本实用新型属于呼吸保护设备领域，尤其涉及一种用于高原密闭空间的膜分离富氧设备。
背景技术：
从海平面到10万米的高空，氧气在空气中的含量均为21％。然而，空气压力却随着海拔高度的增加而降低，由此导致空气稀薄，因此氧气压力也随之降低。据测算，在海拔4270米高处，氧气压力只有海平面的58％。所以，尽管氧气在大气中的相对比例没有变化，但由于空气稀薄，氧气的绝对量却变小了，由此导致了缺氧。人如果长期处在这种缺氧环境中,严重者可出现低氧血症。由于人的神经组织对内外环境变化最为敏感,因此在缺氧条件下,脑功能损害发生的最早,损害程度也比较严重,且暴露时间越长,损害越严重,特别是对感觉、记忆、思维和注意力等认知功能的影响显著而持久。
对抗缺氧的最好办法是供氧,如对进入高原的人配备便携式供氧装置,这样有助于将缺氧所致的认知功能下降等风险降低到最小程度。在高原建立富氧室已被解放军第十八医院的崔建华、张西洲、哈振德等已发表十余篇论文证明能改善移居者的睡眠质量、思维、行为和工作能力，能增强高原机体能量代谢，是高原部队提高机体运动能力和抗疲劳的理想措施，是一种较为理想的高原供氧途径。
但是现有的富氧室的氧气站需要专人维护，成本高；此外，为确保氧气站安全运行，根据gb50030-2013《氧气站设计规范》规定，制氧设备不能用于地下室或半地下室等相对密闭空间。
综上，开发一种针对高原密闭空间的富氧设备是目前亟待解决的一个问题。
技术实现要素：
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请实施例的目的之一在于提供一种安全性高且适应于高原密闭空间的膜分离富氧设备。
为此，本申请实施例提供的用于高原密闭空间的膜分离富氧设备，包括安装在高原密闭空间内并通过管道依次连接的空压机和膜分离富氧机，所述高原密闭空间上设有第一进气口、第一排气口和超压排气阀，所述空压机的进气端通过进气管与所述第一进气口对接，所述膜分离富氧机的氮气出口与所述第一排气口对接。
在一些实施方式中，所述高原密闭空间内分隔出若干密闭腔室单元，所述密闭腔室单元上设有第二进气口和第二排气口，所述膜分离富氧机的富氧空气出口通过管道与所述密闭腔室单元的第二进气口对接。
在一些实施方式中，所述高原密闭空间内设有氧分仪，所述氧分仪、空压机和膜分离富氧机与所述膜分离富氧设备的控制系统连接。
在一些实施方式中，所述高原密闭空间内还设有化学制氧机。
在一些实施方式中，所述高原密闭空间上设有可启闭的密封门。
在一些实施方式中，所述膜分离富氧机包括通过进气管路依次连接的空气过滤器、膜分离组件和加湿器。
在一些实施方式中，所述高原密闭空间为窑洞。
与现有技术相比，本申请至少一个实施例具有如下有益效果：
利用膜分离富氧机用物理方式富集空气中的氧气，制出的氧气浓度一般控制在28-40％(v/v)，安全性高，而且在高原密闭空间上设有超压排气阀，可以保证高原密闭空间呈正压环境，从而可以提高原密闭空间内人员对氧气的吸收情况，达到快速缓解高原反应的目的。
本申请实施例通过建立富氧环境来改善高原作业的劳动和生活条件，减少低气压低氧对人体带来的危害，降低急慢性高原病发病率，对高原工作队伍的长驻久安，有着十分重要的意义。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的膜分离富氧设备的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的膜分离富氧机结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1，本申请实施例提供的用于高原密闭空间的膜分离富氧设备，包括安装在窑洞等高原密闭空间1内并通过管道依次连接的空压机2和膜分离富氧机3，高原密闭空间上设有第一进气口4、第一排气口5和超压排气阀6，空压机2的进气端通过进气管与第一进气口4对接，膜分离富氧机3的氮气出口与第一排气口5对接。
在本申请实施例中，在窑洞内可以摆放一些供人类生活居住的物品，如座椅、床等，高原工作队伍可以在窑洞内休息居住，空压机2单元为膜分离富氧机3提供所需流量和压力的压缩空气，高原密闭空间外的空气通过空压机2压入膜分离富氧机3中，并经过膜分离富氧机3的膜分离组件后，富含氧气的空气进入高原密闭空间内，从而达到提高密闭空间内氧浓度，改善睡眠质量，提高思维、行为和工作能力的目的，而分离的氮气通过第一排气口5排出至高原密闭空间外。
在本申请实施例中，利用膜分离富氧机3用物理方式富集空气中的氧气，制出的氧气浓度一般控制在28-40％(v/v)(纯度可在线调节)，安全性高，而且在高原密闭空间上设有超压排气阀6，当高原密闭空间内气压达到超压排气阀6的设定压力数值范围时，超压排气阀6自动开启，对高原密闭空间进行减压，当高原密闭空间内的压力回落至设定压力数值范围时，超压排气阀6自动关闭，高原密闭空间上设置的超压排气阀6，可以保证高原密闭空间内呈正压环境，从而可以提高高原密闭空间人员对氧气的吸收情况，达到快速缓解高原反应的目的。
参见图1，在一些可能实施的方案中，高原密闭空间1内分隔出若干的密闭腔室单元7，密闭腔室单元7可以是供人员居住的房间等，密闭腔室单元7上设有第二进气口8和第二排气口9，膜分离富氧机3的富氧空气出口通过管道与密闭腔室单元7的第二进气口8对接，在膜分离富氧机3与密闭腔室单元7之间设有富氧输送风机10，富氧空气通过富氧输送风机10输送至各密闭腔室单元7。
参见图1，在另一些可能实施例的方案中，高原密闭空间内设有氧分仪11，高原密闭空间内混合气体中氧气的浓度可以通过氧分仪11实时检测并显示。
在本申请实施例中，氧分仪11通过信号线与膜分离富氧设备的控制系统12电性连接，空压机2、膜分离富氧机3同样通过信号线与控制系统12电性连接，当高原密闭空间内氧气浓度下降至控制系统12设定浓度时，氧分仪11反馈一控制信号至控制系统12，控制系统12控制空压机2、膜分离富氧机3和富氧输送风机10启动，将富氧空气输送至高原密闭空间内，当高原密闭空间内氧气浓度超出控制系统12设定浓度时，氧分仪11反馈一控制信号至控制系统12，控制系统12控制关闭空压机2、富氧输送风机10和膜分离富氧机3，达到节能的目的。至于氧分仪11、空压机2、膜分离富氧机3和膜分离富氧设备的控制系统12组成的控制电路，均为电学领域常规技术，在此不再赘述。
可以理解的是，在实际应用中，高原密闭空间1内还可以设置化学制氧机13，化学制氧机13的氧气出口依次与富氧输送风机10、密闭腔室单元7的第二进气口8对接，化学制氧机13可以用于应急和紧急状态下的供氧。此外，在实际设计中，在高原密闭空间上设有可启闭的密封门14，以供人员和物资进出。
参见图2，可以理解的是，本申请实施例中，膜分离富氧机3可以提供28-40％(v/v％)的富氧空气，其结构一般包括通过进气管路依次连接的空气过滤器301、膜分离组件302和加湿器303。加湿器的出口与富氧输送风机10连接，空气通过空气过滤器过滤进入膜分离组件中，空气在通过膜分离组件的高分子膜时，因氧和氮气通过高分子膜时的渗透速率不同，在压力差驱动下，将空气制取成不同氧含量的气体，而富含氧气的气体通过膜分离组件的富氧出口输送至高原密闭空间中，经本申请实施例制备的富氧空气是洁净的、无尘的、气体湿度高于环境湿度的且安全气体。至于膜分离组件11的具体结构，均为现有技术，可以采用诸如专利cn96239187.5、cn200951960中的结构，在此不再赘述。
本申请实施例有三种工作模式：
全负荷直充富氧降海拔模式：首先空压机2经第一进气口4从密闭空间(窑洞)外面吸入空气，为膜分离富氧机3提供所需流量和压力的压缩空气，压缩空气在膜分离富氧机3内通过稳压和净化过滤后，进入膜分离单元进行氧/氮分离，可以得到压力略高于环境大气压、氧气浓度28-40％(纯度可在线调节)的无菌洁净富氧空气，并且富氧气的相对湿度大于环境湿度。这些富氧的气体通过富氧输送风机10和管网直接充入密闭腔室单元7内，不断替换密闭腔室单元7内的空气，被替换的空气和膜分离单元排放的氮气分别通过第一排气口5和超压排气阀6直接排放到密闭空间(窑洞)外面的大气中，通过控制系统12控制上述各个操作过程，整套设备全负荷工作，28-40％(纯度可在线调节)的洁净富氧空气逐步将密闭腔室单元7中的空气替代，氧气浓度逐渐升高，最终将密闭腔室单元7内氧气浓度升至23-26％(可根据要求设定)，模拟出低海拔环境，达到富氧降海拔的目的。
环流正压维持密闭腔室单元7富氧浓度模式：当密闭腔室单元7内氧气浓度升至设定氧浓度(23-26％o2可设定)时，控制系统12根据设定的参数发出指令，自动控制空压机2、膜分离富氧机3和富氧输送风机10在低负荷环流状态下运行，安全、节能、降噪。接下来低流量的富氧气体经管网流向各相对密闭腔室单元7，保持密闭腔室单元7内氧气浓度在设定范围内。同时使密闭空间(窑洞)形成微正压，防止外界低氧气浓度的气体进入密闭空间内。可以长时间的维持密闭腔室单元7的富氧浓度在设定范围内，营造出温湿度适宜的模拟低海拔环境。达到改善睡眠质量，提高思维、行为和工作能力的目的。
特殊情况下化学制氧机13模式：当密闭空间(窑洞)外部因污染无法引气时，控制系统12根据设定的参数可以单独启动化学制氧机13工作，化学制氧机13制取的氧气经富氧输送风机10充入密闭腔室单元7内，可较长时间维持密闭腔室单元7的富氧浓度。
综上所述，采用本申请实施例膜分离富氧设备，其自动化程度高，设备安全可靠，设置有双重密封门14，方便人员安全进出，对进入高原工作的人群提供了一种舒适的模拟低海拔环境，是减少低气压低氧对人体带来的危害，降低急慢性高原病发病率的有效措施，对高原工作队伍的长驻久安，有着十分重要的意义。
上述实施例仅仅是清楚地说明本实用新型所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
1.一种用于高原密闭空间的膜分离富氧设备，其特征在于：包括安装在高原密闭空间内并通过管道依次连接的空压机和膜分离富氧机，所述高原密闭空间上设有第一进气口、第一排气口和超压排气阀，所述空压机的进气端通过进气管与所述第一进气口对接，所述膜分离富氧机的氮气出口与所述第一排气口对接。
2.根据权利要求1所述的膜分离富氧设备，其特征在于：所述高原密闭空间内分隔出若干密闭腔室单元，所述密闭腔室单元上设有第二进气口和第二排气口，所述膜分离富氧机的富氧空气出口通过管道与所述密闭腔室单元的第二进气口对接。
3.根据权利要求2所述的膜分离富氧设备，其特征在于：所述膜分离富氧机与所述密闭腔室单元之间设有富氧输送风机。
4.根据权利要求1-3任一项所述的膜分离富氧设备，其特征在于：所述高原密闭空间内设有氧分仪，所述氧分仪、空压机和膜分离富氧机与所述膜分离富氧设备的控制系统连接。
5.根据权利要求2或3任一项所述的膜分离富氧设备，其特征在于：所述高原密闭空间内还设有化学制氧机。
6.根据权利要求5所述的膜分离富氧设备，其特征在于：所述化学制氧机的氧气出口与所述密闭腔室单元的第二进气口对接。
7.根据权利要求1-3任一项所述的膜分离富氧设备，其特征在于：所述高原密闭空间上设有可启闭的密封门。
8.根据权利要求1-3任一项所述的膜分离富氧设备，其特征在于：所述膜分离富氧机包括通过进气管路依次连接的空气过滤器、膜分离组件和加湿器。
9.根据权利要求1-3任一项所述的膜分离富氧设备，其特征在于：所述高原密闭空间为窑洞。
技术总结