述三通分流閥(7)的另一分流出氣端與外界連通。6.—種空氣負壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)，其特征在于:包括調速氣栗(1)、增壓器膨脹機(2)、增壓器氣栗(3)，增壓器氣栗(3)與增壓器膨脹機(2)聯(lián)動連接，所述調速氣栗(I)依次與增壓器氣栗(3)、空氣壓力艙(6)連接;增壓器膨脹機(2)上設有外界空氣進入的進氣端，增壓器膨脹機(2)的出氣端與空氣壓力艙(6)的進氣端連接。7.根據權利要求6所述的一種空氣負壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)，其特征在于:所述增壓器膨脹機(2)的出氣端與空氣壓力艙(6)的進氣端之間設有空氣換熱器(4)。8.根據權利要求6所述的一種空氣負壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)，其特征在于:所述增壓器膨脹機(2)的出氣端與空氣壓力艙(6)的進氣端之間依次設有空氣換熱器(4)、熱交換器(5)，增壓器膨脹機(2)的出氣端與空氣換熱器(4)的進氣端連接;熱交換器(5)上設有第一端口(8)、與第一端口(8)連通的第二端口(11)，第一端口(8)與空氣壓力艙(6)的進氣端連接，第二端口( 11)與空氣換熱器(4)的出氣端連接。9.根據權利要求8所述的一種空氣負壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)，其特征在于:所述熱交換器(5)上還設有第四端口(9)，第四端口(9)與三通分流閥(7)的一個分流出氣端連接，三通分流閥(7)的進氣端與調速氣栗(I)的出氣端連接。10.根據權利要求9所述的一種空氣負壓艙換氣增壓及調溫系統(tǒng)，其特征在于:所述熱交換器(5)上還設有與第四端口(9)連通的第三端口(10)，第三端口(10)與外界連通，所述三通分流閥(7)的另一個分流出氣端也與外界連通。
【文檔編號】A61G10/02GK105972737SQ201610580236
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月22日
【發(fā)明人】曾祥平
【申請人】曾祥平