一种从水中获取空气的装置及其方法制造方法及图纸

一种从水中获取空气的装置及其方法，涉及从水中获取空气的装置及其方法。它解决了现有潜艇和潜水员受笨重的氧气瓶以及潜水员受水下作业时间限制的问题。该装置由减压装置１、气体收集储存排放装置２和阀门控制机构３组成，减压装置１与气体收集储存排放装置２通过气水分离室单向阀门１２相连通，阀门控制机构３设置在壳体２２与减压装置１之间。该方法的步骤为：一、采用一个密闭水减压装置１；二、减压装置１将析出的气水混合物进行气水分离，收集其中气体；三、将收集的气体进行净化，净化后供水下作业人员呼吸所用气体。本发明专利技术利用了水中的溶解空气，用来供水下人员呼吸用气，该装置摆脱了笨重的氧气瓶，水下作业人员不再受时间的限制，降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从水中获取空气的装置及其方法。
技术介绍
目前，国外对从水中获得氧气的研究主要是采用人造腮从水中获取氧气的方法。这项技术是20世纪60年代专利技术的，至今已有30年的历史。1964年美国人W.L.Robb研制硅酮橡胶膜制的人造腮从海水中获取氧气的方法，这种膜能使海水中的溶解氧顺利通过，而水不能透过，专利技术者的目的是为潜艇提供氧气。1967年，C·V Paganell等人采用与前人不同的疏水多孔膜代替硅橡胶做成人工腮的方法，他们用这种人工腮装置从水中提取溶解氧可供牛娃呼吸。他们认为用此装置可以使人在尼加拉河观鱼。1987年，美国膜技术研究公司研制了供海军提取溶解氧的装置，其中研制的一个6m2交换面积的膜组件。用此组件可以提取出海水中的溶解氧，得到含氧为33％的富氧空气。他们认为此方法可应用于潜艇支持系统和水下燃料电池的氧源，其中在燃料电池上的应用最有希望。提取海水中溶解氧所消耗的动力为提取的氧在燃料电池中产生能量的25％。1976年，美国生物化学家西利亚和约瑟夫·本文图拉专利技术了一种可以从海水中分离出氧气的小型装备“血红蛋白氧气分离器”，并为其申请了专利。这个背囊状的装置只有一本书大小，它可以附在潜水员的身体上，随时提供他们所需要的氧气，完全没有任何时间限制。但是由于成本太过昂贵，至今无法投入生产。传统氧气瓶在应用中潜水员水下停留的时间取决于氧气瓶的容量，由于氧气瓶的容量有限，潜水时间过长，就需要更换氧气瓶，而往氧气瓶里压缩输入氧气既昂贵又危险。致使潜艇和潜水人员受笨重的氧气瓶以及潜水员受水中作业时间的限制。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有潜艇和潜水员受笨重的氧气瓶以及潜水员受水下作业时间限制的问题，提供了，解决该问题的具体技术方案如下本专利技术从水中获取空气的装置它由减压装置1、气体收集储存排放装置2和阀门控制机构3组成，减压装置1与气体收集储存排放装置2通过气水分离室单向阀门12相连通，阀门控制机构3设置在壳体22与减压装置1之间，阀门控制机构3分别与进水口单向阀门11、气水分离室单向阀门12连接。本专利技术一种从水中获取空气的方法由下列步骤实现步骤一、采用一个密闭减压装置1，使进入该装置的水减压；步骤二、将经步骤一减压装置1析出的气水混合物通过气水分离室15进行气水分离，收集其中气体，将析出气体后的水排除；步骤三、将经步骤二收集的气体通过进气单向阀门16送至气体净化室17内，经气体净化室17净化后的气体经储气室进气单向阀门18存入储气室19内，实现了从水中获取供水下作业人员正常呼吸所需要的气体。本专利技术的有益效果是本方法直接利用了水中的溶解空气，用来供水下作业人员呼吸用气，该装置摆脱了笨重的氧气瓶，水下作业人员不再受时间的限制，避免了输氧过程中的危险，节省了用氧的成本，这将对潜水领域乃至潜水员在水下作业带来了极大的便利。附图说明图1是水中获取空气装置的主剖视图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图1的B-B剖视图，图4是图1的C-C剖视图。图中1是减压装置，2是气体收集储存排放装置，3是阀门控制机构，4是仪表，5是电源，6是电机，7是曲动连杆转轮机构，8是连杆，9是主反应室，10是活塞，11是进水口单向阀门，12是气水分离室单向阀门，13是挡板，14是单向排水阀，15是气水分离室，16是进气单向阀门，17是气体净化室，18是储气室进气单向阀门，19是储气室，20是出气口阀门，21是呼吸器，22是壳体，23是高分子活性材料。图中I、II、III是活塞10工作过程中所处的位置。具体实施例方式具体实施方式一本实施方式的从水中获取空气的装置它由减压装置1、气体收集储存排放装置2和阀门控制机构3组成，减压装置1可根据需求的气体量采用N个，减压装置1与气体收集储存排放装置2通过气水分离室单向阀门12相连通，阀门控制机构3设置在壳体22与减压装置1之间(见图2)，阀门控制机构3采用电磁阀分别与进水口单向阀门11、气水分离室单向阀门12连接，进水口单向阀门11、气水分离室单向阀门12采用单向行程开关。具体实施方式二本实施方式的减压装置1由电源5、电机6、曲动连杆转轮机构7、连杆8、主反应室9、活塞10和进水口单向阀门11组成，减压装置1采用四个(见图2)，设置在减压装置1上部的电机6的输出轴与曲动连杆转轮机构7的输入轴连接，曲动连杆转轮机构7的输出轴与第一连杆8-1的一端连接，第一连杆8-1的另一端与第二连杆8-2的一端连接，第二连杆8-2的另一端与第三连杆8-3的上端连接，第三连杆8-3的下端与主反应室9内的活塞10连接，在减压装置1的下部为主反应室9。主反应室9的高度为30cm、直径20cm、容积为9.42L，在主反应室9的底部左、右端设有进水口单向阀门11，进水口单向阀门11与气水分离室单向阀门12对称分布，在主反应室9的底部靠气体收集储存排放装置2处还设有气水分离室单向阀门12，主反应室9通过气水分离室单向阀门12与气体收集储存排放装置2下部的气水分离室15相连通。具体实施方式三本实施方式的气体收集储存排放装置2(见图1)包括挡板13、单向排水阀14、气水分离室15、进气单向阀门16、气体净化室17、储气室进气单向阀门18、储气室19、出气口阀门20和呼吸器21，在气体收集储存排放装置2的下部设有气水分离室15，气水分离室15的下部设有挡板13和单向排水阀14，气水分离室15的上顶处设有进气单向阀门16，进气单向阀门16的上方设有气体净化室17，气体净化室17内置有高分子活性材料23，气体净化室17的上顶处设有储气室进气单向阀门18，储气室进气单向阀门18的上方设有储气室19，在储气室19的上方设有出气口阀门20，出气口阀门20与呼吸器21的进气口端相连通。具体实施方式四本实施方式的气体收集储存排放装置2还包括仪表4，仪表4内置有电子表、压力表和溶解氧测定仪，电子表用来显示时间，压力表用来显示供氧压力状况，溶解氧测定仪用来显示当时溶解氧量等参数。具体实施方式五本实施方式从水中获取空气的方法由下列步骤实现步骤一、采用一个密闭减压装置1，减压装置1采用四个气缸，将吸入该装置的水进行减压；根据气缸体积的变化，依据亨利定律在压力减小状态下将水中的气体析出；根据亨利定律 C＝hP(mol/L水)式中h-亨利系数，根据水温的不同其值也不同；P-气体所受的绝对压力分压，atm；C-氧气在海水中的溶解度，单位是mol/L；一般的潜水深度为10～30m，军事潜水深度可深达50～100m；则正常情况下的大气压力为1～3个大气压，实际上近海浅层中的溶解氧量处于非饱和状态，大约60％～70％的饱和度。正常人的呼吸量为7～10L/min空气左右，即1.4～2L的氧气。标态下摩尔体积是22.4L/mol常人呼吸即0.06～0.09molO2/min之间。氧气在海水中的溶解度与大气中氧气分压的关系服从亨利定律；1atm空气(含氧量为0.21)下水中溶解氧量为2.663×10-4mol/L；5atm下水中溶解氧量为13.32×10-4mol/L，即42.62mg/L，其饱和度按60％计算得话，将海水减至常压，析出的氧气量为5.26×10-4mol/L；供人呼吸，则每分钟需转化海水171.1L/min；如果按四个汽缸运行，每个汽缸本文档来自技高网...

【技术保护点】
从水中获取空气的装置，其特征在于它由减压装置（１）、气体收集储存排放装置（２）和阀门控制机构（３）组成，减压装置（１）与气体收集储存排放装置（２）通过气水分离室单向阀门（１２）相连通，阀门控制机构（３）设置在壳体（２２）与减压装置（１）之间，阀门控制机构（３）分别与进水口单向阀门（１１）、气水分离室单向阀门（１２）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩洪军，薛梅，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]