核生化条件下密闭空间新型智能生氧技术及其应用的设备、制造方法技术

本发明专利技术提供核生化条件下密闭空间新型智能生氧技术及其应用的设备、制造方法，包括壳体以及置于壳体内的不锈钢网板、填充在不锈钢网板内的生氧药剂和自动控制系统；1)可实时监控工事中二氧化碳浓度，并自动控制CO2与KO2的反应，保证密闭工事内O2和CO2含量达到军标要求。2)实时显示装置还能用多长时间，并能在装置结束使用前，提前报警，提醒使用者及时更换，提高了生氧装置的可靠性安全性。3)可根据工事内人员数量选择使用人数并由LED屏直观显示生氧装置工作时间。结构采用药板和壳体分体设计的结构，方便更换药板，便于贮存运输，智能监控系统可重复使用，大大降低生产成本，具有良好的经济和社会效益。的经济和社会效益。的经济和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
核生化条件下密闭空间新型智能生氧技术及其应用的设备、制造方法


[0001]本专利技术涉及核生化集体防护
，具体涉及核生化条件下密闭空间新型智能生氧技术及其应用的设备、制造方法。

技术介绍

[0002]1.1在核生化战争条件下，国防指挥工事、潜艇、航天器等密闭空间实施隔绝防护时，由于长期待蔽和通风情况不良，工事内环境空气中二氧化碳浓度升高，氧气浓度下降。生氧装置可利用化学反应吸收二氧化碳，并产生氧气，实现循环供氧能力，使工事等密闭空间内二氧化碳和氧气浓度达到国军标要求，保证待蔽人员正常工作、生活和休息。目前国内现有的生氧装置只具备单纯的生氧功能，存在生氧效率不高、难于控制生氧速度、无法显示剩余时间和使用生氧药剂含有对人体有害的物质等问题。
[0003]在此背景下，项目组通过对生氧原理的深入研究和试验，进行了生氧药剂配比、密度、粒度选型的研究和试验，药剂装填方式的设计，建模计算并针对广泛应用设置固定床反应器物理参数，以提高生氧效率；进一步优化智能控制技术设计，按照国军标完善电磁兼容性设计；研究提出质量、可靠性、维修性、安全性、保障性及标准化控制措施。项目主要采用智能控制技术、3D打印技术、新型生氧材料等新技术、新材料，由智能控制系统、固定床反应器和显示操作区等组成，设计科学，操作简单，研制一种国内外首创的新型智能生氧装置。主要解决现役生氧装置存在的系列难题，完全实现密闭空间氧气循环再生智能控制、数码显示、高效无毒、操作简单、故障率小等功能。预期成果可用于指挥工事、潜艇、航天器等密闭空间的氧气再生，延长隔绝居住时间，保障核生化条件下待蔽作战人员的生存能力和作战工作能力。
[0004]1.2国内外发展现状
[0005]目前国内现有生氧装置存在以下问题：
[0006](1)生氧药板插入壳体后，由于温度、湿度等原因，使生氧速率下降，影响了使用效果。
[0007](2)生氧装置一旦启动后，无法进行生氧速度调节，只能任其自行反应，环境中的二氧化碳和氧气含量无法控制。
[0008](3)生氧装置不具备自动检测和显示环境中二氧化碳浓度的功能，无法确定已经使用多长时间、还剩多长时间，不利于及时更换及战时联勤保障。
[0009](4)目前生氧装置使用的药板骨架为石棉，石棉材料有一定的毒性，长期使用有一定的危害，对人体健康有害。
[0010](5)工事内人员数量变动后会导致生氧装置反应速度发生变化，生氧时间发生变化，但由于不具备相关电子显示和提醒警示，使用者无法准确知道相关数据，可能提前启动另一台新的生氧装置，或未及时启动新的生氧装置，导致工事内人员缺氧，造成生理不适。国外未见相关报道及资料。

技术实现思路

[0011]本项目从战时工事实际需求出发，针对现有装备的不足，研制一种新型智能型生氧装置：
[0012](1)对生氧装置结构进行优化设计，使生氧反应速度平稳，反应完全，提高生氧装置的可靠性，确保药剂的使用效率。对药板设计进行优化，当药板生氧完成后，达到快速、简便更换新的药板。并增加设计水收集装置，及时处置化学反应和物理吸附产生的水。
[0013](2)改进目前使用的含有石棉的药剂，设计研究对人体无害的新型绿色环保生氧剂。并增加空气净化功能研究设计，使药板吸收灰尘、人体异味，在提供生氧的同时，还能进一步的净化空气。
[0014](3)设计优化二氧化碳自动检测和控制系统，通过硬件优化，将该电子智能控制模块集成，使其体积更小，便于更换维修。通过软件优化，修改控制程序和控制参数，可实时监控，使控制系统更灵敏，更精准。并用LED屏显示工事中的二氧化碳浓度，并根据检测结果自动控制风机以保证工事内二氧化碳及氧气的稳定。
[0015](4)能根据工事内人员的变动自动显示相应的生氧装置可使用时间，并在生氧装置使用结束前进行预警提示。对电磁兼容系统进行优化设计，确保强电磁干扰环境下系统正常生氧。
[0016]2.2研制原则
[0017]根据总体目标和主要技术指标，项目组确定了以下研制原则：
[0018]1)改进后的生氧装置不得降低原生氧装置的主要战术技术指标。
[0019]2)改进后的生氧装置应改进结构设计，提高药剂利用率。
[0020]3)改进后的生氧装置所用全部材料对人体无毒无害。
[0021]4)生氧装置应设计有二氧化碳自动检测和控制系统。
[0022]5)可重复使用，以降低使用成本。
[0023]6)具备相应的自检功能，方便出现故障后能及时排查和更换。
[0024]7)采用220V电源或自带电池。
[0025]8)体积不易过大，重量不易过重，方便搬运和工事内使用。
[0026]2.3研制方案
[0027]2.3.1设计原理
[0028]a)空气再生原理。主要以待蔽人员产生的二氧化碳与超氧化钾反应，生成人体所需氧气，从而实现空气再生，主要反应如下：
[0029]CaO+CO2＝CaCO3
[0030]4KO2+CO2＝2K2CO3+3O2[0031]2KO2+2H2O＝2KOH+H2O2+O2＝2KOH+H2O+3/2O2[0032]2KOH+CO2＝K2CO3+H2O
[0033]b)呼吸熵匹配。装置吸收的总CO2mol数与产生的O2总mol数之比为
[0034][0035]人体呼吸熵的正常范围在1～0.7之间，它与人类饮食种类及人体化学相关，通常呼吸熵取0.85～0.88。可以看出，超氧化钾吸收二氧化碳和放出氧气的比值非常接近人的
呼吸熵。使超氧化钾在反应时，基本上就能达到一个自然的平衡。
[0036]c)自动控制原理：利用氧气和二氧化碳传感器、可编程控制器(PLC)或单片机、风机及显示屏组成自动控制系统，当环境空气中二氧化碳浓度达到设定值时，自动启动风机，超氧化钾吸收二氧化碳并释放氧气。
[0037]d)箱体结构设计：采用对流循环方式，通过自动控制系统控制风机运行，使空气和药板接触，从而吸收二氧化碳，释放氧气。
[0038]2.3.2技术指标
[0039]①
CO2浓度：≤1.5％；
[0040]②
O2浓度：≥19％；
[0041]③
工作温湿度：温度-40℃～60℃，相对湿度0-95％(无凝露)；
[0042]④
生氧能力：≥96人时；
[0043]⑤
剩余工作时间和CO2浓度：数码显示；
[0044]⑥
生氧材料：石棉材料含量：0，氧化钙和偏硅酸钙对石棉替代率100％；
[0045]⑦
应用海拔高度：不低于5000m；
[0046]⑧
电磁兼容性：符合GJB151A-1997《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》中RE102和RS103R规定；
[0047]⑨
操作性：一键启停；
[0048]⑩
维修性：平均修复时间(MTTR)≤20分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.核生化条件下密闭空间新型智能生氧设备，其特征在于，包括壳体以及置于壳体内的不锈钢网板、填充在不锈钢网板内的生氧药剂和自动控制系统；所述自动控制系统包括输入部分、主控制部分、传感器部分和输出部分；所述输入部分包括电性连接的AC220V电源转换EMI滤波器和电源开关；所述主控制部分包括依次电性连接的MCU主处理器、光电隔离风机控制器和风机；所述传感器部分包括分别与所述MCU主处理器连接的二氧化碳传感器模块、温度传感器模块、湿度传感器模块；所述输出部分包括分别与所述MCU主处理器连接的报警声音输出模块、报警光输出模块、WinCE嵌入式系统界面显示模块和外部通信接口。2.如权利要求1所述的核生化条件下密闭空间新型智能生氧设备，其特征在于，所述的壳体采用平行床层结构并选用不锈钢材料。3.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐华龙，毕鹏禹，孟鲁斌，张敏，刘书光，郭少伟，祁银涛，唐显博，马小龙，吴国超，杨晓亮，王状熙，陈映忠，潘家明，安寒刚，
申请(专利权)人：中国人民解放军六九零零七部队，
类型：发明
国别省市：