本實(shí)用新型涉及空氣壓力艙技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種空氣壓力艙換氣增壓及調(diào)溫系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

空氣壓力艙就是利用空氣使密封艙內(nèi)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(fù)壓艙兩大類，空氣加壓艙內(nèi)氣壓高于環(huán)境氣壓，空氣負(fù)壓艙內(nèi)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。現(xiàn)有的空氣壓力艙均是利氣泵通過調(diào)壓閥使艙內(nèi)保持需要壓力，當(dāng)空氣壓力艙內(nèi)廢氣濃度達(dá)到或超過設(shè)定值時(shí)，采用進(jìn)氣閥和泄壓閥結(jié)合調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行艙內(nèi)換氣，當(dāng)廢氣濃度低于設(shè)定值時(shí)，停止換氣。工作過程中艙內(nèi)有害氣體不易即時(shí)排出，且濃度波動(dòng)大，嚴(yán)重影響艙內(nèi)環(huán)境的安全性能。國內(nèi)多起高壓氧艙火災(zāi)造成的重大傷亡事故就是因?yàn)榭諝饧訅貉跖搩?nèi)氧濃度增加使可燃物著火點(diǎn)降低造成的。現(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(shí)，氣體的壓差能量沒有得到回收利用，并且還需要附加空調(diào)設(shè)備來調(diào)節(jié)艙內(nèi)溫度，綜合成本和能耗高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有空氣壓力艙內(nèi)廢氣濃度波動(dòng)大，廢氣不容易及時(shí)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(diào)設(shè)備來調(diào)節(jié)艙內(nèi)環(huán)境溫度的缺點(diǎn)。現(xiàn)提供一種空氣壓力艙換氣增壓及調(diào)溫系統(tǒng)，采用調(diào)速氣泵、增壓器膨脹機(jī)、增壓器氣泵、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(shí)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(diào)設(shè)備才能調(diào)節(jié)艙內(nèi)溫度，綜合成本和能耗較高等技術(shù)問題。

空氣壓力艙換氣增壓及調(diào)溫系統(tǒng)包括調(diào)速氣泵、增壓器氣泵、增壓器膨脹機(jī)、空氣換熱器、熱交換器、三通分流閥。調(diào)速氣泵通過增壓器氣泵的增壓作用，進(jìn)一步提高空氣的壓縮比，增壓器膨脹機(jī)通過回收換氣壓差能量帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)的增壓器氣泵工作。通過調(diào)速氣泵和增壓器氣泵壓縮后的高溫空氣與通過增壓器膨脹機(jī)膨脹做功后的低溫空氣利用空氣換熱器和熱交換器來調(diào)節(jié)空氣壓力艙內(nèi)溫度。三通分流閥用來調(diào)節(jié)通過熱交換器的空氣流量。調(diào)速氣泵是該系統(tǒng)的動(dòng)力源，改變其轉(zhuǎn)速就可改變空氣壓力艙內(nèi)壓力。由于空氣壓力艙分為空氣加壓艙和空氣負(fù)壓艙，該系統(tǒng)也分為空氣加壓艙換氣增壓及調(diào)溫系統(tǒng)、空氣負(fù)壓艙換氣增壓及調(diào)溫系統(tǒng)。其中，本系統(tǒng)所述的調(diào)速氣泵、增壓器氣泵可以是離心葉輪氣泵、漩渦氣泵，也可以是渦卷氣泵、活塞氣泵、螺桿氣泵；該系統(tǒng)所述增壓器膨脹機(jī)可以是渦輪膨脹機(jī)、渦卷膨脹機(jī)，也可以是活塞膨脹機(jī)、螺桿膨脹機(jī)；調(diào)速氣泵、增壓器氣泵、增壓器膨脹機(jī)的結(jié)構(gòu)及其原理為所屬領(lǐng)域的公知技術(shù)，不再詳細(xì)說明。

空氣壓力艙換氣增壓及調(diào)溫系統(tǒng)中增壓器氣泵與增壓器膨脹機(jī)連接，具體連接關(guān)系為聯(lián)動(dòng)連接，運(yùn)行時(shí)，增壓器膨脹機(jī)帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)的增壓器氣泵工作，其中具體聯(lián)動(dòng)方式可為齒輪嚙合、軸連接、磁力耦合、液力耦合等運(yùn)行方式，此傳動(dòng)方式為本領(lǐng)域的公知常識(shí)。

本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種空氣加壓艙換氣增壓及調(diào)溫系統(tǒng)，包括調(diào)速氣泵、增壓器氣泵、增壓器膨脹機(jī)，增壓器膨脹機(jī)與增壓器氣泵聯(lián)動(dòng)連接，調(diào)速氣泵的出氣端通過管道與增壓器氣泵的進(jìn)氣端連接，增壓器氣泵的出氣端通過管道與空氣壓力艙的進(jìn)氣端連接，空氣壓力艙的出氣端與增壓器膨脹機(jī)的進(jìn)氣端連接。

進(jìn)一步地，所述增壓器氣泵的出氣端與空氣壓力艙的進(jìn)氣端之間設(shè)有空氣換熱器，增壓器氣泵的出氣端通過管道與空氣換熱器的進(jìn)氣端連接，空氣換熱器的出氣端與空氣壓力艙的進(jìn)氣端連接。

進(jìn)一步地，所述增壓器氣泵的出氣端與空氣壓力艙的進(jìn)氣端之間依次設(shè)有空氣換熱器、熱交換器；熱交換器上設(shè)有第一端口、與第一端口連通的第二端口，增壓器氣泵的出氣端通過管道與空氣換熱器的進(jìn)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(jìn)氣端連接。

進(jìn)一步地，所述熱交換器上還設(shè)有第三端口，增壓器膨脹機(jī)的出氣端通過管道與三通分流閥的進(jìn)氣端連接，三通分流閥的一個(gè)分流出氣端與第三端口連接。

進(jìn)一步地，所述熱交換器上還設(shè)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。

本技術(shù)方案中調(diào)速氣泵通過增壓器氣泵的增壓作用，提高空氣壓力艙內(nèi)壓力；增壓器膨脹機(jī)的作用是利用氣體通過其內(nèi)膨脹降溫，向外輸出機(jī)械功；三通分流閥為一進(jìn)兩出型，其作用是調(diào)節(jié)進(jìn)入熱交換器的氣體流量。

工作原理：調(diào)速氣泵將新鮮空氣初步壓縮后再通過增壓器氣泵進(jìn)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(jī)的低溫排氣在熱交換器中進(jìn)行熱交換，新鮮壓縮空氣溫度被進(jìn)一步降低后進(jìn)入空氣壓力艙。同時(shí)，空氣壓力艙內(nèi)含有廢氣的高壓空氣通過增壓器膨脹機(jī)排出，排氣通過對增壓器膨脹機(jī)做功，體積膨脹，溫度降低。增壓器膨脹機(jī)帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)的增壓器氣泵工作。通過增壓器膨脹機(jī)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(jìn)一步降低新鮮進(jìn)氣溫度。增加或降低調(diào)速氣泵轉(zhuǎn)速就能使空氣壓力艙內(nèi)壓力升高或降低，利用三通分流閥增加或減少進(jìn)入熱交換器內(nèi)的低溫排氣流量，就能降低或升高進(jìn)入空氣壓力艙內(nèi)的新鮮進(jìn)氣溫度。

一種空氣負(fù)壓艙換氣增壓及調(diào)溫系統(tǒng)，包括調(diào)速氣泵、增壓器氣泵、增壓器膨脹機(jī)，增壓器膨脹機(jī)與增壓器氣泵聯(lián)動(dòng)連接，所述調(diào)速氣泵依次與增壓器氣泵、空氣壓力艙連接；增壓器膨脹機(jī)上設(shè)有外界空氣進(jìn)入的進(jìn)氣端，增壓器膨脹機(jī)的出氣端與空氣壓力艙的進(jìn)氣端連接。

進(jìn)一步地，所述增壓器膨脹機(jī)的出氣端與空氣壓力艙的進(jìn)氣端之間設(shè)有空氣換熱器。

進(jìn)一步地，所述增壓器膨脹機(jī)的出氣端與空氣壓力艙）的進(jìn)氣端之間依次設(shè)有空氣換熱器、熱交換器，增壓器膨脹機(jī)的出氣端與空氣換熱器的進(jìn)氣端連接；熱交換器上設(shè)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(jìn)氣端連接，第二端口與空氣換熱器的出氣端連接。

進(jìn)一步地，所述熱交換器上還設(shè)有第四端口，第四端口與三通分流閥的一個(gè)分流出氣端連接，三通分流閥的進(jìn)氣端與調(diào)速氣泵的出氣端連接。

進(jìn)一步地，所述熱交換器上還設(shè)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(gè)分流出氣端也與外界連通。

本技術(shù)方案中，調(diào)速氣泵采用現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)，其與增壓器氣泵均作為抽氣機(jī)使用，作用是將空氣負(fù)壓艙內(nèi)氣體向外界壓縮。

工作原理：調(diào)速氣泵通過增壓器氣泵的增壓作用，將空氣壓力艙含有廢氣的空氣向艙外壓縮排出，使艙內(nèi)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(jìn)入熱交換器加熱進(jìn)氣溫度。同時(shí)，艙外新鮮空氣通過對增壓器膨脹機(jī)膨脹做功后壓力降低、溫度降低，增壓器膨脹機(jī)帶動(dòng)與其聯(lián)動(dòng)的增壓器氣泵工作。通過增壓器膨脹機(jī)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(diào)速氣泵和增壓器氣泵壓縮排出的部分高溫空氣進(jìn)行熱交換，使其溫度進(jìn)一步升高后進(jìn)入空氣壓力艙內(nèi)。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

（1）安全。空氣壓力艙增壓及減壓調(diào)溫供氣系統(tǒng)工作時(shí)，能連續(xù)不斷向空氣壓力艙內(nèi)輸入新鮮空氣，同時(shí)不間斷將空氣壓力艙內(nèi)廢氣排出，有效避免了因廢氣濃度升高給艙內(nèi)人員造成危害。

（2）節(jié)能。該系統(tǒng)通過增壓器膨脹機(jī)回收換氣壓差能量，帶動(dòng)增壓器氣泵工作，將空氣壓縮比進(jìn)一步提高，降低了調(diào)速氣泵的負(fù)荷，所以降低了整個(gè)系統(tǒng)的能耗。

（3）成本低。由于增壓器氣泵進(jìn)一步提高了空氣壓縮比，該系統(tǒng)采用低壓比的調(diào)速氣泵就能滿足艙內(nèi)壓力需要。由于進(jìn)、排氣是連續(xù)進(jìn)行，該系統(tǒng)不需要儲(chǔ)氣罐。該系統(tǒng)利用進(jìn)、排氣溫差通過空氣換熱器、熱交換器來調(diào)節(jié)空氣壓力艙內(nèi)溫度，不需要其他空調(diào)設(shè)備。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型空氣加壓艙換氣增壓及調(diào)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型一種空氣負(fù)壓艙換氣增壓及調(diào)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱：

1—調(diào)速氣泵，2—增壓器膨脹機(jī)，3—增壓器氣泵，4—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—第四端口、10—第三端口、11—第二端口。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本實(shí)用新型，并不作為對本實(shí)用新型的限定。

實(shí)施例1：

如圖1所示，一種空氣加壓艙換氣增壓及調(diào)溫系統(tǒng)，包括調(diào)速氣泵1、增壓器膨脹機(jī)2、增壓器氣泵3，增壓器膨脹機(jī)2與增壓器氣泵3聯(lián)動(dòng)連接，調(diào)速氣泵1的出氣端通過管道與增壓器氣泵3的進(jìn)氣端連接，增壓器氣泵3的出氣端通過管道與空氣壓力艙6的進(jìn)氣端連接，空氣壓力艙6的出氣端與膨脹機(jī)2的進(jìn)氣端連接。

其中，所述增壓器氣泵3的出氣端與空氣壓力艙6的進(jìn)氣端之間設(shè)有空氣換熱器4，增壓器氣泵3的出氣端通過管道與空氣換熱器4的進(jìn)氣端連接，空氣換熱器4的出氣端與空氣壓力艙6的進(jìn)氣端連接。

其中，所述增壓器氣泵3的出氣端與空氣壓力艙6的進(jìn)氣端之間依次設(shè)有空氣換熱器4、熱交換器5；熱交換器5上設(shè)有第一端口8、與第一端口8連通的第二端口11，增壓器氣泵3的出氣端通過管道與空氣換熱器4的進(jìn)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(jìn)氣端連接。

其中，所述熱交換器5上還設(shè)有第三端口10，增壓器膨脹機(jī)2的出氣端通過管道與三通分流閥7的進(jìn)氣端連接，三通分流閥7的一個(gè)分流出氣端與第三端口10連接。

其中，所述熱交換器5上還設(shè)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。

具體操作方法：

調(diào)速氣泵1將空氣初步壓縮后進(jìn)入增壓器氣泵3進(jìn)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(jìn)入熱交換器5與來自三通分流閥7的低溫排氣進(jìn)行熱交換，壓縮空氣溫度被進(jìn)一步降低后通過第二端口11進(jìn)入空氣壓力艙6內(nèi)。同時(shí)，空氣壓力艙6內(nèi)含有廢氣的空氣進(jìn)入增壓器膨脹機(jī)2膨脹做功，壓力降低，溫度降低，增壓器膨脹機(jī)2帶動(dòng)增壓器氣泵3工作。低溫低壓的排氣進(jìn)入三通分流閥7，通過三通分流閥7的調(diào)節(jié)，讓一部分低溫排氣通過熱交換器5將壓縮空氣進(jìn)一步冷卻至需要溫度，另一部分直接排向大氣。

實(shí)施例2：

一種空氣負(fù)壓艙換氣增壓及調(diào)溫系統(tǒng)，包括調(diào)速氣泵1、增壓器膨脹機(jī)2、增壓器氣泵3，增壓器膨脹機(jī)2與增壓器氣泵3聯(lián)動(dòng)連接，所述調(diào)速氣泵1依次與增壓器氣泵3、空氣壓力艙6連接；增壓器膨脹機(jī)2上設(shè)有外界空氣進(jìn)入的進(jìn)氣端，增壓器膨脹機(jī)2的出氣端與空氣壓力艙6的進(jìn)氣端連接。

其中，所述增壓器膨脹機(jī)2的出氣端與空氣壓力艙6的進(jìn)氣端之間設(shè)有空氣換熱器4。

其中，所述增壓器膨脹機(jī)2的出氣端與空氣壓力艙6的進(jìn)氣端之間依次設(shè)有空氣換熱器4、熱交換器5，增壓器膨脹機(jī)2的出氣端與空氣換熱器4的進(jìn)氣端連接；熱交換器5上設(shè)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(jìn)氣端連接，第二端口11與空氣換熱器4的出氣端連接。

其中，所述熱交換器5上還設(shè)有第四端口9，第四端口9與三通分流閥7的一個(gè)分流出氣端連接，三通分流閥7的進(jìn)氣端與調(diào)速氣泵1的出氣端連接。

其中，所述熱交換器5上還設(shè)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(gè)分流出氣端也與外界連通。

操作方法：調(diào)速氣泵1與增壓器氣泵3將空氣壓力艙6內(nèi)含有廢氣的空氣壓縮排出，使空氣壓力艙6內(nèi)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(diào)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(jìn)入熱交換器5加熱新鮮低溫進(jìn)氣至需要溫度后再通過第三端口10排入大氣。同時(shí)，由于大氣壓力大于空氣壓力艙6內(nèi)壓力，外界新鮮空氣進(jìn)入增壓器膨脹機(jī)2膨脹做功，增壓器膨脹機(jī)2帶動(dòng)增壓器氣泵3工作。進(jìn)氣通過增壓器膨脹機(jī)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(jìn)入熱交換器5，與來自三通分流閥7的部分高溫排氣進(jìn)行熱交換，其溫度被進(jìn)一步加熱至需要值再通過第一端口8進(jìn)入空氣壓力艙6內(nèi)。

以上兩個(gè)實(shí)施例中，調(diào)速氣泵1是整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力源，改變其轉(zhuǎn)速就可改變空氣壓力艙內(nèi)壓力。增壓器膨脹機(jī)2用于回收氣體壓差能量，帶到增壓器氣泵3工作，進(jìn)一步改變空氣壓力艙6內(nèi)壓力。三通分流閥7、空氣換熱器4、熱交換器5用于調(diào)節(jié)空氣壓力艙6進(jìn)氣溫度。系統(tǒng)工作時(shí)，不需要附加空調(diào)設(shè)備就能調(diào)節(jié)空氣壓力艙6內(nèi)壓力、溫度，還實(shí)現(xiàn)了能量回收利用和艙內(nèi)不間斷換氣。

以上所述的具體實(shí)施方式，對本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。