[发明专利]救生舱内仿生仿真装置

说明书

技术领域

本发明属于安全设备及环境工程领域，尤其涉及用于模拟人体基本生存代谢状况的一种救生舱内仿生仿真装置。该装置模拟人体基本生存代谢状况，呼吸过程吸收氧气释放二氧化碳，散发热量。该装置能真实反映人体生存条件下，与周围环境的关系。在救生舱试验中真实模拟实际生存状况，准确反映出被测设备的性能。

背景技术

救生舱是当井下发生突发灾害事故时，为无法安全撤至地面的遇险人员提供等待救援、能够生存的紧急避险场所。其主要功能为对外能够抵御爆炸冲击、高温烟气，冒顶坍塌，隔绝有毒有害气体侵入，舱体保持绝对密闭；对内能为被困矿工提供氧气、食物、水等维持生命的保障，为外部救援赢得时间。救生舱是生命工程，人在舱室内生存所需的各类环境参数都必须严格控制在人体正常生活的标准范围内，整机型式试验是至关重要的过程。之前的试验分为两个过程：首先根据人体代谢与环境关系的理论数值，向舱内加入定量二氧化碳与热量，进行初步试验验证；然后逐步延长时间进行真人试验。但是上述试验过程耗费大量人力物力，从事真人试验的试验者存在风险。

发明内容

为克服现有技术的以上缺陷，本发明提供一种完全取代真人试验，准确反映出救生舱真实生存状况的一种救生舱仿真仿生装置。

本发明的一种救生舱内仿生仿真装置包括主机，变频电机，变频电机通过传动装置与曲轴连接，曲轴上设有两个轴颈，相邻两轴颈上下呈180度相反方向设置，两曲轴轴颈上设有轴瓦，两轴瓦通过传动杆分别与进气活塞和出气活塞连接，进气活塞上设有进气活塞进气阀和进气活塞出气阀，出气活塞上设有出气活塞进气阀和出气活塞出气阀，进气活塞出气阀和出气活塞进气阀通过换向阀连接，换向阀上还并联有泄气管路与补气管路，补气管路通过换向阀与出气活塞进气阀连接，泄气管路直通救生舱体外，出气活塞出气阀连接加热管路、增湿器，最终连接至救生舱内。

作为优选方案，进气活塞进气阀、进气活塞出气阀、出气活塞进气阀和出气活塞出气阀为单向阀。

作为优选方案，补气管路一端通过二氧化碳流量计连接二氧化碳气瓶，另一端通过氮气流量计连接氮气瓶。

作为优选方案，所述的加热管路与增湿器上连接有热量湿度传感器。

作为优选方案，所述的换向阀为电磁换向阀。

本发明的有益效果是：装置本体通过主机设置，真实模拟人体代谢过程，受外界干扰小，可控性好，可靠性高，并能实现人体代谢多参数的模拟，能根据环境的变化实时应变人体代谢过程，根据时间变化模拟人体清醒状态、睡眠状态等参数值，仿真度高。同时，也避免了真人试验中的风险因素。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1、变频电机；2、传动装置；3、曲轴；4、传动杆；5、进气活塞；6、出气活塞；7、进气活塞进气阀；8、进气活塞出气阀；9、出气活塞进气阀；10、出气活塞出气阀；11、换向阀；12、泄气管路；13、补气管路；14、二氧化碳气瓶；15、氮气瓶；16、二氧化碳流量计；17、氮气流量计；18、加热管路；19、增湿器；20、热量湿度传感器；21、控制主机；22、轴颈；23、轴瓦。

具体实施方式

如图所示：一种救生舱内仿生仿真装置包括主机21，变频电机1，变频电机1通过传动装置2与曲轴3连接，曲轴3上设有两个轴颈22，相邻两轴颈22上下呈180度且相反方向设置，两曲轴轴颈22上设有轴瓦23，两轴瓦23通过传动杆4分别与进气活塞5和出气活塞6连接，进气活塞5上设有进气活塞进气阀7和进气活塞出气阀8，出气活塞6上设有出气活塞进气阀9和出气活塞出气阀10，进气活塞进气阀7、进气活塞出气阀8、出气活塞进气阀9、出气活塞出气阀10均为单向阀。进气活塞出气阀8和出气活塞进气阀9通过换向阀11连接，换向阀11上还并联有泄气管路12与补气管路13，补气管路13通过换向阀11与出气活塞进气阀9连接，换向阀11为电磁换向阀，补气管路13通过二氧化碳流量计16连接二氧化碳气瓶14，还通过氮气流量计17连接氮气瓶15，泄气管路12直通救生舱体外，出气活塞出气阀10连接加热管路19、增湿器20，最终连接至救生舱内。

该装置的具体工作方式：首先在主机21上设定测试人员数量，系统启动控制变频电机1转速。变频电机1通过传动装置2传递扭矩至曲轴3。曲轴3上两轴颈上下呈180度相反方向设置，使得曲轴3的圆周运动转化为进气活塞5和出气活塞6的往复运动，并且两活塞呈相反的运动状态，模拟真人吸气和呼气的过程。活塞往复运动实现气体的定向流动。进气活塞5将舱内气体通过进气活塞进气阀7吸入腔体后，通过换向阀11流经出气活塞进气阀9进入出气活塞6的腔体。此时泄气管路12和补气管路13均处于关闭状态。当进气活塞5和出气活塞6运动达到主机21设置的预订位置，换向阀11开始工作。进气活塞出气阀8与出气活塞进气阀10管路断开。进气活塞出气阀8与泄气管路12连通，补气管路13与出气活塞进气阀9连通。进气活塞5腔体内多余气体排到救生舱体外，二氧化碳与氮气气体经流量计控制流量，在补气管路13中混合填充至出气活塞腔6体内，实现氧气的定量损耗，产生二氧化碳气体。混合气体的填充量由主机21控制，当模拟夜间状态时，换向阀11延迟开启，救生舱体内填充的二氧化碳含量减少。出气活塞6腔体内气体通过出气活塞出气阀10进入加热管路18加热气体，然后经增湿器19排放至救生舱内。热量湿度传感器20监测此过程，并监测数据反馈给主机21，由主机21控制温度和湿度，从而模拟人体代谢过程产生的热量和湿度。