CN103656904B - 带有多功能空气活门的电子式氧气调节器 - Google Patents
带有多功能空气活门的电子式氧气调节器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种带有多功能空气活门的电子式氧气调节器，包括壳体（1）、控制电路（9）、座舱压力传感器（10）、出口压力传感器（8）、肺式活门板（13）、直线电机（11）和空气活门（3），氧气入口（1a）与空气活门（3）之间设有三通微型电磁阀（2），三通微型电磁阀（2）与控制电路（9）连接，三通微型电磁阀（2）上设有常开的第一通道（2a）、常开的第二通道（2b）和常闭的第三通道（2c）。本发明利用三通微型电磁阀的不同气路通路，可将空气活门和迅速减压活门组合成一个多功能空气活门，同时实现防窒息和迅速减压防护的功能，进一步简化电子式氧气调节器的结构，降低产品体积和重量，并且故障率低，便于维护。
Description
技术领域
本发明涉及航空个体防护装备，更具体地说，涉及一种带有多功能空气活门的电子式氧气调节器。
背景技术
目前国内外的机械式氧气调节器在结构上同时包括一个空气活门和一个迅速减压活门，分别起到防窒息和迅速减压防护的作用，电子式氧气调节器也基本延用了这一形式，使氧气调节器的结构比较复杂，产品体积和重量无法进一步降低。因此，研究开发了一种带有多功能空气活门的电子式氧气调节器，它基于电子式氧气调节器自身已具有的座舱压力传感器和控制电路，采用一个三通微型电磁阀，利用三通微型电磁阀的不同气路通路，可将空气活门和迅速减压活门组合成一个多功能空气活门，同时实现防窒息和迅速减压防护的功能，进一步简化电子式氧气调节器的结构，降低产品体积和重量。
目前一种电子式氧气调节器的结构原理参见图1，它包括壳体1'，在壳体1'上安装有空气活门2'、安全活门板5'、安全活门弹簧6'、迅速减压活门8'、出口压力传感器12'、控制电路13'、座舱压力传感器14'、直线电机15'、肺式活门弹簧16'和肺式活门板17'，在空气活门2'内有一个带膜片的活门板3'，在带膜片的活门板3'与壳体1'之间有一个弹簧4'，在迅速减压活门8'内有一个限流孔7'、带膜片的活门板9'、弹簧10'和活门板11'，带膜片的活门板9'与活门板11'之间通过螺纹连接。
这种电子式氧气调节器的工作原理是：当壳体1'的氧气入口1a'处无氧气输入时，带膜片的活门板3'在弹簧4'的作用下离开壳体1'，壳体1'内的1d'腔与调节器的1b'出口连通，飞行员可经此通路呼吸空气。当壳体1'的氧气入口1a'处有氧气输入时，氧气会经壳体1'与空气活门2'之间的通路2a'进入空气活门2'的下腔内，在氧气压力作用下，带膜片的活门板3'克服弹簧4'的弹力压住壳体1'上的活门座，壳体1'内的1d'腔与调节器的1b'出口断开，飞行员无法再通过此通路呼吸空气。此时调节器通过出口压力传感器12'监测调节器的出口压力，座舱压力传感器14'监测调节器所处的座舱压力，控制电路13'根据出口压力传感器12'和座舱压力传感器14'测量的信号以及事先预定的控制程序，控制直线电机15'带动肺式活门板17'克服肺式活门弹簧16'的弹力打开和关闭，实现调节器的肺式供氧、安全余压和高空加压供氧功能。在正常飞行时，座舱压力传感器14'实时监测座舱压力的变化情况，并将采集到的压力信号传输给控制电路13'，由控制电路13'计算出座舱压力的变化率并与设定阈值比较，当座舱压力变化率超过设定阈值时，即认为座舱发生了迅速减压。当飞机座舱未发生迅速减压时，带膜片的活门板7'在弹簧8'的作用下带动活门板9'压在迅速减压活门6'的活门座上，此时壳体1'内的1d'腔与调节器的1c'出口断开。当飞机座舱发生迅速减压时，即控制电路13'监测到座舱压力变化率超过设定阈值时，控制电路13'首先控制直线电机15'带动肺式活门板17'关闭，同时，迅速减压活门8'的8a'腔内的空气迅速发生膨胀，并向上推动带膜片的活门板9'克服弹簧10'的弹力，带动活门板11'离开迅速减压活门8'的活门座，此时壳体1'内的1e'腔与调节器的1d'出口连通，1e'腔内膨胀的气体经此通道排出调节器，实现1e'腔的卸压；同时，迅速减压活门8'的8a'腔内迅速膨胀的空气经限流孔7'和调节器的1d'出口缓慢排出调节器，（1.3～2.5）秒后，8a'腔内膨胀的空气全部排出，带膜片的活门板9'在弹簧10'的作用下带动活门板11'压在迅速减压活门8'的活门座上，此时壳体1'内的1e'腔与调节器的1d'出口断开。同时控制电路13'根据出口压力传感器12'和座舱压力传感器14'测量的信号以及事先预定的控制程序，控制直线电机15'带动肺式活门板17'克服肺式活门弹簧16'的弹力打开，重新对飞行员进行加压供氧。当1e'腔内的压力超过调节器的最大输出压力时，安全活门板5'在1e'腔气体的压力作用下克服安全活门弹簧6'的弹簧打开，从而将1e'腔的压力控制在最大输出压力之内。
这种电子式氧气调节器的缺点是：空气活门与迅速减压活门各自独立存在，其功能无法交联，使氧气调节器的结构比较复杂，容易产生故障，产品体积和重量无法进一步降低，不能满足电子式氧气调节器的小型化要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种带有多功能空气活门的电子式氧气调节器，其结构简单、体积重量小。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种带有多功能空气活门的电子式氧气调节器，包括壳体、控制电路、座舱压力传感器、出口压力传感器、肺式活门板、直线电机和空气活门，所述座舱压力传感器、出口压力传感器和直线电机与所述控制电路连接，所述壳体上设有氧气入口、出气口和空气通道，所述肺式活门板与所述壳体之间设有肺式活门弹簧，所述空气活门上设有带膜片的活门板，所述带膜片的活门板与壳体之间设有活门板弹簧，所述氧气入口与空气活门之间设有三通微型电磁阀，所述三通微型电磁阀与所述控制电路连接，所述三通微型电磁阀上设有常开的第一通道、常开的第二通道和常闭的第三通道；
当所述氧气入口没有氧气输入时，所述带膜片的活门板在活门板弹簧的作用力下打开，所述空气通道与所述出气口连通；
当所述氧气入口有氧气输入时，所述第一通道和第二通道开启，所述带膜片的活门板关闭，所述空气通道与所述出气口断开，通过所述出口压力传感器监测调节器的出口压力，所述座舱压力传感器监测调节器所处的座舱压力，所述控制电路根据出口压力传感器和座舱压力传感器测量的信号控制直线电机带动肺式活门板克服肺式活门弹簧的弹力打开和关闭；
当座舱压力变化率超过设定阈值时，控制电路控制所述三通微型电磁阀的第二通道与第三通道打开，第一通道关闭，空气活门内的氧气经第二通道和第三通道排出，带膜片的活门板在活门板弹簧的作用下离开壳体，壳体内的空气腔与调节器的出气口连通，空气腔内膨胀的气体经过出气口排出。
上述方案中，所述壳体内还设有卸压口，所述卸压口与所述空气通道之间设有安全活门板，所述安全活门板与壳体之间设有安全活门弹簧。
实施本发明的带有多功能空气活门的电子式氧气调节器，具有以下有益效果：
本发明基于电子式氧气调节器自身已具有的座舱压力传感器和控制电路，采用一个三通微型电磁阀，利用三通微型电磁阀的不同气路通路，可将空气活门和迅速减压活门组合成一个多功能空气活门，同时实现防窒息和迅速减压防护的功能，进一步简化电子式氧气调节器的结构，降低产品体积和重量，并且故障率低，便于维护。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有电子式氧气调节器的结构示意图；
图2是本发明带有多功能空气活门的电子式氧气调节器的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图2所示，本发明的带有多功能空气活门的电子式氧气调节器包括壳体1、控制电路9、座舱压力传感器10、出口压力传感器8、肺式活门板13、直线电机11和空气活门3。座舱压力传感器10、出口压力传感器8和直线电机11与控制电路9连接。壳体1上设有氧气入口1a、出气口1b和空气通道1d，肺式活门板13与壳体1之间设有肺式活门弹簧12，空气活门3上设有带膜片的活门板4，带膜片的活门板4与壳体1之间设有活门板弹簧5，氧气入口1a与空气活门3之间设有三通微型电磁阀2，三通微型电磁阀2与控制电路9连接，三通微型电磁阀2上设有常开的第一通道2a、常开的第二通道2b和常闭的第三通道2c。
本发明的工作原理是：
当壳体1的氧气入口1a处无氧气输入时，带膜片的活门板4在活门板弹簧5的作用下离开壳体1，壳体1内的空气通道1d与调节器的出口1b连通，飞行员可经此通路呼吸空气。
当壳体1的氧气入口1a处有氧气输入时，氧气会经三通微型电磁阀2的第一通道2a口与第二通道2b口进入空气活门3的下腔内，在氧气压力作用下，带膜片的活门板4克服活门板弹簧5的弹力压住壳体1上的活门座，壳体1内的空气通道1d腔与调节器的出口1b断开，飞行员无法再通过此通路呼吸空气。此时调节器通过出口压力传感器8监测调节器的出口压力，座舱压力传感器10监测调节器所处的座舱压力，控制电路9根据出口压力传感器8和座舱压力传感器10测量的信号以及事先预定的控制程序，控制直线电机11带动肺式活门板13克服肺式活门弹簧12的弹力打开和关闭，实现调节器的肺式供氧、安全余压和高空加压供氧功能。
在正常飞行时，座舱压力传感器10实时监测座舱压力的变化情况，并将采集到的压力信号传输给控制电路9，由控制电路9计算出座舱压力的变化率并与设定阈值比较，当座舱压力变化率超过设定阈值时，即认为座舱发生了迅速减压。当飞机座舱发生迅速减压时，即控制电路9监测到座舱压力变化率超过设定阈值时，控制电路9迅速控制三通微型电磁阀2，将三通微型电磁阀2的第二通道2b口与第三通道2c口打开，第一通道2a口关闭，此时空气活门3下腔内的氧气经第二通道2b和第三通道2c口排出调节器，带膜片的活门板4在活门板弹簧5的作用下离开壳体1，壳体1内的空气通道1d腔与调节器的出口1b连通，空气通道1d腔内膨胀的气体经此通道排出调节器，实现空气通道1d腔的卸压。
1.3～2.5秒后，控制电路9再次控制三通微型电磁阀2，将三通微型电磁阀2的第一通道2a口与第二通道2b口打开，第三通道2c口关闭，壳体1的氧气入口1a处的氧气经三通微型电磁阀2的第一通道2a口与第二通道2b口进入空气活门3的下腔内，在氧气压力作用下，带膜片的活门板4克服活门板弹簧5的弹力压住壳体1上的活门座，壳体1内的空气通道1d与调节器的出口1b断开。同时控制电路9根据出口压力传感器8和座舱压力传感器10测量的信号以及事先预定的控制程序，控制直线电机11带动肺式活门板13克服肺式活门弹簧12的弹力打开，重新对飞行员进行加压供氧。
进一步的，壳体1内还设有卸压口1c，卸压口1c与空气通道1d之间设有安全活门板7，安全活门板7与壳体1之间设有安全活门弹簧6。当空气通道1d腔内的压力超过调节器的最大输出压力时，安全活门板7在空气通道1d腔气体的压力作用下克服安全活门弹簧6的弹簧打开，从而将空气通道1d腔的压力控制在最大输出压力之内。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (2)
1.一种带有多功能空气活门的电子式氧气调节器，包括壳体（1）、控制电路（9）、座舱压力传感器（10）、出口压力传感器（8）、肺式活门板（13）、直线电机（11）和空气活门（3），所述座舱压力传感器（10）、出口压力传感器（8）和直线电机（11）与所述控制电路（9）连接，所述壳体（1）上设有氧气入口（1a）、出气口（1b）和空气通道（1d），所述肺式活门板（13）与所述壳体（1）之间设有肺式活门弹簧（12），所述空气活门（3）上设有带膜片的活门板（4），所述带膜片的活门板（4）与壳体（1）之间设有活门板弹簧（5），其特征在于，所述氧气入口（1a）与空气活门（3）之间设有三通微型电磁阀（2），所述三通微型电磁阀（2）与所述控制电路（9）连接，所述三通微型电磁阀（2）上设有常开的第一通道（2a）、常开的第二通道（2b）和常闭的第三通道（2c）；
当所述氧气入口（1a）没有氧气输入时，所述带膜片的活门板（4）在活门板弹簧（5）的作用力下打开，所述空气通道（1d）与所述出气口（1b）连通；
当所述氧气入口（1a）有氧气输入时，所述第一通道（2a）和第二通道（2b）开启，所述带膜片的活门板（4）关闭，所述空气通道（1d）与所述出气口（1b）断开，通过所述出口压力传感器（8）监测调节器的出口压力，所述座舱压力传感器（10）监测调节器所处的座舱压力，所述控制电路（9）根据出口压力传感器（8）和座舱压力传感器（10）测量的信号控制直线电机（11）带动肺式活门板（13）克服肺式活门弹簧（12）的弹力打开和关闭；
当座舱压力变化率超过设定阈值时，控制电路（9）控制所述三通微型电磁阀（2）的第二通道（2b）与第三通道（2c）打开，第一通道（2a）关闭，空气活门（3）内的氧气经第二通道（2b）和第三通道（2c）排出，带膜片的活门板（4）在活门板弹簧（5）的作用下离开壳体（1），壳体（1）内的空气腔与调节器的出气口（1b）连通，空气腔内膨胀的气体经过出气口（1b）排出。
2.根据权利要求1所述的带有多功能空气活门的电子式氧气调节器，其特征在于，所述壳体（1）内还设有卸压口（1c），所述卸压口（1c）与所述空气通道（1d）之间设有安全活门板（7），所述安全活门板（7）与壳体（1）之间设有安全活门弹簧（6）。
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