一種人體代謝定量耗氧模擬裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航天領(lǐng)域的模擬裝置結(jié)構(gòu)，尤其是一種人體代謝定量耗氧模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為解決我國有較大規(guī)模的、長期有人照料的空間站應(yīng)用問題，提出環(huán)控生保系統(tǒng)的研制需求。環(huán)控生保系統(tǒng)(ECLSS)是載人航天器的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，其功能是在載人航天器密封艙內(nèi)為航天員創(chuàng)造一個(gè)類似于正常地面的空間環(huán)境，提供航天員生命活動(dòng)必須的物質(zhì)條件和安全保障條件。因此，空間站環(huán)控再生生保系統(tǒng)性能試驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)成為必然要求。在載人系統(tǒng)正式運(yùn)行前，環(huán)控再生生保系統(tǒng)需要在地面經(jīng)過無數(shù)次的實(shí)地檢測和驗(yàn)證，人體代謝定量模擬系統(tǒng)即為環(huán)控再生生保系統(tǒng)的地面驗(yàn)證性系統(tǒng)之一。根據(jù)我國環(huán)控生保系統(tǒng)的發(fā)展速度，綜合國外空間站配套系統(tǒng)的研制情況，提出了全新的人體代謝模擬系統(tǒng)，系統(tǒng)共包括四個(gè)單元，本耗氧裝置即是其中之一的耗氧單元。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種安裝便捷、易操作的人體代謝定量耗氧模擬裝置。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案:這種人體代謝定量耗氧模擬裝置，主要包括無油空氣壓縮機(jī)、空氣干燥機(jī)、空氣緩沖罐、制氧機(jī)、氣水混合器和控制系統(tǒng)，無油空氣壓縮機(jī)、空氣干燥機(jī)、空氣緩沖罐及制氧機(jī)之間依次通過管路連通，無油空氣壓縮機(jī)、空氣干燥機(jī)、空氣緩沖罐和制氧機(jī)均與氣水混合器通過管路相連通，無油空氣壓縮機(jī)的進(jìn)口和氣水混合器的出口與實(shí)驗(yàn)艙連通，無油空氣壓縮機(jī)、空氣干燥機(jī)、制氧機(jī)及氣水混合器與控制系統(tǒng)之間電路連接，本裝置的所有組件均安裝在一個(gè)撬塊上，并且位于箱體內(nèi)。
[0005]所述制氧機(jī)主要由吸附筒體A、吸附筒體B和氧氣工藝罐組成，吸附筒體A和吸附筒體B均與氧氣工藝罐通過管路連通，吸附筒體A與吸附筒體B之間相連通。
[0006]所述吸附筒體A和吸附筒體B與空氣緩沖罐相連通，吸附筒體A、吸附筒體B和氧氣工藝罐與氣水混合器相連通。
[0007]所述控制系統(tǒng)主要包括PLC、觸摸屏、氧氣純度分析儀、流量計(jì)、壓力傳感器和溫度傳感器，PLC與觸摸屏、氧氣純度分析儀、流量計(jì)、壓力傳感器、溫度傳感器之間通過電路連接，觸摸屏安裝在箱體表面。
[0008]所述氧氣分析儀和流量計(jì)與空氣工藝罐相連接，壓力傳感器位于空氣緩沖器與吸附筒體A、吸附筒體B之間的管路上，溫度傳感器位于氣水混合器與實(shí)驗(yàn)艙之間的管路上。
[0009]本發(fā)明有益的效果是:本發(fā)明采用箱體結(jié)構(gòu)形式，體積相對比較小，占地面積小，整個(gè)裝置安裝方便；控制系統(tǒng)采用PLC+觸摸屏的形式控制、非常易于操作；整個(gè)過程中的成品氧氣純度可穩(wěn)定在94-96%，最大限度地模擬實(shí)際人體代謝。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是本發(fā)明外觀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖標(biāo)記說明:無油空氣壓縮機(jī)1，空氣干燥機(jī)2，空氣緩沖罐3，制氧機(jī)4，氣水混合器5，吸附筒體A6，吸附筒體B7，氧氣工藝罐8，PLC9，觸摸屏10，溫度傳感器11，試驗(yàn)艙12，箱體13，流量計(jì)14，壓力傳感器15。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0014]如圖所示，這種人體代謝定量耗氧模擬裝置，主要包括無油空氣壓縮機(jī)1、空氣干燥機(jī)2、空氣緩沖罐3、制氧機(jī)4、氣水混合器5和控制系統(tǒng)，無油空氣壓縮機(jī)1、空氣干燥機(jī)2、空氣緩沖罐3及制氧機(jī)4之間依次通過管路連通，無油空氣壓縮機(jī)1、空氣干燥機(jī)2、空氣緩沖罐3和制氧機(jī)4均與氣水混合器5通過管路相連通，無油空氣壓縮機(jī)I的進(jìn)口和氣水混合器5的出口與實(shí)驗(yàn)艙12連通，無油空氣壓縮機(jī)1、空氣干燥機(jī)2、制氧機(jī)4及氣水混合器5與控制系統(tǒng)之間電路連接，本裝置的所有組件均安裝在一個(gè)撬塊上，并且位于箱體13內(nèi)。
[0015]制氧機(jī)4主要由吸附筒體A6、吸附筒體B7和氧氣工藝罐8組成，吸附筒體A6和吸附筒體B7均與氧氣工藝罐8通過管路連通，吸附筒體A6與吸附筒體B7之間相連通。吸附筒體A6和吸附筒體B7與空氣緩沖罐3相連通，吸附筒體A6、吸附筒體B7和氧氣工藝罐8與氣水混合器5相連通。
[0016]控制系統(tǒng)主要包括PLC9、觸摸屏10、氧氣純度分析儀、流量計(jì)14、壓力傳感器15和溫度傳感器11，PLC9與觸摸屏10、氧氣純度分析儀、流量計(jì)14、壓力傳感器15、溫度傳感器11之間通過電路連接，觸摸屏10安裝在箱體13表面。氧氣分析儀和流量計(jì)14與空氣工藝罐8相連接，壓力傳感器15位于空氣緩沖器3與吸附筒體A6、吸附筒體B7之間的管路上，溫度傳感器11位于氣水混合器5與實(shí)驗(yàn)艙12之間的管路上。
[0017]無油空氣壓縮機(jī)I將實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)空氣抽取出，經(jīng)過自身冷卻、過濾去掉部分水分，空氣流向空氣干燥機(jī)2，而水分由其下部電子排水器延水分回流管路、氣水混合器5、氣水混合回流管路送回實(shí)驗(yàn)艙12 ;來自無油空氣壓縮機(jī)I的空氣經(jīng)過空氣干燥機(jī)2冷卻、干燥、過濾去掉大部分水分，純凈空氣流向空氣緩沖罐3、制氧機(jī)4，而水分由空氣干燥機(jī)2、空氣緩沖罐3下部電子排水器延水分回流管路、氣水混合器5、氣水混合回流管路送回實(shí)驗(yàn)艙12，確保不排出實(shí)驗(yàn)艙外，最大限度地模擬實(shí)際人體代謝。
[0018]來自空氣緩沖罐3的純凈空氣進(jìn)入制氧機(jī)4的吸附筒體A6或吸附筒體B7按一定周期交替吸附、解吸循環(huán)過程，吸附過程制取成品氧氣流進(jìn)氧氣工藝罐8，由輸送到氧氣分析儀的氧氣信號(hào)決定其后來的流向，當(dāng)氧氣達(dá)到94%純度并且穩(wěn)定、流量計(jì)14顯示流量定量時(shí)，由T型閥VlO控制自動(dòng)定量排空，當(dāng)氧氣純度未達(dá)到94%時(shí)，由T型閥V9控制其流入再生管路中用于再生氣，此舉既可以使吸附筒體再生時(shí)不用或少用產(chǎn)品氣，又可以避免氣體不達(dá)標(biāo)送回實(shí)驗(yàn)艙造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)失效，即節(jié)省能源，又提高生產(chǎn)效率；解吸過程將富氮等氣體延富氮回流管路、氣水混合器5、氣水混合回流管路送回實(shí)驗(yàn)艙12，確保不排到實(shí)驗(yàn)艙夕卜，最大限度地模擬實(shí)際人體代謝。
[0019]來自水分等回流管路、富氮等回流管路的水、氣經(jīng)過氣水混合器充分混合，消除可見水滴，最大限度地還原成含水分的潮濕氣體，延氣水混合回流管路送回實(shí)驗(yàn)艙，確保不排到實(shí)驗(yàn)艙外，最大限度地模擬實(shí)際人體代謝。
[0020]本裝置采用西門子PLC9+觸摸屏10控制，通過氧氣分析儀、流量計(jì)14、壓力傳感器15、溫度傳感器11等電器元件采集信號(hào)，由PLC9集中處理達(dá)到控制無油空氣壓縮機(jī)1、空氣干燥機(jī)2、制氧機(jī)4聯(lián)動(dòng)運(yùn)行或停止的目的，并將信號(hào)反饋到上位機(jī)一人體代謝定量模擬系統(tǒng)，通過上位機(jī)的指令完成本耗氧裝置與其它模擬系統(tǒng)單元的完全結(jié)合。
[0021]圖1中的抽氣口為備用管路，防止耗氧裝置因故障檢修時(shí)使用此抽氣口將實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)空氣抽出，應(yīng)用傳統(tǒng)的“抽氣補(bǔ)氮”法進(jìn)行耗氧試驗(yàn)。圖1中的氣體出口用于產(chǎn)氧量超過定量時(shí)按照上位機(jī)一人體代謝定量模擬系統(tǒng)指令自動(dòng)將超過定量部分氧氣延水分回流管路、氣水混合器、氣水混合回流管路送回實(shí)驗(yàn)艙，確保定量排空自動(dòng)可調(diào)。
[0022]本發(fā)明的裝置可用于人體代謝定量耗氧模擬裝置的生產(chǎn)、制造。
[0023]除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種人體代謝定量耗氧模擬裝置，主要包括無油空氣壓縮機(jī)(I)、空氣干燥機(jī)(2)、空氣緩沖罐(3)、制氧機(jī)(4)、氣水混合器(5)和控制系統(tǒng)，其特征是:無油空氣壓縮機(jī)(1)、空氣干燥機(jī)(2)、空氣緩沖罐(3)及制氧機(jī)(4)之間依次通過管路連通，無油空氣壓縮機(jī)(I)、空氣干燥機(jī)(2)、空氣緩沖罐(3)和制氧機(jī)(4)均與氣水混合器(5)通過管路相連通，無油空氣壓縮機(jī)(I)的進(jìn)口和氣水混合器(5)的出口與實(shí)驗(yàn)艙(12)連通，無油空氣壓縮機(jī)(I)、空氣干燥機(jī)(2)、制氧機(jī)⑷及氣水混合器(5)與控制系統(tǒng)之間電路連接，本裝置的所有組件均安裝在一個(gè)撬塊上，并且位于箱體(13)內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體代謝定量耗氧模擬裝置，其特征是:所述制氧機(jī)(4)主要由吸附筒體A(6)、吸附筒體B(7)和氧氣工藝罐(8)組成，吸附筒體A(6)和吸附筒體B(7)均與氧氣工藝罐(8)通過管路連通，吸附筒體A (6)與吸附筒體B (7)之間相連通。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的人體代謝定量耗氧模擬裝置，其特征是:所述吸附筒體A(6)和吸附筒體B(7)與空氣緩沖罐(3)相連通，吸附筒體iU6)、吸附筒體B(7)和氧氣工藝罐(8)與氣水混合器(5)相連通。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體代謝定量耗氧模擬裝置，其特征是:所述控制系統(tǒng)主要包括PLC(9)、觸摸屏(10)、氧氣純度分析儀、流量計(jì)(14)、壓力傳感器(15)和溫度傳感器(II),PLC(9)與觸摸屏(10)、氧氣純度分析儀、流量計(jì)(14)、壓力傳感器(15)、溫度傳感器(11)之間通過電路連接，觸摸屏(10)安裝在箱體(13)表面。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的人體代謝定量耗氧模擬裝置，其特征是:所述氧氣分析儀和流量計(jì)(14)與空氣工藝罐(8)相連接，壓力傳感器(15)位于空氣緩沖器(3)與吸附筒體A(6)、吸附筒體B(7)之間的管路上，溫度傳感器(11)位于氣水混合器(5)與實(shí)驗(yàn)艙(12)之間的管路上。
【專利摘要】一種人體代謝定量耗氧模擬裝置，主要包括無油空氣壓縮機(jī)、空氣干燥機(jī)、空氣緩沖罐、制氧機(jī)、氣水混合器和控制系統(tǒng)，無油空氣壓縮機(jī)、空氣干燥機(jī)、空氣緩沖罐及制氧機(jī)之間依次通過管路連通，無油空氣壓縮機(jī)、空氣干燥機(jī)、空氣緩沖罐和制氧機(jī)均與氣水混合器通過管路相連通，無油空氣壓縮機(jī)的進(jìn)口和氣水混合器的出口與實(shí)驗(yàn)艙連通，無油空氣壓縮機(jī)、空氣干燥機(jī)、制氧機(jī)及氣水混合器與控制系統(tǒng)之間電路連接。本發(fā)明采用箱體結(jié)構(gòu)形式，體積相對比較小，占地面積小，整個(gè)裝置安裝方便；控制系統(tǒng)采用PLC+觸摸屏的形式控制、非常易于操作；整個(gè)過程中的成品氧氣純度可穩(wěn)定在94-96％，最大限度地模擬實(shí)際人體代謝。
【IPC分類】G05B17/02
【公開號(hào)】CN104898462
【申請?zhí)枴緾N201510290271
【發(fā)明人】徐利民, 周建軍, 張習(xí)武, 韋高
【申請人】杭州鼎岳空分設(shè)備有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月29日