СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ БАРОКОМПЛЕКСА
DECOMPRESSION CONDITIONING SYSTEM

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам кондиционирования герметически закрытых обитаемых помещений в условиях повышенного давления. Предлагаемая система кондиционирования барокомплекса (СКБ) может быть использована в камерах компрессии и декомпрессии, медицинских барокомплексах, а также в обитаемых глубоководных аппаратах.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой СКБ является система жизнеобеспечения барокамерного комплекса, известная по патенту РФ №2392914 на изобретение «Устройство малогабаритного барокамерного комплекса», опубликованному 27.06.2010. Данная система, в том числе, содержит блоки, обеспечивающие подачу в барокамеру дыхательной смеси, газовый анализ, фильтрацию и вентилирование внутреннего объема отсеков, терморегулирование и очистку газовой среды. Применяемая система терморегулирования является установкой компрессорного типа с размещенным непосредственно внутри барокамеры испарителем. Основными недостатками данного технического решения являются высокая степень опасности для человека, связанная с применением хладагента в системе терморегулирования, а также высокий уровень шума, производимого компрессорной установкой. Кроме того, данная система обладает высокой степенью инерционности процесса регулирования условий жизнедеятельности внутри барокамеры и раздельную подачу газовых компонентов дыхательной смеси в барокамеру, что снижает возможность полной автоматизации и усложняет систему подачи смеси в целом.
Целью предлагаемой системы кондиционирования барокомплекса является обеспечение комфортных условий пребывания человека в барокамере при повышении давления до 1,1 МПа и использовании для дыхания воздушной, кислородно-азотной и гелиевой газовой смеси.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение регулирования изменений температуры дыхательной смеси в пределах 0,2°C, поддержание влажности в пределах показателей комфортных условий жизнедеятельности, снижение уровня шума и вибрации, а также увеличение КПД барокомплекса при повышении надежности и безопасности всей системы кондиционирования.
Для достижения указанного технического результата система кондиционирования барокомплекса включает контур управления, контур циркуляции дыхательной смеси высокого давления с подключенными к нему блоком очистки дыхательной смеси, системой подачи дыхательной смеси, блоком терморегулирования дыхательной смеси, а также средствами подачи и распределения дыхательной смеси внутри по меньшей мере одного отсека барокамеры. Блок терморегулирования дыхательной смеси включает подключенные последовательно термоэлектрический блок, подключенный к контуру управления автоматический направляющий клапан и теплообменный аппарат. Упомянутый направляющий клапан установлен на контуре циркуляции дыхательной смеси с возможностью подачи потока дыхательной смеси либо на вход упомянутого теплообменного аппарата и далее на контур циркуляции дыхательной смеси, либо непосредственно на контур циркуляции дыхательной смеси. Система подачи дыхательной смеси, содержащая подключенные к контуру управления автоматические регуляторы потока и расходомеры, выполнена в виде единого блока и через камеру смешения и редукционный клапан подключена к контуру циркуляции дыхательной смеси. Теплообменный аппарат блока терморегулирования дыхательной смеси выполнен в виде рекуперативного теплообменного аппарата. Термоэлектрический блок содержит термоэлементы, водонагреватель, выполненный в виде подключенного к источнику водоснабжения и соединенного с горячими спаями термоэлементов теплообменного аппарата, а также подключенный к контуру циркуляции дыхательной смеси нагнетатель дыхательной смеси и охладитель дыхательной смеси, выполненный в виде соединенного с холодными спаями термоэлементов теплообменного аппарата, на котором установлен конденсатоотводчик.
Указанный технический результат достигается за счет использования для терморегулирования дыхательной смеси термоэлектрического аппарата, что позволяет получить ряд технических эффектов. Во-первых, уровень шума и вибрации, а также габаритные размеры термоэлектрических аппаратов малы в сравнении с данными показателями компрессорных установок. Во-вторых, использование термоэлектрического аппарата позволяет разместить все элементы блока терморегулирования вне отсеков барокамеры, что обеспечивает равномерное распределение дыхательной смеси внутри отсеков, увеличивает их полезный объем, а также позволяет сократить длину трубопроводов, что в свою очередь уменьшает требуемую эксплуатационную мощность нагнетателя дыхательной смеси и массогабаритные показатели всей СКБ. В-третьих, термоэлектрические аппараты позволяют создать бесхладагентную систему терморегулирования, что повышает степень безопасности для человека. Кроме того, ввиду отсутствия движущихся и в особенности движущихся возвратно-поступательно частей повышается надежность всего барокомплекса. Для повышения КПД и обеспечения возможности подогрева дыхательной смеси система кондиционирования барокомплекса включает рекуперативный теплообменный аппарат, обеспечивающий при необходимости рециркуляцию тепла, отводимого в термоэлектрическом аппарате от горячих спаев термоэлементов, на подогрев дыхательной смеси.
На Фиг.1 изображена блок-схема возможной реализации системы кондиционирования барокомплекса с двумя отсеками барокамеры.
СКБ содержит контур управления 1 с установленным на нем пультом управления 37, отсеки барокамеры 2 с установленными внутри глушителями шума 4,5, газораспределителями 6, жалюзийными решетками 7 и блоками датчиков контроля параметров жизнеобеспечения 8, соединенный с отсеками барокамеры 2 трубопровод высокого давления 9 с установленными в местах подвода и отвода дыхательной смеси от отсеков барокамеры 2 предохранительными клапанами 10, запорными клапанами 11 для разделения отсеков барокамеры 2. К трубопроводу 9 последовательно подключены блок очистки дыхательной смеси 12, блок подачи дыхательной смеси 14 и блок терморегулирования дыхательной смеси 23. Блок очистки дыхательной смеси 12 включает в себя направляющий клапан 21, по меньшей мере два газоочистительных фильтра 13 и предохранительный клапан 36. Блок подачи дыхательной смеси 14 включает в себя газовые баллоны 15 с гелием, кислородом, азотом и воздухом, соединенные с манометрами 16 и подключенные через автоматические регуляторы потока 17 и расходомеры 18 к смесительной камере 19, которая в свою очередь соединена с трубопроводом 9 через редукционный клапан 20, после которого установлен манометр 35. На трубопроводе 9 между выходом блока очистки 12 и местом подключения блока подачи дыхательной смеси 14 установлен невозвратный клапан 22. Блок терморегулирования 23 содержит термоэлектрический блок (термоблок) 24 и рекуперативный теплообменный аппарат 25. Термоблок 24 содержит вентилятор 29, теплообменный аппарат 26, соединенный с холодными спаями термоэлементов, и конденсатоотводчик 30. Термоблок 24 содержит также подключенную к водяному контуру 28, содержащему фильтр грубой очистки 33, регулятор потока 32 и направляющий клапан 34, секцию отвода теплоты от горячих спаев термоэлементов, представляющую собой теплообменный аппарат 27, соединенный с горячими спаями термоэлементов. Рекуперативный теплообменный аппарат 25 через направляющий клапан 31 подключен к трубопроводу 9 и через направляющий клапан 34 к водяному контуру 28.
Система кондиционирования барокомплекса работает следующим образом. Через глушители 5 и жалюзийные решетки 7 производится отвод дыхательной смеси из отсеков барокамеры 2. Запорные клапаны 11, установленные на трубопроводе 9, позволяют отключить подачу дыхательной смеси в один из отсеков барокамеры и герметизировать его относительно другого. Далее часть отработанной смеси отводится из системы кондиционирования через предохранительный клапан 36, оставшаяся смесь клапаном 21 направляется на основной или резервный газоочистительный фильтр 13, где смесь очищается от диоксида и иных вредных примесей. В блоке подачи дыхательной смеси 14 из баллонов 15 компоненты дыхательной смеси поступают в смесительную камеру 19, причем количество подаваемых компонентов контролируется расходомерами 18 и регулируется автоматическими регуляторами потока 17, а необходимое давление дыхательной смеси обеспечивается редукционным клапаном 20, который контролируется на входе манометрами 16 и на выходе манометром 35. Из блока подачи дыхательной смеси 14 в трубопровод 9 поступает свежая дыхательная смесь, для предотвращения обратной подачи которой после выхода из блока очистки дыхательной смеси 12 установлен невозвратный клапан 22. Далее дыхательная смесь попадает в вентилятор 29, который нагнетает смесь в теплообменный аппарат 26 термоблока 24, где она охлаждается ниже точки росы и осушается, а после поступает на клапан 31, который направляет смесь либо непосредственно в отсеки барокамеры 2, либо на рекуперативный теплообменный аппарат 25, где дыхательная смесь подогревается до необходимой температуры и после поступает в отсеки барокамеры 2. Отвод теплоты от горячих спаев термоэлементов в теплообменном аппарате 27 и подвод теплоты к дыхательной смеси в рекуперативном теплообменном аппарате 25 обеспечивается водяным контуром 28, оснащенным фильтром 33, клапанами 32 и 34.
Анализ известных технических решений в данной области не выявил систем кондиционирования барокомплексов с перечисленной совокупностью отличительных признаков.