CN116039879A - 判断二氧化碳吸收剂使用情况的循环式潜水呼吸器及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明判断二氧化碳吸收剂使用情况的循环式潜水呼吸器及方法：呼吸器包括二氧化碳吸收剂罐、一级减压器、通路切换阀门，循环式潜水呼吸器包括流量传感器和控制器，流量传感器置于一级减压器和通路切换阀门之间的管路上；流量传感器检测管路中纯氧的累积流量值；控制器基于潜水员代谢过程产生的二氧化碳和消耗的氧成正比且为1的关系，获得潜水员代谢过程产生的二氧化碳产生量＝潜水过程中纯氧的累积流量值；控制器计算二氧化碳吸收剂罐中装填的二氧化碳吸收剂能吸收的二氧化碳量为Q1；控制器用于计算二氧化碳产生质量Q2控制器计算Q2/Q1的比值，当比值达到第一设定阈值时提示第一报警信息，当比值达到第二设定阈值时提示第二报警信息。

Description

判断二氧化碳吸收剂使用情况的循环式潜水呼吸器及方法
技术领域
本发明涉及循环式潜水呼吸器中二氧化碳吸收剂技术领域，特别是涉及一种判断二氧化碳吸收剂使用情况的循环式潜水呼吸器及判断二氧化碳吸收剂使用情况的方法。
背景技术
循环式潜水呼吸器具有水下工作时间长、隐蔽性好、气体利用率高的特点，广泛应用于技术潜水、科考潜水、洞穴潜水和军事潜水等场合。循环式潜水呼吸器的一个工作原理是将潜水员呼出的气体通过二氧化碳吸收剂罐吸收掉二氧化碳和水分后，再次进入呼吸回路，供潜水员呼吸。二氧化碳吸收剂的剩余使用情况对使用循环式潜水呼吸器的潜水员至关重要。如二氧化碳吸收剂失效，会使潜水员吸入气体中的二氧化碳分压增高，导致潜水员存在二氧化碳中毒的风险。因此，判断二氧化碳吸收剂的剩余使用情况，便于潜水员掌握潜水时间，对潜水安全具有重要意义。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种判断二氧化碳吸收剂使用情况的循环式潜水呼吸器及方法，保证潜水员水下的安全。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种判断二氧化碳吸收剂使用情况的循环式潜水呼吸器，所述循环式潜水呼吸器包括二氧化碳吸收剂罐、一级减压器、通路切换阀门，其特点在于，所述循环式潜水呼吸器还包括控制器和流量传感器，所述流量传感器置于一级减压器和通路切换阀门之间的管路上，所述流量传感器与控制器电连接；
所述流量传感器用于检测管路中纯氧的累积流量值，即潜水员的耗氧量；
所述控制器用于基于潜水员在代谢过程中产生的二氧化碳和消耗的氧成正比且比值通常可近似为1的关系，获得潜水员在代谢过程中产生的二氧化碳产生量VCO2(L)＝潜水过程中纯氧的累积流量值VO2(L)；
所述控制器用于计算二氧化碳吸收剂罐中装填的二氧化碳吸收剂能吸收的二氧化碳量为Q1＝M·q，其中M表示二氧化碳吸收剂罐中装填的二氧化碳吸收剂装填量，单位为kg，q表示二氧化碳吸收剂的吸收率；
所述控制器用于计算二氧化碳产生质量
Figure BDA0004069715950000021
基准状态下(0℃，1个标准大气压)，二氧化碳密度
Figure BDA0004069715950000022
Figure BDA0004069715950000023
任意温度θ(包括0℃)、绝对压力p(kPa)的二氧化碳密度
Figure BDA0004069715950000024
由下式计算：
Figure BDA0004069715950000025
所述控制器用于计算Q2/Q1的比值，当比值未达到第一设定阈值时则不利用报警器提示，当比值达到第一设定阈值时则通过报警器提示第一报警信息，第一报警信息为二氧化碳吸收剂使用超过半的报警信息，当比值达到第二设定阈值时则通过报警器提示第二报警信息，第二报警信息为二氧化碳吸收剂快要使用完、提醒潜水员及时出水的报警信息，其中第二设定阈值大于第一设定阈值。
本发明还提供一种判断二氧化碳吸收剂使用情况的方法，其特点在于，其利用上述的循环式潜水呼吸器实现，所述方法包括以下步骤：
S1、所述流量传感器检测管路中纯氧的累积流量值，即潜水员的耗氧量；
S2、所述控制器基于潜水员在代谢过程中产生的二氧化碳和消耗的氧成正比且比值通常可近似为1的关系，获得潜水员在代谢过程中产生的二氧化碳产生量VCO2(L)＝潜水过程中纯氧的累积流量值VO2(L)；
S3、所述控制器计算二氧化碳吸收剂罐中装填的二氧化碳吸收剂能吸收的二氧化碳量为Q1＝M·q，其中M表示二氧化碳吸收剂罐中装填的二氧化碳吸收剂装填量，单位为kg，q表示二氧化碳吸收剂的吸收率；
S4、所述控制器计算二氧化碳产生质量
Figure BDA0004069715950000031
基准状态下(0℃，1个标准大气压)，二氧化碳密度
Figure BDA0004069715950000032
Figure BDA0004069715950000033
任意温度θ(包括0℃)、绝对压力p(kPa)的二氧化碳密度
Figure BDA0004069715950000034
由下式计算：
Figure BDA0004069715950000035
S5、所述控制器计算Q2/Q1的比值，当比值未达到第一设定阈值时则不利用报警器提示，当比值达到第一设定阈值时则通过报警器提示第一报警信息，第一报警信息为二氧化碳吸收剂使用超过半的报警信息，当比值达到第二设定阈值时则通过报警器提示第二报警信息，第二报警信息为二氧化碳吸收剂快要使用完、提醒潜水员及时出水的报警信息，其中第二设定阈值大于第一设定阈值。
本发明的积极进步效果在于：本发明能够判断出二氧化碳吸收剂是否使用超过半以及二氧化碳吸收剂是否快要使用完，从而判断二氧化碳吸收剂的剩余使用情况，便于潜水员掌握潜水时间，对潜水安全具有重要意义，能够降低潜水员存在二氧化碳中毒的风险，保证潜水员水下的安全。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的判断二氧化碳吸收剂使用情况的循环式潜水呼吸器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例提供一种判断二氧化碳吸收剂使用情况的循环式潜水呼吸器，所述循环式潜水呼吸器包括二氧化碳吸收剂罐1、一级减压器2、通路切换阀门3，所述循环式潜水呼吸器还包括控制器4和流量传感器5，所述流量传感器5置于一级减压器2和通路切换阀门3之间的管路上，所述流量传感器5与控制器4电连接。
所述流量传感器5用于检测管路中纯氧的累积流量值，即潜水员的耗氧量。本发明原理为在纯氧气瓶后面增加一个流量传感器，记录纯氧流量的累积值，这个值即为耗氧量。
所述控制器4用于基于潜水员在代谢过程中产生的二氧化碳和消耗的氧成正比，其比值通常可近似为1，潜水过程中纯氧的累积流量即为潜水员代谢过程中产生的二氧化碳产生量，从而获得潜水员在代谢过程中产生的二氧化碳产生量VCO2(L)＝潜水过程中纯氧的累积流量值VO2(L)。
所述控制器4用于计算二氧化碳吸收剂罐1中装填的二氧化碳吸收剂能吸收的二氧化碳量为Q1＝M·q，其中M表示二氧化碳吸收剂罐中装填的二氧化碳吸收剂装填量，单位为kg，q表示二氧化碳吸收剂的吸收率。
所述控制器4用于计算二氧化碳产生质量
Figure BDA0004069715950000051
基准状态下(0℃，1个标准大气压)，二氧化碳密度
Figure BDA0004069715950000052
Figure BDA0004069715950000053
任意温度θ(包括0℃)、绝对压力p(kPa)的二氧化碳密度
Figure BDA0004069715950000054
由下式计算：
Figure BDA0004069715950000055
所述控制器4用于计算Q2/Q1的比值，当比值未达到第一设定阈值(如70％)时则不利用报警器提示，当比值达到第一设定阈值(如65％)时则通过报警器提示第一报警信息，第一报警信息为二氧化碳吸收剂使用超过半的报警信息，当比值达到第二设定阈值(如80％)时则通过报警器提示第二报警信息，第二报警信息为二氧化碳吸收剂快要使用完、提醒潜水员及时出水的报警信息，其中第二设定阈值大于第一设定阈值。
本实施例还提供一种判断二氧化碳吸收剂使用情况的方法，其利用上述的循环式潜水呼吸器实现，所述方法包括以下步骤：
S1、所述流量传感器5检测管路中纯氧的累积流量值，即潜水员的耗氧量。
S2、所述控制器4基于潜水员在代谢过程中产生的二氧化碳和消耗的氧成正比且比值通常可近似为1的关系，获得潜水员在代谢过程中产生的二氧化碳产生量VCO2(L)＝潜水过程中纯氧的累积流量值VO2(L)。
S3、所述控制器4计算二氧化碳吸收剂罐1中装填的二氧化碳吸收剂能吸收的二氧化碳量为Q1＝M·q，其中M表示二氧化碳吸收剂罐中装填的二氧化碳吸收剂装填量，单位为kg，q表示二氧化碳吸收剂的吸收率。
S4、所述控制器4计算二氧化碳产生质量
Figure BDA0004069715950000061
基准状态下(0℃，1个标准大气压)，二氧化碳密度
Figure BDA0004069715950000062
Figure BDA0004069715950000063
任意温度θ(包括0℃)、绝对压力p(kPa)的二氧化碳密度
Figure BDA0004069715950000064
由下式计算：
Figure BDA0004069715950000065
S5、所述控制器4计算Q2/Q1的比值，当比值未达到第一设定阈值(如65％)时则不利用报警器提示，当比值达到第一设定阈值(如65％)时则通过报警器提示第一报警信息，第一报警信息为二氧化碳吸收剂使用超过半的报警信息，当比值达到第二设定阈值(如80％)时则通过报警器提示第二报警信息，第二报警信息为二氧化碳吸收剂快要使用完、提醒潜水员及时出水的报警信息，其中第二设定阈值大于第一设定阈值。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种判断二氧化碳吸收剂使用情况的循环式潜水呼吸器，所述循环式潜水呼吸器包括二氧化碳吸收剂罐、一级减压器、通路切换阀门，其特征在于，所述循环式潜水呼吸器还包括控制器和流量传感器，所述流量传感器置于一级减压器和通路切换阀门之间的管路上，所述流量传感器与控制器电连接；
所述流量传感器用于检测管路中纯氧的累积流量值，即潜水员的耗氧量；
所述控制器用于基于潜水员在代谢过程中产生的二氧化碳和消耗的氧成正比且比值通常可近似为1的关系，获得潜水员在代谢过程中产生的二氧化碳产生量VCO2(L)＝潜水过程中纯氧的累积流量值VO2(L)；
所述控制器用于计算二氧化碳吸收剂罐中装填的二氧化碳吸收剂能吸收的二氧化碳量为Q1＝M·q，其中M表示二氧化碳吸收剂罐中装填的二氧化碳吸收剂装填量，单位为kg，q表示二氧化碳吸收剂的吸收率；
所述控制器用于计算二氧化碳产生质量
Figure FDA0004069715930000011
基准状态下(0℃，1个标准大气压)，二氧化碳密度
Figure FDA0004069715930000012
Figure FDA0004069715930000013
任意温度θ(包括0℃)、绝对压力p(kPa)的二氧化碳密度
Figure FDA0004069715930000014
由下式计算：
Figure FDA0004069715930000015
所述控制器用于计算Q2/Q1的比值，当比值未达到第一设定阈值时则不利用报警器提示，当比值达到第一设定阈值时则通过报警器提示第一报警信息，第一报警信息为二氧化碳吸收剂使用超过半的报警信息，当比值达到第二设定阈值时则通过报警器提示第二报警信息，第二报警信息为二氧化碳吸收剂快要使用完、提醒潜水员及时出水的报警信息，其中第二设定阈值大于第一设定阈值。
2.一种判断二氧化碳吸收剂使用情况的方法，其特征在于，其利用权利要求1所述的循环式潜水呼吸器实现，所述方法包括以下步骤：
S1、所述流量传感器检测管路中纯氧的累积流量值，即潜水员的耗氧量；
S2、所述控制器基于潜水员在代谢过程中产生的二氧化碳和消耗的氧成正比且比值通常可近似为1的关系，获得潜水员在代谢过程中产生的二氧化碳产生量VCO2(L)＝潜水过程中纯氧的累积流量值VO2(L)；
S3、所述控制器计算二氧化碳吸收剂罐中装填的二氧化碳吸收剂能吸收的二氧化碳量为Q1＝M·q，其中M表示二氧化碳吸收剂罐中装填的二氧化碳吸收剂装填量，单位为kg，q表示二氧化碳吸收剂的吸收率；
S4、所述控制器计算二氧化碳产生质量
Figure FDA0004069715930000021
基准状态下(0℃，1个标准大气压)，二氧化碳密度
Figure FDA0004069715930000022
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任意温度θ(包括0℃)、绝对压力p(kPa)的二氧化碳密度
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由下式计算：
Figure FDA0004069715930000025
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