CN101426556A

CN101426556A - 提供对缺氧的保护的呼吸装置以及安装

Info

Publication number: CN101426556A
Application number: CNA2006800542920A
Authority: CN
Inventors: 塞芙琳娜·奥博内
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 2006-04-20
Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2009-05-06
Also published as: ES2331534T3; CA2649365A1; EP2007481B1; EP2007481A1; DE602006008833D1; WO2007121771A1; JP2009534060A; ATE440643T1; US20090145436A1; BRPI0621647A2

Abstract

本发明涉及一种用于飞机乘务员的呼吸装置，包括至少一个呼吸面罩(10)，该呼吸面罩设有调节器(12)和用于快速穿戴所述面罩的可充气气动吊带(14)，所述调节器通过第一供给线连接到呼吸气体源(30)，所述呼吸转置还包括第一缓冲高压间(134)和压缩装置(50)，第一缓冲高压间(134)具有连接到所述气动吊带、利用压缩气体给所述吊带充气的出口，压缩装置(50)将所述压缩气体释放到所述第一缓冲高压间。本发明还涉及填充第一缓冲高压间的方法。

Description

提供对缺氧的保护的呼吸装置以及安装

技术领域

本发明涉及使飞机的乘务员、尤其是技术飞行人员免于与高海拔降压和/或座舱内出现烟雾相关的危险、或在降压事故后飞机转移到其不同高度时会出现的危险的呼吸装置。

背景技术

目前，每个班机飞行员都有一个呼吸装置，该呼吸装置包括安装有与呼吸气体源连接的供需调节器的面罩。航空规章要求在不到5秒钟之内能够将面罩就位并向其佩戴者提供氧气。现在，通过利用具有能够充气和放气的气动吊带(harness)的面罩通常能够达到这种结果，例如在文献FR-A-1 506 342、FR-A-2784 900、EP-A-0 628 325以及U.S.Pat.Nos.5,503,147，5,590,102和5,623,923所描述的各种面罩之一。充气的吊带使面罩可快速地戴在机组人员的头上。戴上面罩后将面罩放气使得面罩牢固地密封贴合在佩戴者的脸上。

加压的气体源必须能够在足够给吊带充气和供给面罩的调节器的压强下立即释放氧气或富氧空气。

在运送乘客的“飞机”上，氧气的必要供给需要非常大的重量。为了减少这种重量，氧气供应可以由机载氧发生器来代替，例如机一组载氧发生器系统(OBOGS)。然而，这种发生器只有在从供应氧气的命令起延迟一段时间后才供应高富氧的空气。另外，OBOGS的输出压强取决于发动机的转动速度，并且供应的空气的富氧程度是变化的。最初可获得的压强可能是非常低的，不能使所述快速戴上的吊带充气。最初的富氧程度也可能不足以对于缺氧进行保护。用于供应富氧空气的公用缓冲罐置于OBOGS的出口处，但是这种解决方案太不完美了，尤其是因为可获得的压强不足以使吊带充气，这是因为吊带需要至少2巴来充气。此外，氧气输送管的存在导致进一步的延迟，以及压强损失。

在同一个申请人的美国专利No.6,923,193 B2中描述了一种解决方案。如图1中所示，所公开的呼吸装置由呼吸电路构成，该呼吸电路包括单独的缓冲高压间34，其设置在到乘务员面罩10的供给线上，位于OBOGS 30和面罩的调节器12之间。该呼吸电路还包括设置在发生器30和高压间34之间的单向止回阀36。该系统还包括阀装置38，用于阻止缓冲器的最初充气，直到从OBOGS释放氧含量和足够的压强。面罩10可储存在设有两个折板门18、20的盒16中。盒16带有的阀22设置在连接到调节器12的软管26和连接到高压间34的供给管24之间。

在操作的稳定状态条件下，供给管24从发生器30接收高富氧空气。在刚起飞后，这种系统实际上使用飞机发动机的全操作功率。由于在该阶段由OBOGS产生的富氧空气的压强是很高的，所以缓冲高压间因单向止回阀36和阀装置38的缘故而在足够的压强下被充满富氧空气，随后在需要时给头部吊带充气。

作为一般的规则，OBOGS输送可根据发动机速度变化的压强。对于OBOGS，输送的压强可在0.5巴到3巴范围或更大范围内变化。如果当发动机在全功率下爬升时达到的最大压强可超过给吊带充气所需的压强，则只有在有限的一段时间内可以得到这种压强。

乘务员可以在特定的飞行阶段需要戴上面罩，例如在超过了给定的巡航高度时。此外，在飞行期间，乘务员频繁地进行几个摘除和戴上面罩的周期，以离开座舱等。由于起飞过程是OBOGS在足够高的压强下释放空气以给吊带充气的唯一阶段，在飞行期间面罩的几次使用将导致高压间将其高压容量注入吊带，如果氧气也释放到面罩，则历经第一呼吸周期。在几个摘除/戴上周期之后，由于发动机不再工作在全功率状态，在飞行期间OBOGS仅能释放低压富氧空气，不可能使吊带充气。

此外，当氧气源是低压源时，现有的技术方案不能满足给吊带充气的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的、具有供氧和面罩的呼吸装置，面罩具有气动吊带。更具体的目的是提供一种适于大容量班机的装置，这种大容量班机为乘务员和乘客集中供氧。更特殊的目的是提供一种在飞行期间保证呼吸气体供应并确保多次快速穿戴的装置。

为此，这里提供了根据权利要求1的呼吸装置和根据权利要求10的方法。

当使用OBOGS、或更普通的呼吸气体源时，优选地使用具有专门用来给吊带充气的缓冲高压间的单独的充气电路，由于具有压缩装置，在飞行期间能够重新对缓冲高压间进行充气。如美国专利No.6,923,193 B2中所述，无论呼吸装置是否设有第二缓冲高压间来存储富氧空气，都设置独立的电路来给吊带充气，不会对呼吸电路增加限制。因此在飞行期间的任何时间，第一独立缓冲高压间都能够重新充满压缩空气，允许多次戴上面罩。

实际上，用于存储3至5公升压缩空气的高压间足够用了。为了充气的目的，当前的面罩吊带通常需要约2至2.5巴的压强和约1公升的容积。

本发明使得有可能将高压间充满在飞行期间可多次给吊带充气的压缩空气。人们不必只依赖于能够仅能够充满一次的高压间，即当OBOGS输出压强高于2至2.5巴时。

高压间可合并入面罩存储盒。然后高压间直接连接到供给面罩的吊带的软管。这种构造仅需要少量增加盒的尺寸，例如在文献美国专利No.6,039,045或No.6,923,193 B2中所描述的。本发明也涉及一种如权利要求10所述的将单独的缓冲高压间重新充满压缩空气的方法。

附图说明

基于对特定实施例的以下描述的理解，上述特征以及其他特征将得到更好的理解，特定实施例是作为非限制性示例。该描述参照附图。

图1是具有全脸面罩的已知呼吸装置的简明视图，并示出了在存储盒外面的面罩；

图2是构成本发明特定实施例的具有全脸面罩的呼吸装置的简明视图，并示出了在存储盒外面的面罩；以及

图3示出了根据本发明的没有设置存储盒的装置的第二实施例。

具体实施例

在以下的描述中，呼吸气体源被示为包含OBOGS组的发生器，但不局限于包含OBOGS组的发生器。源的其他示例可以是低压呼吸气体容器或瓶。

如图2所示的装置包括具有调节器12和气动吊带14的呼吸面罩10，调节器10能够利用周围空气进行稀释，气动吊带14可尤其由上述专利申请中所描述的多种类型中的任一种构成。调节器12可以是例如供需调节器或任何其他类型的调节器。

当不在使用状态时，面罩和吊带存储在设有双折板门18、20的盒16中。该盒的外壳带有的阀22设置在连接到面罩的调节器的软管226和位于盒16内的供给管224之间。设置阀22以便当面罩10的使用者将面罩从盒中拉出并且折板18和20打开时，允许软管226与管224连通。在附加的实施例中，盒也可带有用于在调节器的不同操作模式之间进行选择的开关，即，稀释(仅提供对缺氧的保护)或不稀释(用于提供对烟雾或在非常高的海拔处的保护)。在另一个实施例中，确保这些功能的开关可设置在面罩上。

在操作的稳定条件下，管224从发生器30接收高富氧空气，发生器30通常由具有交替的吸收和释放周期的OBOGS组构成。图1示出了两个OBOGS。相同的单一发生器供给大量面罩。例如每个OBOGS包括分子筛。这种OBOGS是可以从市场上获得的，例如，利用如美国专利No.4,561,865以及这里引用的现有技术所描述的配置。

在图2中所示的本发明的实施例中，供给线提供在存储盒和发生器30的出气歧管32之间的连接。歧管32允许将来自发生器30的富氧空气分配到乘务员面罩和乘客面罩。通过连接在歧管32和乘务员面罩中的任一个或多个之间的特定供给线来允许分配到乘务员面罩。通过与前述供给线不同的供给线来允许分配到乘客面罩，这是因为乘客面罩适用不同的规格，例如，需要不可充气的吊带。

软管226、阀22、供给管224以及到歧管32的供给线是将面罩连接到富氧空气、即呼吸气体源的呼吸电路的一部分。

如图2所示，根据本发明的呼吸装置还包括：

——第一缓冲高压间134，具有连接到面罩10、更具体的是连接到调节器12的出口，用于供给吊带14压缩气体，

——压缩机50，用于将压缩气体释放到第一缓冲高压间134。

因此，在根据本发明的呼吸装置中，设置了具有缓冲高压间134和压缩装置50的单独的气体电路、即吊带充气电路来给吊带充气。由于存在将气动吊带14连接到第一缓冲高压间的特定供给线，可达到这个目的。

本发明允许在整个飞行期间依赖于充满处于足够给吊带14充气的压强下的压缩气体的专用罐。

压缩机50确保填充第一缓冲高压间134到足够用于给吊带14充气的压强。

在优选的实施例中，单向止回阀136可设置在压缩机50和第一缓冲高压间134之间。止回阀136准许在缓冲高压间134中保持处于足够给吊带充气的压强下的空气的体积，即使是在压缩机50不工作期间。

缓冲高压间134可通过特定的供给线连接到吊带14，该特定的供给线包括：

——软管126，其直接连接到吊带14，或通过面罩10间接连接到吊带14，以及

——供给管124，其设置在盒16内部，并将高压间134连接到柔软管126。

盒的外壳带有的、类似于前述阀22的阀可设置在软管126和供给管124之间。设置这种阀以便当面罩10的使用者将面罩从盒中拉出并且折板18和20打开时，允许软管126与管124连通。这种阀不是必须的，因为只要面罩的使用者没有按下设置在所述面罩上的按钮以给吊带14充气，压缩气体就保留在管124和软管126之内。

供给到压缩机50的气体可来自不同的源。压缩机50可包括开向飞机中周围空气的入口51，如图1所示，以使得压缩的周围空气能够供应到缓冲高压间134。

另一中提供空气到压缩机50的方法是通过将来自一个或多个飞机发动机的压缩机的空气、即供给OBOGS的相同空气供给到压缩机入口。

来自这些源中的任一个的气体往往是非常潮湿的。可供选择的办法是供给压缩机50干燥气体。

在本发明的可选实施例中，压缩机50可包括例如通过如图2所示的供给线52连接到呼吸气体源30的出口的入口，其中供给线52将位于供给线上的压缩机50连接到面罩10下游的歧管32。可提供其他连接装置，以将压缩机50连接到呼吸气体源的出口，或连接到源30下游的存储罐46。因此压缩的富氧空气可供应到第一缓冲高压间134。这种空气比上述的空气源干燥，从而减少了与潮湿有关的任何问题。

由于几次连续的面罩穿戴将使得第一缓冲高压间134排空其压缩气体，在根据本发明的呼吸装置的优选实施中，当第一缓冲高压间的压强P下降至低于第一给定值P₁时，启动压缩机50，而当其压强增加至高于第二给定值P₂时，关闭压缩机50。随着吊带14的连续的充气/放气循环，由于缓冲器消耗其压缩空气，缓冲高压间134中的压强水平将降低。然后需要压缩空气用于吊带的下次使用。当高压间134内的压强下降至低于P₁时，启动压缩机50，其中P₁在[2.0，2.5]巴范围内或更高，以确保适当的吊带充气。

然后第一缓冲高压间被填充至足够用于给吊带14充气的压强。

为了避免高压间134内的压强过大，以及减小其尺寸，当P超过P₂，例如为5至6巴，或超过允许几次连续的穿戴而不需要太长时间达到、或对于压缩机太大了的压强水平的时候，可切断压缩机。

为了测量缓冲高压间的压强，压强传感器44可设置在第一缓冲高压间134上，其读数被传送到压缩机和/或被传送到驱动所述压缩机的电子控制模块。

在可选的实施例中，为了启动或关闭压缩装置50，第一压强开关(未示出)可设置在第一缓冲高压间134中，用于当所述高压间内的压强P下降至低于P₁时，启动压缩装置50。然后设置第二压强开关(未示出)，以当所述压强P增加至高于P₂时，关闭压缩装置50。

如图2中所示，前述呼吸电路可包括第二缓冲高压间234，其设置在歧管32和乘务员面罩10之间的供给线上，如在US 6,923,193 B2中所述。第二缓冲高压间234至少具有连接到面罩的出口，用于通过管224和供给线226来供给调节器12。

在根据本发明的装置的附加实施例中，控制阀(通常为电磁阀)38设置在单向止回阀236上游的供给线上，以控制供给到高压间234的氧气含量。

在如图2所示的实施例中，存储盒设有第一缓冲高压间134和第二缓冲高压间234。在不同的实施例中，缓冲高压间134可设置在与存储盒16分开的不同位置中。

在图3所示的变型实施例中，面罩10设计为不是存储在面罩盒中。根据本发明的呼吸装置包括第一缓冲高压间134和压缩机50，其中第一缓冲高压间134具有连接到面罩10、更具体的是连接到吊带14的出口，用于供给所述吊带压缩空气，压缩机50用于将压缩空气释放到第一缓冲高压间134。

由于直接连接到吊带14、或通过面罩10间接连接到吊带14的软管126，缓冲高压间134可连接到吊带14。如同第一实施例，压缩机50可从飞机中的周围空气、由一个或多个飞机发动机的压缩机产生的空气或来自呼吸气体源的气体获得其输入气体，例如，从图3中虚线所示的连接到歧管32或直接连接到源出口的供给线52。

在优选的实施例中，设置压强传感器44以测量高压间电压P，并允许压缩机50启动(如果P下降至低于P₁)或关闭(如果P增加至高于P₂)，如在第一实施例中所述。如上所述，压强开关可设置在压强传感器44的平面中。

至于呼吸电路，面罩10通过软管226直接连接到歧管32或连接到单独的高压间234。在高压间234和歧管32之间的连接包括单向止回阀36。

也可设置电磁阀38并将其连接到控制模块40，当由气体分析器42测量的氧气含量超过确定的值时，控制模块40将歧管32与止回阀36连通。

根据本发明的呼吸装置允许在整个飞行期间几次穿戴面罩。压缩装置50允许在足够高的压强下将高压间重新充满气体，以再次给面罩的吊带充气。由于因充气电路和呼吸电路是分开的缘故而没有与调节器连接的充气电路，所以可达到这个目标。

压缩装置50可以是压缩机。这种压缩装置可以是具有线性电机类型的压缩机。该电机包括可滑动地安装在汽缸中的移动活塞，该移动活塞由电磁铁吸引而由弹簧推开。压缩机的进气孔连接到周围空气，连接到由一个或多个飞机发动机的压缩机产生的空气，或连接到呼吸气体源30。当设有单向止回阀时，压缩机的排气孔就连接到单向止回阀36，否则就直接连接到高压间134。其他类型的压缩机可以是但不限于水力压缩机、电磁式压缩机、容积式压缩机。

在压缩机50是所有或一组乘务员面罩公用的情况下，可共用压缩机50来用压缩气体填充几个缓冲高压间。也可设想用大的高压间134来供给几个面罩吊带，其压强由足够大以支持给多个吊带充气的独立压缩机来控制。

对于本领域的技术人员，多个可能的实施例将是直接显而易见的。例如在两个飞行员之间共享增大容量的同一高压间。

在优选的实施例中，第一缓冲高压间以及压缩装置可位于邻近面罩处，当设有存储盒时，则存储盒例如位于飞机的座舱内。

Claims

1、一种用于飞机乘务员的呼吸装置，包括至少一个呼吸面罩(10)，该呼吸面罩设有调节器(12)和用于快速穿戴所述面罩的可充气气动吊带(14)，所述调节器通过第一供给线(224、226)连接到呼吸气体源(30)，所述呼吸装置还包括：

——第一缓冲高压间(134)，具有连接到所述气动吊带的出口，用于利用压缩气体给所述吊带充气，

——压缩装置(50)，用于将所述压缩气体释放到所述第一缓冲高压间。

2、根据上述权利要求所述的呼吸装置，其特征在于，所述气动吊带通过与第一供给线不同的第二供给线(124、126)连接到所述第一缓冲高压间。

3、根据上述权利要求中任一项所述的呼吸装置，其特征在于，还包括设置在第一缓冲高压间和压缩装置之间的单向止回阀(136)。

4、根据上述权利要求中任一项所述的呼吸装置，其特征在于，压缩装置包括开向飞机中周围空气的入口，以使得压缩的周围空气能够供应到第一缓冲高压间。

5、根据权利要求1-3中任一项所述的呼吸装置，其特征在于，压缩装置包括连接到呼吸气体源的出口的入口，以使得压缩的呼吸气体能够供应到第一缓冲高压间。

6、根据权利要求1-3中任一项所述的呼吸装置，其特征在于，压缩装置包括被供给由一个或多个飞机发动机的压缩机产生的空气的入口，以使得压缩的空气能够供应到第一缓冲高压间。

7、根据上述权利要求中任一项所述的呼吸装置，其特征在于，当第一缓冲高压间的压强下降至低于第一给定值(P₁)时，启动压缩装置，而当第一缓冲高压间的压强增加至高于第二给定值(P₂)时，关闭压缩装置。

8、根据权利要求7所述的呼吸装置，其特征在于，还包括压强传感器，其设置在第一缓冲高压间上，以测量所述第一缓冲高压间的压强，当所测量的压强下降至低于第一给定值(P₁)时，启动压缩装置，而当所测量的压强增加至高于第二给定值(P₂)时，关闭压缩装置。

9、根据权利要求7所述的呼吸装置，其特征在于，还包括第一压强开关，用于当所述高压间内的压强下降至低于第一给定值时，启动压缩装置，以及第二压强开关，用于当所述高压间内的压强增加至高于第二给定值时，关闭压缩装置。

10、一种用压缩气体重新充满缓冲高压间的方法，所述缓冲高压间包含在用于飞机乘务员的呼吸装置内，所述装置包括：

——至少一个呼吸面罩(10)，该呼吸面罩设有供需调节器(12)和可用所述缓冲高压间内的压缩空气来充气的、用于快速穿戴所述面罩的气动吊带(14)，

——连接到所述面罩的呼吸气体源(30)，

——压缩装置(50)，用于将所述压缩空气释放到所述高压间，其中当缓冲高压间的压强下降至低于第一给定值(P₁)时，启动压缩装置，而当缓冲高压间的压强增加至高于第二给定值(P₂)时，关闭压缩装置。