密闭空间正压控制设备及调节方法

1.一种密闭空间微正压控制设备，其特征在于：
包括正压储液室（4）、负压储液室（10），正压储液室（4）和负压储液室（10）底部连通，整体为U形管式，其中正压储液室（4）截面大于负压储液室（10）截面；
上述正压储液室（4）上端经过第一截止阀（2）与舱外大气相连通，负压储液室（10）上端经过第二截止阀（11）与舱内气体连通，其中正压储液室（4）上端还经过补液阀（5）与补液箱（8）相连，补液箱（8）设有注液口（7）；
上述正压储液室（4）设有电极A（17），负压储液室（10）设有电极B（18）和电极C(19)，其中电极C(19)的位置高于电极A（17）的位置，电极B（18)的位置低于电极A（17）的位置；
该密闭空间微正压控制设备还包括与高压储罐相连的补气管（15），补气管（15）上依次设有第三截止阀（16）、电磁阀（20）、舱内补气口（21）；
该密闭空间微正压控制设备还连接外部本安隔爆电源，其中电源正极（13）与电极B（18)相连，电源负极（14）与电磁阀（20）的一端相连，电磁阀（20）的另一端同时与电极A（17）、电极C(19)相连；
上述补液箱（8）内有导电液，正压储液室（4）和负压储液室（10）内初始状态也存有导电液，且导电液的容量满足当正压储液室（4）和负压储液室（10）液位平衡时能够淹没电极A（17）和电极B（18）。
2.根据权利要求1所述的密闭空间微正压控制设备，其特征在于：上述正压储液室（4）带有正压刻度尺（3）。
3.根据权利要求2所述的密闭空间微正压控制设备，其特征在于：上述正压刻度尺（3）为倾斜式。
4.根据权利要求1所述的密闭空间微正压控制设备，其特征在于：上述负压储液室（10）带有负压刻度尺（9）。
5.根据权利要求4所述的密闭空间微正压控制设备，其特征在于：上述负压刻度尺（9）为倾斜式。
6.根据权利要求1所述的密闭空间微正压控制设备，其特征在于：上述正压储液室（4）、负压储液室（10）和补液箱（8）内的导电液（6）为有色导电液。
7.利用权利要求1所述密闭空间微正压控制设备的微正压调节方法，其特征在于包括以下过程：
A、当被困人员进入舱内时，首先打开第一截止阀（2）和第二截止阀（11），舱内外压力值相等，正压储液室（4）和负压储液室（10）导电液处于平衡位置；
B、接着，被困人员给设备通电，同时打开第三截止阀（16）；由于电极A（17）和电极B（18）接通，电磁阀（20）打开，高压气流从高压储罐通过补气管（15）由舱内补气口（21）进入舱内，给舱内补压；
随 着 补 压 过 程 的 进 行 ， 舱 内 压 力
逐步升高超过外界大气压 ，在内外压差的作用下负压储液室（10）内的导电液流向正压储液室（4），由于此阶段高压储罐仍在不停的给舱内补压，所以负压储液室（10）内的导电液会不停的流向正压储液室（4），直至导电液（6）与电极B（18）脱离，电磁阀（20）关闭，停止舱内补压；
正 压 值 、舱 内 压 力 和 外 界 大 气 压 满 足 以 下 公 式：
；其中 为导电液密度，为重力加速度， 为正压储液室
液柱相对平衡位置上升的高度， 为负压储液室相对平衡位置下降的高度，由公式看出正压值 大小取决于 ，而 取决于正压储液室和负压储液室初始平衡
位置时的液柱高，初始平衡位置时的液柱高度由补液箱设定；
若舱内补气过多，多余的气体将克服液柱重力形成的压力依次通过第二截止阀（11）、负压储液室（10）、正压储液室（4）、第一截止阀（2）以气泡形式向舱外排放；
C、当舱外压力因环境因素变化大于舱内压力时，外部的气体进入正压储液室（4），液体从正压储液室（4）流向负压储液室（10），由于负压储液室（10）的截面积小于正压储液室（4），正压储液室（4）液位的少量下降就会导致负压储液室（10）液柱高度的快速上升，从而形成可靠的液封效果，保证舱体的气密性，若负压储液室中的液柱上升至淹没电极B（18）时，电极B（18）和电极A（17）接通，电磁阀打开，高压气流从高压储罐通过补气管（15）经舱内补气口（21）给舱内补气，从而阻止负压储液室（10）内的液柱继续上升。
8.根据权利要求7所述密闭空间微正压控制设备的微正压调节方法，其特征在于：上述正压储液室（4）带有正压刻度尺（3）；且上述正压刻度尺（3）为倾斜式。
9.根据权利要求7所述密闭空间微正压控制设备的微正压调节方法，其特征在于：上述负压储液室（10）带有负压刻度尺（9）；且上述负压刻度尺（9）为倾斜式。
10.根据权利要求7所述的密闭空间微正压控制设备的微正压调节方法，其特征在于：
上述正压储液室（4）、负压储液室（10）和补液箱（8）内的导电液（6）为有色导电液。

密闭空间正压控制设备及调节方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种密闭空间正压控制设备及调节方法，属救生舱领域。\n背景技术\n[0002] 煤矿避难硐室或矿用救生舱，作为煤矿中可靠的紧急避险系统，其目的是为矿井发生事故后无法及时撤离的矿工提供一个安全的密闭空间。该空间对外能够抵御爆炸冲击、高温烟气，隔绝有毒有害气体，对内能为被困矿工提供氧气、食物和水，赢得较长的生存时间，从而大大有利于外部救援。目前，避难硐室和救生舱的抗压、防爆、绝热等各项技术日趋成熟，但作为隔绝外部有害气体侵入主要措施的舱内微正压维持技术却相对落后。\n[0003] 为了隔绝少量的微尘、盐雾或病菌，微正压维持技术在洁净与空调技术中得到了广泛应用，但由于其气源为外部环境大气，对密闭性及调节精度的要求均较低；且因使用领域不同，而未考虑有毒有害气体侵入的处理，不适用于救生舱等狭小空间系统。狭小空间系统为维持舱内微正压、保证外部有毒有害气体不扩散至舱内，对微正压维持系统的压力调节的响应时间和调节精度提出很高的要求，因此设计出适用于矿用救生舱的微正压维持自动控制方法已成为救生舱可靠性设计的关键之一。\n[0004] 发明内容 \n[0005] 本发明提供了一种可以自动调压、灵敏度高、调节快速、耗电量小、可靠性高、使用寿命长的密闭空间正压控制设备。\n[0006] 一种密闭空间微正压控制设备，其特征在于：包括正压储液室、负压储液室，其中正压储液室和负压储液室底部连通，整体为U形管式，其中正压储液室截面大于负压储液室截面；上述正压储液室上端经过第一截止阀与舱外大气相连通，负压储液室上端经过第二截止阀与舱内大气相连通，其中正压储液室上端还经过补液阀与补液箱相连，补液箱设有注液口；上述正压储液室设有电极A，负压储液室设有电极B和电极C，其中电极C的位置高于电极A的位置，电极B的位置低于电极A的位置；该密闭空间微正压控制设备还包括与高压储罐相连的补气管，补气管上依次设有第三截止阀、电磁阀、舱内补气口；该密闭空间微正压控制设备还外接本安防爆电源，其中电源正极与电极B相连，电源负极与电磁阀的一端相连，电磁阀的另一端同时与电极A、电极C相连；上述补液箱内有导电液，正压储液室和负压储液室内初始状态也存有导电液，且导电液的容量满足当正压储液室和负压储液室液位平衡时能够淹没电极A和电极B。\n[0007] 利用上述密闭空间微正压控制设备的微正压调节方法，其特征在于包括以下过程：A、当被困人员进入舱内时，首先打开第一截止阀和第二截止阀，舱内外压力值相等，正压储液室和负压储液室导电液处于平衡位置；B、接着，被困人员给设备通电，同时打开第三截止阀；由于电极A和电极B接通，电磁阀打开，高压气流从高压储罐通过补气管由舱内补气口进入舱内，给舱内补压；随着补压过程的进行，舱内压力 逐步升高超过外界大气压 ，在内外压差的作用下负压储液室内的导电液流向正压储液室，由于此阶段高压储罐仍在不停的给舱内补压，所以负压储液室内的导电液会不停的流向正压储液室直至导电液与电极B脱离，电磁阀关闭，停止舱内补压；正压值 、舱内压力 和外界大气压 满足以下公式： ；其中 为导电液密\n度，为重力加速度， 为正压储液室液柱相对平衡位置上升的高度， 为负压储液室相对平衡位置下降的高度。由公式看出正压值 大小取决于 ，而 取\n决于正压储液室和负压储液室初始平衡位置时的液柱高，初始平衡位置时的液柱高度由补液箱设定；若舱内补气过多，多余的气体将克服液柱重力形成的压力依次通过第二截止阀、负压储液室、正压储液室、第一截止阀以气泡形式向舱外排放；C、当舱外压力因环境因素变化大于舱内压力时，外部的气体进入正压储液室，液体从正压储液室流向负压储液室，由于负压储液室的截面积小于正压储液室，正压储液室液位的少量下降就会导致负压储液室液柱高度的快速上升，从而形成可靠的液封效果，保证舱体的气密性，负压储液室中的液柱上升至淹没电极B时，电极B和电极A接通，电磁阀打开，高压气流从高压储罐通过补气管经舱内补气口给舱内补气，从而阻止负压储液室内的液柱继续上升。\n[0008] 上述正压储液室可以带有正压刻度尺，为方便读数正压刻度尺可为倾斜式；上述负压储液室可以带有负压刻度尺，为方便读数负压刻度尺可为倾斜式；为便于观察上述正压储液室、负压储液室和补液箱内的导电液可以为有色导电液。\n[0009] 本发明涉及的密闭空间正压控制设备可实现自动调压功能，液位变化实时反映了舱内外压差，同时控制电磁阀启停，调节过程不涉及机械传动，因此具有灵敏度高、调节灵活、耗电小、可靠性高、使用寿命长等突出优点。\n附图说明\n[0010] 图1为密闭空间微正压控制原理图1；\n[0011] 图2为密闭空间微正压控制原理图2；\n[0012] 图3为密闭空间微正压控制原理图3；\n[0013] 图4为正负压储液室局部放大图；\n[0014] 图中的标号名称：1.泄压管,2.第一截止阀,3.正压刻度尺,4.正压储液室,5.补液阀,6.有色导电液,7.注液口,8.补液箱,9.负压刻度尺,10.负压储液室,11. 第二截止阀,12. 排气管,13. 电源正极,14.电源负极,15.补气管,16.第三截止阀,17.电极A,18.电极B,19.电极C,20.电磁阀,21.舱内补气口。\n具体实施方式\n[0015] 如图1所示，本发明所述的一种新型密闭空间微正压控制设备，包括泄压管1,第一截止阀2,正压刻度尺3,正压储液室4,补液阀5,有色导电液6,注液口7,补液箱8,负压刻度尺9,负压储液室10,第二截止阀11,排气管12,电源正极13,电源负极14,补气管15,第三截止阀16,电极A17,电极B18,电极C19,电磁阀20, 舱内补气口21；所述的正压储液室4和负压储液室10底部连通，整体为U形管式，其中正压储液室截面大于负压储液室截面。 \n[0016] 当被困人员进入舱内时，首先打开第一截止阀2和第二截止阀11，舱内外压力值相等，控制设备中有色导电液6处于如图1所示状态，正压储液室4和负压储液室10导电液处于平衡位置；接着，被困人员给设备通电，同时打开第三截止阀16；由于电极A17和电极B18接通，电磁阀20打开，高压气流从高压储罐通过补气管15由舱内补气口21进入舱内，给舱内补压；随着补压过程的进行，舱内压力 逐步升高超过外界大气压 ，在内外压差的作用下负压储液室10内的导电液流向正压储液室，由于此阶段高压储罐仍在不停的给舱内补压，所以负压储液室10内的导电液会不停的流向正压储液室4，直至有色导电液6与电极B18脱离，电磁阀20关闭，停止舱内补压；正压值 、舱内压力 和外界大气压满足以下公式： ；其中 为有色导电液6密度，为重力加速\n度， 为正压储液室4液柱相对平衡位置上升的高度， 为负压储液室10相对平衡位置下降的高度。由公式看出正压值 大小取决于 ，而 取决于正压储液\n室4和负压储液室10初始平衡位置时的液柱高，初始平衡位置时的液柱高度由补液箱8设定；\n[0017] 若舱内补气过多，负压储液室10里的液体完全流入正压储液室4中时，仍无法维持压力平衡，那么气体会继续往上压液体，这时，由于正压储液室4的口径大，液体不够，多余的气体将克服液柱重力形成的压力依次通过第二截止阀11、负压储液室10、正压储液室\n4、第一截止阀2以气泡形式向舱外排放，实现舱内向外泄压。\n[0018] 当舱外压力因环境因素变化大于舱内压力时，外部的气体进入正压储液室4，液体从正压储液室4流向负压储液室10，由于负压储液室10的截面积小于正压储液室4，正压储液室4液位的少量下降就会导致负压储液室10液柱高度的快速上升，从而形成可靠的液封效果，保证舱体的气密性，若负压储液室10中的液柱上升至淹没电极B18时，电极B18和电极A17接通，电磁阀20打开，高压气流从高压储罐通过补气管15经舱内补气口21给舱内补气，从而阻止负压储液室10内的液柱继续上升。\n[0019] 为了便于读数，正压刻度尺3和负压刻度尺9采用倾斜方式布置；\n[0020] 所述的有色导电液6可选择密度较小、导电性能好的液体，此时在相同压力差下液柱高度较高，容易读准数据。\n[0021] 所述的电极B18与外接电源正接线柱13相连，电极A17和电极C19与电磁阀20右端相连, 电磁阀20左端与电源负极14相连。当有色导电液6处于如图1和3所示位置时，导电液、电极和电磁阀构成闭合回路，此时电磁阀20开启；当有色导电液6处于如图\n2所示位置时，负压储液室10中无导电液，回路断开，电磁阀20关闭。