[发明专利]一种水下无人密闭舱室的氧气安全性系统

说明书

一种水下无人密闭舱室的氧气安全性系统，包括液氧储罐、氧压机、高压氧气缓冲罐组、除氧剂、分子筛制氧机、空压机、爆破膜、气动阀、单向阀、截止阀、密封舱室、安全阀、压力传感器、氧气浓度传感器、压力表等。能够有效的吸收燃料电池电堆运行所产生的尾排氧气以及管路泄露所产生的氧气，实现了水下运载平台在发生不同情况、不同等级的氧气泄漏或氧气尾排时保证密闭舱内的氧浓度都在安全浓度范围以下，防止舱室发生火灾或爆炸，实现密闭舱室内的氮气循环利用，安全系数高。

技术领域

本发明涉及水下运载平台安全与保障设备领域，尤其是一种水下无人密闭舱室的氧气安全性系统。

背景技术

近年来，随着我国海洋强国战略的持续推进和实施，对深海资源勘探与开发能力、海洋生物及环境的观察能力的要求越来越高，在这样的需求引领下，水下运载平台应用而生，而对大潜深的水下运载平台来说，系统的效率、能量密度以及排放问题是重中之重，而燃料电池基于其在这些方面的优良特性，在使之作为水下装备动力系统成为现实，并引起很多发达国家的广泛关注。综合目前国内外燃料电池在水下应用情况来看，质子交换膜燃料电池较为广泛，其作为一种新型基于电化学的发电装置，直接通过氢气和氧气发生电化学反应直接将化学能转化为电能，从而给负载持续供电。而对于几百吨的水下运载平台来说，要想有较高的续航力，燃料电池所需的氧气一般采用液氧罐以液氧的方式储存，使用时通过液氧汽化器把液氧加热汽化成一定压力的适合电堆使用的氧气。

在水下运载平台中，氧气系统所处的区域是无人密闭舱室，而对于水下运载平台的无人密闭舱室来说，影响氧气系统安全主要包括以下几方面：一是，由于燃料电池电堆的利用率不可能达到100％，因此，其在正常工作时存在氧气尾排，若对其不采取任何措施，这部分尾排氧气不但可使舱内的氧浓度逐渐升高，而且还使密封舱室的舱压也会增加；二是，密封舱室内氧气系统的管路、阀件以及管路接头会存在微漏，经过一段时间积累，舱内的氧浓度会逐渐升高；三是，舱内的管路阀件若发生破损或密封失效，会导致舱内的氧浓度迅速升高，四是，储存液氧的液氧储罐会受震动、冲击、焊缝不达标、热胀冷缩等外在不可控的因素导致发生真空失效从而使液氧储罐内部的液氧迅速汽化，其内部气氧压力迅速升高，当升高至液氧罐的设计压力时就需要超压排放；五是，液氧罐虽然采用的很多绝热措施，但仍然会有一定的日蒸发率，当燃料电池不工作时，不到1天时间液氧罐就会通过自蒸发的方式达到其设计压力，进而就需要超压排放。

鉴于以上情况，考虑到水下运载平台密封舱室的氧气安全浓度要求，舱室安全压力要求以及液氧罐中气氧的超压排放需求，保证水下运载平台中氧气系统所处的区域在任何情况下其舱内的氧浓度都在安全氧浓度以下，本发明提出一种水下无人密闭舱室的氧气系统安全性设计方法及系统，主要能够有效的吸收燃料电池电堆运行所产生的尾排氧气以及管路泄露所产生的氧气，用于水下运载平台在发生不同情况、不同等级的氧气泄漏或氧气尾排时保证密闭舱内的氧浓度都在安全范围以下，防止舱室发生火灾或爆炸，实现密闭舱室内的氮气循环利用，保证水下运载平台的舱室压力在正常范围内，防止因舱压过高损坏舱内设备，此外，舱内的液氧罐在发生超压时，水下运载平台无需上浮至水面而是在其工作深度就可进行液氧罐超压气氧的排放，保证了水下运载平台的安全性。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种水下无人密闭舱室的氧气安全性系统，从而保证水下运载平台在发生不同情况、不同等级的氧气泄漏或产生氧气尾排时保证密闭舱室内的氧浓度都在安全范围以下，防止舱室发生火灾或爆炸，保证水下运载平台的舱室压力在正常范围内，实现密闭舱室内的氮气循环利用，防止因舱内压力过高损坏舱内设备，当舱内的液氧罐在发生超压时，水下运载平台可在其工作深度就可进行液氧罐超压气氧的排放，保证了水下运载平台的安全性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种水下无人密闭舱室的氧气安全性系统，包括耐压密闭舱室，所述耐压密闭舱室的内壁面设置有多组除氧剂，所述耐压密闭舱室的外部设置有通海单向阀，所述通海单向阀的出口通过管路进入耐压密闭舱室内部，此管路与液氧储罐连接，此管路上还串联连接有第一单向阀、第一气动阀和第一截止阀；