深海密封艙無負載啟動廢氣回收系統的制作方法

本發明屬于海洋探測技術領域，具體涉及一種安裝于深海密封艙內的廢氣回收裝置，它能夠在密封艙內壓力達到一定值時無負載啟動廢氣泵，將廢氣收集到廢氣瓶中儲存起來，從而使密封艙內的氣體壓力降到安全值之下。

背景技術：

深海密封艙是海洋探索不可或缺的儀器平臺，一般被設計成耐壓的容器以防止海水進入艙內，保證密封艙內的科學儀器設備在常壓環境下正常工作。很多科學儀器設備運行時需要使用氣體，并排放廢氣，但是當廢氣排放太多，使得密封艙內氣體壓力過大時，會造成在常壓環境下才能正常工作的科學儀器設備無法正常工作。例如水下氣相色譜儀，工作時需要使用高純的氮氣或者氦氣作為載氣對從海水分離中獲得的氣體進行檢測，并排出大量廢氣到密封艙內；當密封艙內廢氣積累到一定程度，使艙內氣體壓力大于某一數值時，氣相色譜的檢測器就無法正常工作。而密封艙外為高壓海水環境，艙內排放的氣體（廢氣）無法直接排放到周圍海水中去。因此，需要設計一種適用于深海密封艙的廢氣回收系統，當密封艙內氣體（廢氣）壓力過高時可將艙內的廢氣收集到廢氣瓶中儲存起來，以降低艙內氣體壓力，使得艙內壓力始終保持在科學儀器設備正常工作的壓力范圍內。

密封艙內的廢氣回收，可將廢氣泵與廢氣瓶直接相連，由廢氣泵抽取艙內氣體并壓入廢氣瓶以回收廢氣。這一方案雖然簡單，但隨著廢氣瓶內氣體不斷聚集，廢氣瓶內氣體壓力不斷增大，使得廢氣泵出口壓力增加，廢氣泵的啟動電流就會隨之而增加。由于出口壓力（負載）變大，使得啟動電流遠遠高于額定值，通常是額定電流的數倍，增加了廢氣泵的啟動難度。啟動電流增大還會影響密封艙內其它科學儀器設備的正常工作。過大的啟動電流會造成密封艙內科學儀器設備的總功率過載。當水下接駁盒監測到與密封艙連接支路的總功率超出限定范圍時，就會自動切斷該支路的電源輸出，使得密封艙內的所有科學儀器設備都不能工作。

本發明通過增設輔助氣路，可實現廢氣泵的無負載啟動，大幅度降低啟動電流；由于避免啟動電流過載，也保證了密封艙內其它科學儀器設備的正常工作，不受廢氣泵的影響。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種原理可靠，能夠大幅度降低啟動電流的深海密封艙無負載啟動廢氣回收系統，實現將密封艙內的廢氣回收到廢氣瓶中以維持艙內氣壓穩定的功能。

本發明提出的深海密封艙無負載啟動廢氣回收系統，包括廢氣泵1、廢氣泵接頭2、三通閥3、第一氣管4a、廢氣回收主氣路和無負載啟動輔助氣路，廢氣泵1、廢氣泵接頭2、三通閥3、第一氣管4a、廢氣回收主氣路包括廢氣泵1通過廢氣泵接頭2連接第一氣管4a的一端，第一氣管4a的一端連接三通閥３的第一口，第一氣管4a出氣通過三通閥３分為兩路，一路為廢氣回收主氣路，另一路為無負載啟動輔助氣路；其中：廢氣回收主氣路由第二氣管4b、第四氣管4d、廢氣回收電磁閥5、第一電磁閥接頭7a、第二電磁閥接頭7b、單向閥8、廢氣瓶氣閥9和廢氣瓶10組成，第二氣管4b一端連接三通閥３的第二口，第二氣管4b通過第一電磁閥接頭7a連接廢氣回收電磁閥5，廢氣回收電磁閥5通過第二電磁閥接頭7b連接第四氣管4d，第四氣管4d連接單向閥8，單向閥8通過管道和廢氣瓶氣閥9連接廢氣瓶10；廢氣回收主氣路用于將密封艙內的廢氣收集到廢氣瓶中；

無負載啟動輔助氣路由第三氣管4c、無負載電磁閥6、第三電磁閥接頭7c和第四電磁閥接頭7d組成，第三氣管4c一端連接三通閥３的第三口，第三氣管4c另一端通過第三電磁閥接頭7c連接無負載電磁閥6，所述無負載電磁閥6通過第四電磁閥接頭7d連接密封艙內氣體；無負載電磁閥6通過三通閥3和第一氣管4a與廢氣泵1相連，另一端通過第四電磁閥接頭7d直接與密封艙內氣體連通，保證無負載啟動輔助氣路中，廢氣泵1的進氣口和排氣口都是密封艙內的氣體壓力；

當系統開始運行時，廢氣回收主氣路處于關閉狀態，即廢氣回收電磁閥5失電，首先使無負載電磁閥6得電，打開無負載啟動輔助氣路，使得廢氣泵1進出口壓力相等，即廢氣泵1的進、出口壓差為零，接著使廢氣泵1得電，實現無負載啟動；再接著使廢氣回收電磁閥5得電，打開廢氣回收主氣路進行廢氣回收；最后使無負載電磁閥6失電，關閉無負載啟動輔助氣路。

本發明中，所述單向閥8用于避免廢氣瓶10內的氣體倒流進入廢氣泵1內，導致系統運行出現故障。

本發明中，廢氣回收電磁閥5和無負載電磁閥6可根據實際需要選用不同的型號，具體為二位二通電磁閥或二位三通電磁閥。

本發明中，第一氣管4a、第二氣管4b、第三氣管4c和第四氣管4d可根據相連接元件的實際位置確定相應的長度，提高了系統安裝的靈活性。

本發明中，第一電磁閥接頭7a、第二電磁閥接頭7b、第三電磁閥接頭7c和第四電磁閥接頭7d可根據電磁閥的接口形式要求選用相應的接頭，如快插拔接頭，便于快速安裝和拆卸氣管。

本發明中，廢氣回收主氣路之外引入了無負載啟動輔助氣路，在系統開始運行時，廢氣回收主氣路處于關閉狀態（即廢氣回收電磁閥5失電），首先使無負載電磁閥6得電，打開無負載啟動輔助氣路，使得廢氣泵1進出口壓力相等，即廢氣泵1的進、出口壓差為零，接著使廢氣泵1得電，實現無負載啟動；再接著使廢氣回收電磁閥5得電，打開廢氣回收主氣路進行廢氣回收；最后使無負載電磁閥6失電，關閉無負載啟動輔助氣路。由于廢氣泵1已經啟動運轉，即使廢氣泵1進、出口壓力存在較大的壓力差，也不會造成工作電流的過大變化。這樣可有效避免當廢氣瓶10內壓力已經較大時直接打開主氣路使得廢氣泵1進出口兩側壓差較大而導致的啟動電流過大的缺點。也避免造成整個耐壓艙因電流過載而導致的超出功率限定值、電源被接駁盒關閉的情況。

本發明的有益效果在于采用了雙氣路的設計，輔助氣路能夠使廢氣泵的進、出口壓力相等（均為密封艙內氣體壓力），實現廢氣泵無負載啟動，大幅度降低了廢氣泵的啟動電流；主氣路的作用是將密封艙內的廢氣收集到廢氣瓶中。電磁閥控制氣路的通斷，具有響應迅速、可靠的優點。整個系統結構簡單小巧，適用于深海密封艙較小的工作空間，它能夠將密封艙內的壓力維持在設定的壓力范圍內，并使總功率不會超出接駁盒給定的限定范圍，保證科學儀器設備的正常工作。

附圖說明

圖1為本發明的三維結構示意圖。

圖2為本發明的原理圖。

圖中標號：1為廢氣泵，2為廢氣泵接頭，3為三通閥，4a、4b、4c、4d分別為第一、第二、第三和第四氣管，5為廢氣回收電磁閥，6為無負載電磁閥，7a、7b、7c、7d分別為第一、第二、第三和第四電磁閥接頭，8為單向閥，9為廢氣瓶氣閥，10為廢氣瓶。

具體實施方式

下面通過實施實例結合附圖進一步說明本發明。

實施例1：

如圖1所示，深海密封艙無負載啟動廢氣回收系統，包括廢氣泵1、廢氣泵接頭2、三通閥3、第一氣管4a、廢氣回收主氣路和無負載啟動輔助氣路。

廢氣回收主氣路包括第二氣管4b、第四氣管4d、廢氣回收電磁閥5、第一電磁閥接頭7a、第二電磁閥接頭7b、單向閥8、廢氣瓶氣閥9、廢氣瓶10等，該氣路用于將密封艙內的廢氣收集到廢氣瓶中。

無負載啟動輔助氣路包括第三氣管4c、無負載電磁閥6、第三電磁閥接頭7c、第四電磁閥接頭7d，使得廢氣泵１進氣口和排氣口的氣壓保持一致，即廢氣泵的進、排氣口的氣壓差為零，從而保證該氣路可實現廢氣泵的無負載啟動。

以圖2來說明本發明的具體實施。

（1）在密封艙壓力處于正常狀態時，廢氣泵1處于關閉狀態（失電狀態），無負載啟動輔助氣路中的無負載電磁閥6處于下位狀態（關閉狀態），廢氣回收主氣路中的廢氣回收電磁閥5也處于下位狀態（關閉狀態）。

（2）當密封艙壓力達到預定的壓力值上限時，控制單元通知廢氣回收系統開始工作。首先開啟無負載啟動輔助氣路中的無負載電磁閥6，使其得電進入上位工作狀態（接通狀態），再啟動廢氣泵1，此時廢氣泵1的進出口壓力相等，都是密封艙內的氣體壓力，因而廢氣泵1可以在進出口壓差為零的條件下實現無負載啟動，使啟動電流大為降低。

（3）待廢氣泵1啟動后，再開啟廢氣回收主氣路中的廢氣回收電磁閥5，使其得電進入上位工作狀態（接通狀態），延遲一段時間后（時間非常短），關閉無負載電磁閥6（使其失電），此時只有主氣路連通，在廢氣泵1的作用下，將密封艙內的氣體不斷壓縮到廢氣瓶10中，單向閥8的作用是只允許氣體由廢氣泵1進入廢氣瓶10而不會倒流，因而只要廢氣泵1的工作壓力大于廢氣瓶10內氣體壓力，就可以將密封艙內的廢氣不斷地收集到廢氣瓶10中。

（4）當密封艙內氣體壓力小于設定值下限時，先關閉廢氣泵1，再關閉廢氣回收電磁閥5，整個系統工作完成。