RU2051068C1 - Device for feeding oxygen to pressure chamber - Google Patents
Device for feeding oxygen to pressure chamber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2051068C1 RU2051068C1 SU4876733A RU2051068C1 RU 2051068 C1 RU2051068 C1 RU 2051068C1 SU 4876733 A SU4876733 A SU 4876733A RU 2051068 C1 RU2051068 C1 RU 2051068C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxygen
- mixer
- pressure chamber
- dispenser
- electromagnetic valve
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к водолазной технике и предназначается для поддержания заданного парциального давления кислорода в водородсодержащей газовой среде барокамер. The invention relates to a diving technique and is intended to maintain a predetermined partial pressure of oxygen in a hydrogen-containing gas medium of the pressure chambers.
Устройство может быть использовано в водолазных барокомплексах и медицинских барокамерах, в которых применяются многокомпонентные водородсодержащие газовые смеси. The device can be used in diving barocomplexes and medical pressure chambers in which multicomponent hydrogen-containing gas mixtures are used.
Известно устройство для смешения кислорода и водорода (патент США N 4206753, А 62 В 7/00, 1977), содержащее смеситель и циркуляционный контур, который состоит из коллектора и смесительной колонки с соединительными трубками и арматурой. Внутри смесительной колонки установлен электровентилятор, обеспечивающий перемешивание газов. Кислород поступает в коллектор по трубопроводу через редуктор, клапан переменной подачи и дюзу. Из коллектора готовая газовая смесь через клапан и ротаметр подается на газоанализатор. Для контроля перепада давления в магистрали подачи кислорода и в коллекторе предусмотрена обводная магистраль с манометром и преобразователем дифманометра, подающего сигнал на показывающий прибор. На основании показаний приборов оператор с помощью клапанов управляет подачей кислорода. Данное устройство из-за его сложности имеет низкую надежность, кроме того, требует большой точности в управлении процессом от оператора. A device for mixing oxygen and hydrogen (US patent N 4206753, A 62 B 7/00, 1977) containing a mixer and a circulation circuit, which consists of a collector and a mixing column with connecting pipes and fittings. An electric fan is installed inside the mixing column, which provides gas mixing. Oxygen enters the manifold through a pipeline through a gearbox, variable valve, and nozzle. From the manifold, the finished gas mixture is supplied to the gas analyzer through a valve and a rotameter. To control the pressure drop in the oxygen supply line and in the manifold, a bypass line with a pressure gauge and a differential pressure transducer is provided, which supplies a signal to the indicating device. Based on instrument readings, the operator controls the oxygen supply using valves. This device due to its complexity has low reliability, in addition, it requires great accuracy in the process control from the operator.
Наиболее близким является "Устройство для подачи кислорода в барокамеру, состоящее из источника кислорода, соединенного трубопроводами через ручные и электромагнитные клапаны, редуктор и дозатор с внутренней полостью смесителя, образованной металлокерамической мембраной в виде полого цилиндра, и установленной внутри прочного корпуса, при этом полость смесителя соединена через ручной и электромагнитный клапаны с рециркуляционным контуром барокамеры специальными трубопроводами. Во внутренней и внешней полостях смесителя установлены датчики давления. Управление электромагнитными клапанами осуществляется по сигналам датчиков давления в смесителе и датчика парциального давления кислорода в барокамере. Подача кислорода в барокамеру через рециркуляционный контур из смесителя осуществляется порциями по приготовлению в нем взрывобезопасной смеси путем открытия ручного и электромагнитного клапанов. Подача кислорода для приготовления газовой смеси во внешней полости смесителя производится посредством перепуска повышенного давления в дозаторе через дюзу и металлокерамическую мембрану (авторское свидетельство СССР N 1624894, кл. В 63 С 11/00, 1989). The closest is a "Device for supplying oxygen to a pressure chamber, consisting of an oxygen source connected by pipelines through manual and electromagnetic valves, a reducer and a dispenser with an internal cavity of the mixer formed by a ceramic-metal membrane in the form of a hollow cylinder, and installed inside a durable case, while the cavity of the mixer connected through manual and electromagnetic valves to the recirculation circuit of the pressure chamber by special pipelines. pressure sensors. The electromagnetic valves are controlled by the signals of the pressure sensors in the mixer and the oxygen partial pressure sensor in the pressure chamber. The oxygen is supplied to the pressure chamber through the recirculation circuit from the mixer in portions to prepare an explosion-proof mixture in it by opening the manual and electromagnetic valves. Oxygen supply for gas preparation mixture in the external cavity of the mixer is made by bypassing high pressure in the dispenser through the nozzle and metal eramicheskuyu membrane (USSR Inventor's Certificate N 1624894, cl. B 63 C 11/00, 1989).
Недостатками данного устройства является его низкая надежность и эксплуатационная безопасность из-за возможности образования во внешней полости смесителя взрывоопасной смеси кислорода с водородом в процессе обогащения кислородом газовой смеси в барокамере. Это возможно при повышении концентрации кислорода в объеме внешней полости смесителя при подаче кислорода неcколько раз подряд. Hакопление киcлорода в смесителе будет происходить при этом из-за большой инерционности процесса обогащения газовой смеси барокамеры кислородом от момента подачи первой порции кислорода из смесителя в рециркуляционный контур до поступления в барокамеру в количестве, достаточном для срабатывания в ней датчика кислорода, и прекращения подачи новых порций кислорода в смеситель из дозатора. Большая инерционность процесса обогащения водородсодержащей газовой смеси кислородом обусловлена в рассматриваемом устройстве параллельным подключением смесителя к рециркуляционному контуру и импульсным характером процесса, что определяет низкую скорость вентиляции внешней полости смесителя после открытия клапанов, соединяющих его с рециркуляционным контуром и выравнивания давления. Данное обстоятельство усугубляется отсутствием контроля за концентрацией кислорода во внешней полости смесителя. The disadvantages of this device is its low reliability and operational safety due to the possibility of the formation in the external cavity of the mixer of an explosive mixture of oxygen and hydrogen in the process of oxygen enrichment of the gas mixture in the pressure chamber. This is possible with increasing oxygen concentration in the volume of the external cavity of the mixer when oxygen is supplied several times in a row. In this case, the accumulation of oxygen in the mixer will occur due to the large inertia of the process of enriching the gas mixture in the pressure chamber with oxygen from the moment the first portion of oxygen is supplied from the mixer to the recirculation circuit until it enters the pressure chamber in an amount sufficient to trigger the oxygen sensor in it and the flow of new portions is stopped oxygen to the mixer from the dispenser. The large inertia of the process of enriching the hydrogen-containing gas mixture with oxygen is due to the parallel connection of the mixer to the recirculation circuit and the pulsed nature of the process, which determines the low ventilation rate of the external cavity of the mixer after opening the valves connecting it to the recirculation circuit and equalizing the pressure. This circumstance is compounded by the lack of control over the concentration of oxygen in the external cavity of the mixer.
Кроме того, наличие в устройстве клапанов с ручным управлением снижает надежность и эксплуатационную безопасность процесса обогащения кислородом водородсодержащих газовых смесей и всего устройства в целом. In addition, the presence of manually operated valves in the device reduces the reliability and operational safety of the process of oxygen enrichment of hydrogen-containing gas mixtures and the entire device.
Цель изобретения улучшение эксплуатационных характеристик путем повышения безопасности устройства при подаче кислорода в водородсодержащую газовую смесь барокамеры. The purpose of the invention is the improvement of operational characteristics by increasing the safety of the device when oxygen is supplied to the hydrogen-containing gas mixture of the pressure chamber.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для подачи кислорода в барокамеру, содержащем включенный в рециркуляционный контур смеситель, в корпусе которого установлен полый металлокерамический распределитель, источник кислорода, соединенный со смесителем через дозатор кислорода трубопроводами, регулирующую и запорную арматуру. Дозатор выполнен в виде баростера с электромагнитным клапаном долива воды, связанным с регулятором уровня воды, причем, газовый вход дозатора соединен с источником кислорода через электромагнитный клапан, а в газовой полости установлен датчик давления и электромагнитный клапан, стравливания кислорода, при этом газовая полость дозатора через электромагнитный клапан, связанный с датчиком парциального давления в барокамере и невозвратный клапан соединена трубопроводом с полостью распределителя, а входной и выходной патрубки смесителя подключены трубопроводами к барокамере. This goal is achieved by the fact that in the device for supplying oxygen to the pressure chamber, containing a mixer included in the recirculation circuit, in the casing of which there is a hollow cermet distributor, an oxygen source connected to the mixer through pipelines of oxygen, regulating and shutoff valves. The dispenser is made in the form of a baroster with an electromagnetic valve topping up water connected to a water level regulator, moreover, the gas inlet of the dispenser is connected to an oxygen source through an electromagnetic valve, and a pressure sensor and an electromagnetic valve are installed in the gas cavity, bleeding oxygen, while the gas cavity of the dispenser is the electromagnetic valve associated with the partial pressure sensor in the pressure chamber and the non-return valve is connected by a pipe to the distributor cavity, and the inlet and outlet nozzles of the mixer Connect the pipes to the pressure chamber.
Цель достигается также тем, что смеситель снабжен направляющим кольцом, дроссельным устройством, установленным на входе перед металлокерамическим распределителем и турбулизатором потока, выполненным в виде решетки из радиальных лопаток. The goal is also achieved by the fact that the mixer is equipped with a guide ring, a throttle device installed at the inlet in front of the cermet distributor and a flow turbulator, made in the form of a lattice of radial blades.
Кроме того, кислородному трубопроводу перед распределителем кислорода смесителя и невозвратным клапаном подключен трубопровод подачи гелия из расходного баллона через редуктор и электромагнитный клапан. In addition, the helium supply pipe from the supply cylinder through the gearbox and the solenoid valve is connected to the oxygen pipeline in front of the mixer oxygen distributor and the non-return valve.
В смесителе установлен датчик парциального давления кислорода, связанный через автоматический регулятор с электромагнитными клапанами, установленными в трубопроводах подачи гелия и кислорода в смеситель. The mixer has a partial oxygen pressure sensor connected through an automatic regulator with electromagnetic valves installed in the helium and oxygen pipelines to the mixer.
При этом устройство снабжено автоматическим регулятором перепада давления, входы которого связаны с датчиками давления, установленными в барокамере и в газовой полости дозатора, а выходы с электромагнитными клапанами на трубопроводе подачи кислорода в дозатор и стравливание кислорода. At the same time, the device is equipped with an automatic differential pressure controller, the inputs of which are connected to pressure sensors installed in the pressure chamber and in the gas cavity of the dispenser, and the outputs with electromagnetic valves on the oxygen supply line to the dispenser and oxygen bleed.
На чертеже показана схема устройства. The drawing shows a diagram of a device.
Устройство состоит из источника кислорода в виде расходных баллонов с кислородом 1, соединенных трубопроводами через редуктор 2 и электромагнитный клапан 3 с распределителем кислорода 4 в дозаторе 5. Дозатор выполнен в виде барбатера и оборудован электромагнитным клапаном 6, установленным на трубопроводе стравливания кислорода из газовой полости "а", автоматическим регулятором 7, электрически связанным с электромагнитным клапаном 8 на трубопроводе долива воды, а также автоматическим регулятором постоянного перепада давления 9, работающим по сигналам от датчика давления 10 в полости а дозатора 5 и датчика давления 11 в барокамере (БК). Газовая полость а дозатора 5 через электромагнитный клапан 12, управляемый автоматическим регулятором 13 по сигналу датчика парциального давления кислорода 14 в барокамере, через невозвратный клапан 15 связана трубопроводами с распределителем кислорода 16 смесителя 17, последовательно включенного через входной 18 и выходной 19 патрубки в рециркуляционный контур барокамеры. Распределитель кислорода 16 представляет собой металлокерамическую мембрану, выполненную в виде полого цилиндра 20 с внутренней полостью б и направляющего кольца 21. Внутри смесителя 17, перед распределителем кислорода 16 установлено дроссельное устройство 22, а после него турбулизатор потока 23 в виде решетки из радиальных лопаток. The device consists of an oxygen source in the form of oxygen supply cylinders 1, connected by pipelines through a reducer 2 and a solenoid valve 3 with an oxygen distributor 4 in the dispenser 5. The dispenser is made in the form of a barbator and is equipped with an electromagnetic valve 6 mounted on the pipeline for bleeding oxygen from the gas cavity " a ", an automatic regulator 7, electrically connected to the solenoid valve 8 on the pipeline topping up water, as well as an automatic constant pressure differential controller 9, working by signals from the pressure sensor 10 in the cavity a of the dispenser 5 and the pressure sensor 11 in the pressure chamber (BC). The gas cavity a of the dispenser 5 through an electromagnetic valve 12, controlled by an automatic regulator 13 by the signal of the oxygen partial pressure sensor 14 in the pressure chamber, is connected through pipelines to the oxygen distributor 16 of the mixer 17, which is connected in series through the inlet 18 and outlet 19 of the pipe to the recirculation circuit of the pressure chamber . The oxygen distributor 16 is a cermet membrane made in the form of a hollow cylinder 20 with an internal cavity b and a guide ring 21. Inside the mixer 17, a throttle device 22 is installed in front of the oxygen distributor 16, and after it a flow turbulator 23 in the form of a lattice of radial blades.
Баллон с гелием 24 через редуктор 25 и электромагнитный клапан 26, управляемый по сигналу регулятора 13 от датчика парциального давления кислорода 27, установленного в полости в смесителя 17, связан с трубопроводом подачи кислорода из дозатора 5 в смеситель 17 перед невозвратным клапаном 15. A helium cylinder 24 through a gearbox 25 and an electromagnetic valve 26, controlled by a signal from a regulator 13 from an oxygen partial pressure sensor 27 installed in a cavity in a mixer 17, is connected to the oxygen supply pipe from the dispenser 5 to the mixer 17 before the non-return valve 15.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
По сигналам датчиков парциального давления кислорода в барокамере 14 и датчика 27 в полости в смесителя 17 о недостатке кислорода в водородсодержащей газовой смеси (менее 2% объемн.) регулятор 13 выдает сигнал на открытие электромагнитного клапана 12. При этом, из газовой полости а дозатор 5 через невозвратный клапан 15 под действием повышенного давления кислород поступает в полость б распределителя кислорода 16 смесителя 17. Из полости б через металлокерамическую мембрану 20 распределителя кислорода 16 поступает непосредственно в водородсодержащую газовую смесь, состоящую из кислорода (до 2% объемн.), гелия (39-49% объемн.) и водорода (59-49%) рециркуляционного контура барокамеры. According to the signals of the oxygen partial pressure sensors in the pressure chamber 14 and the sensor 27 in the cavity in the mixer 17 about the lack of oxygen in the hydrogen-containing gas mixture (less than 2% by volume), the regulator 13 gives a signal to open the electromagnetic valve 12. At the same time, the dispenser 5 through a non-return valve 15, under the influence of increased pressure, oxygen enters the cavity b of the oxygen distributor 16 of the mixer 17. From the cavity b, it passes directly through the cermet membrane 20 of the oxygen distributor 16 to the hydrogen-containing gas mixture consisting of oxygen (up to 2% vol.), helium (39-49% vol.) and hydrogen (59-49%) of the recirculation circuit of the pressure chamber.
Пропускная способность мембраны 20 при постоянном перепаде давления кислорода в полости а дозатора 5 и газовой смеси в барокамере с учетом скорости омывающего ее потока газа в смесителе 17, выбирается такой, чтобы поступающее в поток газовой смеси количество кислорода не превышало 3-3,5% и не образовывало взрывоопасной концентрации в объеме газовой смеси в смесителе 17 в каждый момент времени. Количество подаваемого в барокамеру кислорода для дыхания акванавтов определяется из расччета 25л О2/4 на одного человека.The throughput of the membrane 20 with a constant differential pressure of oxygen in the cavity a of the dispenser 5 and the gas mixture in the pressure chamber, taking into account the speed of the gas flow washing it in the mixer 17, is chosen so that the amount of oxygen entering the gas mixture flow does not exceed 3-3.5% and did not form an explosive concentration in the volume of the gas mixture in the mixer 17 at each time point. The amount of oxygen supplied to the pressure chamber for breathing aquanauts determined from raschcheta 25L O 2/4 for one person.
Кислород с мембраны 20 ускоренным в дроссельном устройстве 22 газовым потоком с кольца 21 направляется на лопатки турбулизатора потока 23, после которого окончательно смешивается с газовой смесью в полости в смесителя 17 и поступает в барокамеру. После достижения необходимой концентрации кислорода в барокамере (2%) датчик 14 через регулятор 13 дает сигнал на закрытие клапана 12. Пополнение дозатора 5 кислородом из расходных баллонов 1 через редуктор 2 происходит после открытия электромагнитного клапана 3, управляемого регулятором 9 по сигналам датчиков 10 и 11 об изменении перепада давления кислорода в полости а дозатора 5 и в газовой смеси барокамеры. При этом кислород поступает на распределитель 4 и барботируется через столб воды в полость а с целью увлажнения для снятия его взрывоопасности в смеси с водородом. Для компенсации уносимой с кислородом воды предусмотрено пополнение ее количества через клапан 8 по сигналам регулятора 7. При декомпрессии в период понижения давления в барокамере для поддержания заданного перепада давления в полости а и в барокамере по сигналам регулятора 9 кислород стравливается из газовой полости а дозатора 5 через открывающийся клапан 6. Oxygen from the membrane 20 is accelerated in the throttle device 22 by the gas flow from the ring 21 is directed to the blades of the flow turbulator 23, after which it is finally mixed with the gas mixture in the cavity in the mixer 17 and enters the pressure chamber. After reaching the required oxygen concentration in the pressure chamber (2%), the sensor 14 through the regulator 13 gives a signal to close the valve 12. The dispenser 5 is replenished with oxygen from the supply cylinders 1 through the reducer 2 after opening the electromagnetic valve 3 controlled by the regulator 9 according to the signals of the sensors 10 and 11 about the change in the differential pressure of oxygen in the cavity a of the dispenser 5 and in the gas mixture of the pressure chamber. When this oxygen enters the distributor 4 and sparges through a column of water into the cavity a in order to moisturize to relieve its explosiveness in a mixture with hydrogen. To compensate for water carried away with oxygen, it is replenished through valve 8 according to the signals from regulator 7. During decompression during pressure reduction in the pressure chamber to maintain a given pressure drop in cavity a and in the pressure chamber according to the signals from controller 9, oxygen is vented from the gas cavity a of dispenser 5 through opening valve 6.
В случае возникновения нештатной ситуации, связанной с повышением концентрации кислорода в смесителе 17 (выше 3,5%), регулятор 13 по сигналу датчика 27 дает сигнал на открытие клапана 26 и подачу порции гелия из баллона 24 через редуктор 25, невозвратный клапан 15 и распределитель кислорода 20 с целью продувки смесителя 17 для флегматизации газовой смеси. In the event of a contingency associated with an increase in the oxygen concentration in the mixer 17 (above 3.5%), the controller 13 gives the signal to open the valve 26 and supply a portion of helium from the cylinder 24 through the pressure reducer 25, the non-return valve 15 and the distributor oxygen 20 to purge the mixer 17 for phlegmatization of the gas mixture.
Устройство позволяет с большей надежностью и взрывобезопасностью обогащать кислородом водородсодержащие газовые смеси барокамер в автоматическом режиме, обеспечивает безопасность эксплуатации. The device allows with greater reliability and explosion safety to enrich with oxygen the hydrogen-containing gas mixtures of the pressure chambers in automatic mode, ensures safe operation.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4876733 RU2051068C1 (en) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | Device for feeding oxygen to pressure chamber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4876733 RU2051068C1 (en) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | Device for feeding oxygen to pressure chamber |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2051068C1 true RU2051068C1 (en) | 1995-12-27 |
Family
ID=21541957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4876733 RU2051068C1 (en) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | Device for feeding oxygen to pressure chamber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2051068C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2331707A (en) * | 1997-11-26 | 1999-06-02 | Boc Group Plc | Breathable gas mixture and apparatus for delivering it |
-
1990
- 1990-10-22 RU SU4876733 patent/RU2051068C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1624894, кл. B 63C 11/00, 1989. * |
| Патент США N 4206753, кл. A 62B 7/00, 1977. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2331707A (en) * | 1997-11-26 | 1999-06-02 | Boc Group Plc | Breathable gas mixture and apparatus for delivering it |
| GB2331707B (en) * | 1997-11-26 | 2002-07-24 | Boc Group Plc | Medical apparatus and breathable gas mixtures |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5611845A (en) | Oxygen enriched air generation system | |
| US3593735A (en) | Method and apparatus for maintaining a preselected partial pressure | |
| US5558083A (en) | Nitric oxide delivery system | |
| US3524444A (en) | Underwater gas supply system and method of operation | |
| US4219038A (en) | Gas mixing device for breath-protecting, diving, medical and laboratory techniques | |
| WO2004000399A1 (en) | Automatic gas blender | |
| JP3168217B2 (en) | Method and apparatus for supplying gas to ultra-high precision analyzer | |
| CA2484066A1 (en) | Medical gas recirculation system | |
| DK147955B (en) | PROCEDURE FOR MIXING GAS SPECIES UNDER PRESSURE AND APPARATUS FOR EXERCISING THE PROCEDURE | |
| CN102858408A (en) | Method for determining partial pressure of a gaseous constituent and regulator of breathing mask for aircraft occupant | |
| US3809109A (en) | Method and apparatus for mixing gases under pressure particularly for respirators and medical devices | |
| US4206753A (en) | Method and apparatus for mixing gases | |
| CN117401133A (en) | Integrated breathing oxygen supply system and oxygen supply method for underwater equipment | |
| RU2051068C1 (en) | Device for feeding oxygen to pressure chamber | |
| US3308817A (en) | Reduction regulator valve for scuba system | |
| US3762427A (en) | Method and apparatus for mixing pressure gases particularly for respirators and medical apparatus | |
| GB1571023A (en) | Gas mixing apparatus | |
| RU2173487C2 (en) | Device for gasifying primary coolant of pressurized-water reactor | |
| EP0274868A1 (en) | Measuring apparatus | |
| GB790746A (en) | A process and apparatus for the manufacture of solutions of bactericidal gas in water or aqueous liquid | |
| GB2136703A (en) | Apparatus for supplying a mixture of gases | |
| CA2226471C (en) | Pre-compression nitrox in-line blender | |
| RU2043942C1 (en) | Method and device for mixing oxygen with hydrogen-containing mixtures | |
| EP3981500B1 (en) | A gas seperation system and gas seperation method comprising a membrane system having a control valve | |
| CN117404595B (en) | Gas filling and distributing system of deep diving respirator gas cylinder |