CN101415468A - 用于运送乘客的飞行器的呼吸气体供应电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运送乘客的飞行器的呼吸气体供应电路，包括增压呼吸气源(R1，R2)和供应管路(2，3)，所述电路进一步包括在所述供应管路上的用来控制给所述乘客的呼吸气体供应的调节设备(12，30)，其中所述调节设备进一步包括由电子单元(20)提供的脉冲宽度调制信号控制的电磁阀(12)。

Description

用于运送乘客的飞行器的呼吸气体供应电路
本发明涉及使飞行器的乘客免于与高海拔降压和/或座舱内出现烟雾相关的危险的呼吸气体供应电路。
为了保证在降压事故或飞行器内出现烟雾情况下乘客的安全，航空条例要求所有班机上都必须装载能够给每个乘客提供与飞行器高度相关的氧气流速的安全氧气供应电路。
换句话说，气源在低压下必须能够立即以足够的压力输送氧气或极富含氧的空气给乘客。
现有的系统主要是气动系统，调节供应的氧的压力依靠根据座舱压力或座舱高度进行操作的减压阀来实现。提高座舱高度，可以知道该高度相应于在座舱内维持的密封大气。这个值不同于作为其实际物理高度的飞行器高度。
这样的气动系统可以从FR2646780中获知。描述的供应电路能够对通过提供在呼吸面具上的管口输送给乘客的呼吸气体的流动进行依赖于高度的调节，其包含高压氧容器、调压器和阀。该阀为依赖高度的具有开关功能的阀，并且不提供任何调节功能。分别对于每一组呼吸面具保证氧气流动的调节依靠包括作用于活动防漏薄膜的高度单元的调节装置来实现。
该已知的气动供应电路一般缺少反馈环，并且因为将太多的氧气供应给面具戴用者以保证氧气流速与调节最小值匹配而体积过大。
本发明的目的是提供简单、可靠并且没有已知系统的缺点的改进的呼吸气体供应电路。本发明的另外的目的是提供具有反馈环的供应电路，优化了对呼吸气体的需求并因此限制了呼吸气体的机载体积。
为此，提供了如权利要求1所要求保护的用于运送乘客的飞行器的呼吸气体供应电路。
脉冲宽度调制(PWM)信号提供电磁阀简易的操作，该电磁阀为可靠的调节设备。
阅读以下特定实施例的描述后将能更好的理解以上特征及其他特征等，给定的特定实施例为非限定实例。该描述参考附图。
图1为按照本发明第一实施例的用于运送乘客的飞行器的呼吸气体供应电路的简要视图。
图2为按照本发明第二实施例的用于运送乘客的飞行器的呼吸气体供应电路的简要视图。
图3为PWM信号的实例。
如图1所示，本发明的供应电路包括下例单元。提供增压呼吸或可吸入气源来通过供应管路2输送呼吸气体给飞行器的乘客，这里是一对氧气罐R1和R2，每一个都包括在各自出气口的减压阀。在本发明的供应电路中可使用其他增压可吸入气源。多条二级供气管路3连接在供应管路2和呼吸面具9的组4之间。面具9的每一组4可提供在安置在乘客座位上的外罩5内。该外罩5可包括插入所述箱内的管路3的节点11、由铰链7铰接的门6(并可见在中央组中是关闭的，而在右手侧组中是打开的)、和用软管10连接供气管路3和呼吸面具9的连接套8。通常通过所述面具上的口将可吸入气体供应给面具的戴用者。
例如在外罩5内进一步提供调节设备12来控制给面具和乘客供应呼吸气体。在本发明第一实施例的供应电路中，调节设备12包括由电子单元提供的脉冲宽度调制信号控制的电磁阀。
脉冲宽度调制(PWM)是利用微处理器(CPU)的数字输出控制模拟电路的有利技术。PWM被广泛应用于范围从测量和通信到电力控制和转换的各种应用中。脉冲宽度调制控制是通过快速地和以可变频率切换提供到电磁阀的电能的接通和断开来工作的。DC电压被转换为在满幅(如，12V和18V左右)和零之间交替的方波信号，给该阀一系列不同长度的电能“跳动”。这样的信号的实例在图3中示出。
为此，提供电子单元20或CPU来产生发送给电磁阀12的PWM信号，如对于两个面具组4由虚线所示出的。在飞行器的座舱中提供第一压力传感器25，以提供第一压力信号给CPU20来产生控制电磁阀12的设定值。压力传感器25测量座舱压力，并允许根据座舱高度来供应呼吸气体，这样就保证了调节氧气供应曲线。压力传感器25可以是飞行器中使用的压力传感器中的一个，与飞行器总线连接就可获得其数值。为了保证独立于飞行器总线系统可靠地读取压力，可给本发明的电路提供自带的压力传感器，如给每个电子单元20提供传感器25。
在调节设备下游的供应管路上提供第二压力传感器15，如在图1的实例中，在外罩5内的电磁阀12输出端和连接套8之间提供第二压力传感器15，以将对应于被调节的压力的第二压力信号提供给CPU20。第二压力传感器15使反馈环能够保证按照乘客在戴面具时的需要正确地供应氧气。
为此，电子单元20将设定值与被调节的压力即传感器15的值做比较来产生PWM信号。
可把PID模块(比例，积分，微分)包含在电子单元20内，以根据设定值和被调节的压力的比较来产生PWM信号。
在另外的实施例中，电磁阀12是螺线管阀。更准确地说，在优选的实施例中，电磁阀12是具有可变占空比的双位置开关螺线管阀。这样的阀特别适合由CPU20传送的PWM信号驱动。该阀也可为压电阀。在按照本发明的供应电路的第一实施方式中，阀12被提供在供应管路上，并直接打开和切断呼吸气体的供应。更准确地说，在图1的说明中，阀12被提供在盒5中的节点11和连接套8之间。
本发明的第一种实施方式特别适合于利用调节设备12局部地驱动一组面具。每一组面具4连接到它自己的调节设备。这就保证了如果因某些原因一组面具出现故障，其不会影响到继续供应呼吸气体的其他组面具。
在第一实施方式中，由于电磁阀12位于供应管路上，所以电磁阀12直接驱动可吸入气体的供应。
调节装置或压力传感器15最好固定在靠近这些面具组处。由于位置靠近，可以知道在供应管路上在每个面具和调节设备、或压力传感器之间的压力损失是可以忽略的位置。
按照本发明的供应电路的第二实施方式描述于图2中。除非另外写出，同样的数字指代同样部件。
调节设备包括在将增压可吸入气源(没有示出)连接到位于例如如前面实施例所描述的外罩5内的多个呼吸面具9的供应管路2上提供的流量放大器30。流量放大器30进一步包含如环形活塞的活塞32，承受环境压力和在活塞腔34内的压力之间的压力差。如具体为螺线管阀的电磁阀12通过管122连接活塞腔34至增压呼吸气源。腔34也可通过管123连接到座舱的环境压力。
电磁阀12由此改变腔34内的压力，使得活塞32在供应管路是开的(活塞远离供应管路2内截面)的第一位置和供应管路是关闭(活塞被推到靠近供应管路2内截面)的第二位置之间移动。活塞32响应于双位置开/关螺线管阀12的出口压力移动，该阀的入口连接到增压呼吸气源。
当活塞腔34连接到座舱环境压力、即螺线管阀关闭并且腔34内的压力因管123被维持到座舱压力时，则弹簧38保持活塞32在离开关闭供应管路2的位置。一旦螺线管阀12打开，则腔34通过管122连接到增压呼吸气源。可以使管123具有窄的截面，以使得该截面不足以降低当螺线管阀12打开时腔34内的压力。
电磁阀12由发送PWD信号的CPU20来控制，该PWD信号可由提供在飞行器座舱内的第一压力传感器25和/或如上述的由提供在调节设备下游的第二压力传感器15来产生。
本发明的第二实施方式因为流量放大器30缘故而能够通过调节设备驱动大量面具。
在第二实施方式中，因对可吸入气体的需求更大并且沿供应管路3的压力损失更大，所以需要流量放大器30。可吸入气体的供应被阀12根据阀12导向活塞的结果间接驱动。
本发明能够控制供应给面具的可吸入气体的量。调节装置顺序的开和关周期引起在调节装置下游的可吸入气体的受控平均流量或“综合”流量。平均流量产生由压力传感器15测出的压力P。必须根据座舱高度以设定值的压力将可吸入气体提供给面具。PWM信号由电子单元产生，控制调节装置去以设定值的压力传送所述可吸入气体。
可基于反馈环和设定值改变个脉冲之间的时间和/或每个脉冲的长度，以保证提供给面具的可吸入气体的正确流量。
按照本发明的呼吸气体供应电路特别适合于与如从US2003，101,997获知的再呼吸袋相关联。这样的文献公开了使飞机的乘客不受高海拔飞机座舱的降压影响的呼吸面具，该面具被提供在包含供应控制单元的呼吸供应电路上，该呼吸供应电路在底压下向呼吸气源的主管提供可调的连续流速。该面具进一步通过柔性节气袋连接到所述主管。此外，柔性再呼吸袋通过使气体从面具自由进入柔性呼吸袋并在一个所述戴面具的乘客开始呼吸之后延缓对所述柔性呼吸袋的再呼吸的装置连接到所述每一个面具。再呼吸袋在膨胀时有优选的容量，使得其只能够储存由戴面具的乘客每次呼气所呼出的气体的开始部分。US2003,101,997中的控制单元进一步具有根据面具戴用者所处的环境压力调节传送到所述主管的额外氧气的流速的装置，以便将所述流速限制为在无再呼吸时所需流速的几分之一。

Claims (9)

1、一种用于运送乘客的飞行器的呼吸气体供应电路，包括
增压可吸入气源(R1，R2)和供应管路(2，3)，所述电路进一步包括在所述供应管路上的用来控制给所述乘客的可吸入气体供应的调节设备(12，30)，
其中所述调节设备进一步包括由电子单元(20)提供的脉冲宽度调制信号控制的电磁阀(12)。
2、根据在先权利要求所述的电路，其中所述电磁阀是螺线管阀(12)。
3、根据在先权利要求1或2之一所述的电路，其中所述螺线管阀为具有可变占空比的双位置开/关螺线管阀(12)。
4、根据在先权利要求之一所述的电路，进一步包括在所述飞行器的座舱内提供的第一压力传感器(25)，以提供第一压力信号给所述电子单元来产生控制所述电磁阀的设定值。
5、根据在先权利要求之一所述的电路，其中在所述调节设备下游的供应管路上提供第二压力传感器(15)，以将对应于被调节的压力的第二压力信号提供给所述电子单元。
6、根据权利要求4和5所述的电路，其中所述电子单元比较所述设定值和所述被调节的压力以产生所述脉冲宽度调制信号。
7、根据权利要求6所述的电路，其中所述电子设备包括用来产生所述脉冲宽度调制信号的PID模块。
8、根据在先权利要求3到7之一所述的电路，其中所述电磁阀被提供在所述供应管路上，以根据所述电子单元提供的脉冲宽度调制信号对开启或关闭可吸入气体的供应进行切换。
9、根据在先权利要求3到7之一所述的电路，其中所述螺线管阀的入口连接到所述增压呼吸气源，所述电路进一步包括在所述供应管路是打开的第一位置和所述供应管路是关闭的第二位置之间移动的活塞(32)，所述活塞响应于所述双位置开/关螺线管阀的出口压力而移动。
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