CN104248802B - 具有快速释放盒的航空器氧气应急装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于航空器乘员的应急供氧装置，其包括容器，其中氧气面罩放置在所述容器内部，可释放的罩盖和包括闩锁的闩锁机构，所述闩锁锁住所述罩盖。根据本发明，所述闩锁机构包括永磁体，其与可磁化的元件相互作用并在所述可磁化的元件上施加磁吸持力，从而在锁定位置上固定所述闩锁，其中邻近永磁体放置螺线管，所述螺线管与控制单元连接，所述控制单元适合于接收开启信号并提供流过所述螺线管的电流以响应该开启信号，其中配置和设计所述螺线管的尺寸，使得流过所述螺线管的电流将所述磁吸持力降低至在开启位置上将闩锁释放的水平。

Description

具有快速释放盒的航空器氧气应急装置

技术领域

本发明涉及一种用于航空器乘员的应急供氧装置，其包括氧气源、通过供氧管道与所述氧气源连接的氧气面罩、容器，其中所述氧气面罩设置在所述容器内部、可释放的罩盖，安装在所述容器上以便在所述罩盖的第一位置时关闭所述容器的开口并且在第二位置时开启所述开口、安装在所述容器上的闩锁机构，所述闩锁机构包括闩锁，其可从第一位置切换至第二位置，在所述第一位置中，所述闩锁将所述罩盖保持在关闭位置，在所述第二位置中，所述闩锁使罩盖自由地移动到开启位置。

背景技术

对于用于在高空运输乘员的任何航空器需要并规定了应急供氧装置，以容许在降压环境下将氧气供应至乘员。通常，这样的应急氧气装置包括像化学氧气发生器或加压氧气罐那样的氧气源，其通过由控制单元控制的阀连接至单个或多个氧气面罩。

在常规飞行条件下，氧气面罩通常存贮在乘员上方的舱顶隔间中。该舱顶隔间可以是上文中描述的容器或可能适合于采用其中储存有氧气面罩的分离的容器。在应急情况下，所述容器的罩盖开启并且氧气面罩从容器中掉下并提供给乘员。氧气面罩通过柔性软管或管道或类似物保持与所述容器内的氧气源连接，以将氧气从所述氧气源提供至氧气面罩，或者通过额外的线路或绳保持氧气面罩处于容器之下的预定水平。这样容许在应急情况下乘员容易抓住氧气面罩。

发明内容

对于该应急氧气供应装置的一般问题是在应急情况下从容器中安全释放氧气面罩。在可能阻止该安全释放的应急情况下可能会产生多个负面效果。例如，热或振动可以存在于客舱内并且可以因此影响罩盖与闩锁机构的机械交互作用。本发明的第一方面是提供一种应急氧气供应装置，其改进了氧气面罩从容器中释放的安全性和可靠性。

与安全释放相关的其它问题是在应急情况下的能量供应方面。然而在航空器上，存在许多冗余能量源，以确保即使在应急情况下的一定水平的能量供应，希望的是将应急情况下该能量消耗降低至最小值，从而不危及来源于所述能量源的航空器的重要飞行控制功能。进一步期望的是降低常规飞行状态下航空器上外部装置的总体能量消耗。本发明的第二方面是提供应急氧气供应装置，其在常规飞行状态和应急情况中在降低的能量消耗下供氧面罩的安全释放。

根据本发明，提供了根据简介部分的应急氧气供应装置，其中所述闩锁机构包括永磁体，其与可磁化元件相互作用并向所述可磁化元件上施加磁吸持力，从而将所述闩锁保持在第一位置上，其中邻近永磁体设置螺线管，所述螺线管与控制单元连接，所述控制单元适合于接收开启信号并响应于该开启信号提供流过螺线管的电流，其中配置所述螺线管并设计所述螺线管的尺寸，使得流过所述螺线管的电流将所述磁吸持力降低至在第二位置中将所述闩锁释放的水平。

根据本发明的闩锁机构包括将闩锁保持在第一位置中的永磁体，即将罩盖阻挡在关闭位置中的位置。通过使用永磁体，闩锁机构在该关闭位置中不消耗任何能量，因此在常规飞行条件下对于能量消耗是最优化的。

在应急情况下，邻近永磁体配置(例如围绕永磁体缠绕)的螺线管被供给电流。由此，降低或者甚至消除永磁体的吸持力，因此闩锁不再保持在第一位置中。供给螺线管的电流可以更小并且时间短，因为只需要的是将吸持力减小到使闩锁从第一位置朝向第二位置移动的水平，以容许罩盖开启。根据本发明的设计的主要优点是选择用很大的力预负荷闩锁，该力将闩锁从第一位置推动到第二位置。这一预负荷可通过罩盖和放在罩盖上的氧气面罩施加到闩锁上的重量来实施。该力通过永磁体的吸持力补偿和抵消。通过提供该预负荷，需要更小的电流以将吸持力降低至使闩锁从第一位置移动到第二位置的水平。由于磁力和距永磁体的距离之间的相互关系，闩锁一从第一位置中移出很小距离，永磁体的吸持力就明显下降。

优选的是可磁化元件直接与处于闩锁的第一位置中的永磁体接触，从而使吸持力在该可磁化元件和永磁体之间的零距离处最大化。在这种情况下，永磁体的吸持力在闩锁从第一位置到第二位置的较小的第一行程距离内明显下降，因此仅需要小和短的峰值电流来释放氧气面罩。

根据第一优选实施方案，所述永磁体和所述螺线管被保持在所述容器的壁上，且所述可磁化元件被固定至所述闩锁。该配置容许设计具有较轻的重量和质量惯性的闩锁，因此有助于通过其移动而快速释放闩锁。

另一优选的是所述闩锁被安装为相对于所述容器可旋转。这种闩锁相对于容器的可旋转安装可以理解为闩锁被安装在容器盖上或所述容器的壁上，所述容器适合于固定地安装至航空器的舱顶隔间。通过轴承、接头或类似物(其通过像轴或轴杆这样的设计元件限定旋转运动的几何轴)可以实现可旋转安装。而且，通过弹性安装(其中闩锁或所述闩锁的安装元件的形变容许旋转运动)可以实现闩锁的旋转安装。在这种弹性旋转安装中，可以不存在限定轴的特定元件，但是旋转运动由闩锁或安装元件的较小或较大区域的可逆弹性形变提供。

可以理解的是，可以设计闩锁的尺寸并以该方式设计闩锁，即可以存在在第一和第二位置之间的平移运动或任何其它几何运动，以代替旋转运动。

根据另一优选实施方案，所述闩锁包括与处于关闭位置中的罩盖的部分相互作用的凹槽或凸起，从而将所述罩盖保持在关闭位置中，所述凹槽或凸起被定位，以使得通过由罩盖施加在处于关闭位置的所述闩锁上的重力，来将开启力施加在所述闩锁上以推动所述闩锁进入第二位置，其中，所述吸持力克服所述重力将闩锁保持在所述第一位置。该优选实施方案可以优选地用于如果闩锁在第一位置中，则容许罩盖关闭，其中在将罩盖从开启位置移动到关闭位置后，所述闩锁因此将罩盖保持在关闭位置中。而且，闩锁可以这样设计，即其不能从容器的外部碰到，以确保不产生无意识的释放，或者闩锁的释放可以被任何限制闩锁从外部移动的组件所阻挡。

进一步优选的是，所述闩锁包括杆并且所述可磁化元件被安装至所述杆。该杆被理解为从真实或虚拟轴延伸的闩锁的分离元件或整体元件，该轴限定包括杆的闩锁的旋转运动。杆容许安全地将闩锁保持在第一位置中，并限定不同的固定和释放力以便在应急情况下提供罩盖的安全释放。

进一步优选的是，所述闩锁机构包括弹簧，其向所述杆施加弹簧力以推动所述杆进入第二位置，其中所述吸持力克服所述弹簧力将闩锁保持在所述第一位置中。通过提供这样的弹簧，闩锁从第一位置进入第二位置的运动被支撑，有助于在应急情况下即使在像由于热或冲击的结果产生剧烈振动或变形的条件下也可以安全释放闩锁。弹簧可以是螺旋弹簧(spiral spring)、盘簧、螺旋形弹簧(helical spring)或任何其它类型的弹簧，例如由聚合体或弹性体材料或类似物制成的可形变弹性元件。如上文实施方案所描述的，所述弹簧可以优选地作用在杆上。

进一步优选的是，根据本发明的供氧装置还包括由处于开启位置的罩盖或处于第二位置的闩锁驱动的开关，其中当所述开关被驱动时，所述开关中断流过所述螺线管的电流。该开关将确保流过所述螺线管的电流只被驱动短时间间隔，因此显著地降低在应急情况下供氧装置的能量消耗。开关可以优选地这样设置，即当闩锁一到达距第一位置一定距离时，其就中断流经螺线管的电流，其中，可磁化元件和永磁体之间的所述距离足以容许闩锁进一步移动到第二位置中，即使在螺线管再次不再提供电流之后永磁体的磁力完全存在。这样进一步减小了供给至螺线管的电流的时间间隔，因此将帮助降低应急情况下的能量消耗。

本发明的另一方面是向航空器乘员供氧的方法，其包括如下步骤：将氧气面罩储存在乘员座位上方的容器中，所述容器包括罩盖，其在关闭位置时将所述氧气面罩保持在所述容器中，其中所述罩盖通过处于第一位置中的闩锁而被保持在所述关闭位置中，通过将所述闩锁移动到第二位置中，从所述容器中释放所述氧气面罩，在所述第二位置中，所述罩盖不再被保持在所述关闭位置中而移动到开启位置中，其中通过由永磁体向安装在所述闩锁上的可磁化元件施加吸持力，将所述闩锁保持在所述第一位置中，并且通过向螺线管提供电流，由此降低或消除所述永磁体的吸持力，将所述闩锁移动到所述第二位置中。

该方法具体优选为使用如上文中描述的供氧装置实施，并且直接与根据本发明的该供氧装置的设计有关。可以理解的是，该方法的特定细节和功能直接与上文中描述的供氧装置的细节和功能有关，到目前为止参考该部分的描述。另外，可以理解的是，通过对应于上文中描述的作为所述装置优选实施方案的供氧装置的功能特性的方法步骤，可以进一步改进该方法。

附图说明

在下文中参考附图对本发明的优选实施方案进行描述。在附图中：

图1示出了本发明第一实施方案处于罩盖的关闭位置的示意性侧视图，

图2示出了根据图1的相同实施方案处于开启状态的视图，

图3示出了根据图1的本发明第二实施方案的视图，

图4-6示出了根据图1的本发明第三实施方案，罩盖从开启到关闭位置的顺序的视图，以及

图7示出了根据图1的本发明第四实施方案的视图。

具体实施方式

首先参考图1和2，示出了闩锁机构1，其与罩盖2相互作用。

闩锁机构1包括闩锁10，其围绕轴20旋转。闩锁10包括具有两个支柱11、12的锁定元件，所述支柱11、12限定凹槽13。另外，杆14是闩锁的一部分并且与支柱11、12成为整体。杆14在垂直于支柱11、12的方向上延伸。

杆14从轴20延伸至外端部15。金属板16附接至杆的所述端部15，所述金属板16具有圆柱形状。

与图1和2相比可见，金属板16可以在槽31中以弯曲路径移动，槽31是框架30的一部分，轴20附接于框架30。

通过镶嵌模制工艺，将永磁体40附接至框架30，由此保持在框架30中。所述永磁体40与杆14的金属板16相互作用。在闩锁10的第一锁定位置中，金属板16与所述永磁体40直接接触，并由所述永磁体施加在所述金属板16上的吸持力被固定就位。可以理解的是所述金属板由可磁化金属制成。

螺线管41围绕永磁体40缠绕，并通过在所述框架30中镶嵌模制而被固定就位。所述螺线管通过导线与控制单元(未示出)连接，该导线容许在所述控制单元的控制下将电流提供至所述螺线管。

罩盖包括凸起2a，所述凸起2a以形状锁定(form locking)交互作用的方式被锁定在闩锁10的支柱11、12之间的凹槽中。该锁定状态如图1所示。在该图中，罩盖2被保持在关闭位置。

如果向螺线管41供给电流，则永磁体的磁场被减小或消除，由此永磁体40与金属板16之间的吸持力被减小。罩盖2的重量和设置在罩盖2的上表面2b上的氧气面罩的重量向绕轴20的闩锁10施加扭矩。该扭矩导致闩锁10从图1中的第一锁定位置至图2所示的第二解锁位置的旋转运动。在闩锁10从锁定位置至解锁位置的该运动过程中，罩盖2的凸起2a和闩锁10的凹槽13之间的形状锁定效应被消除，并且罩盖2可以通过像旋转运动或平移运动这样的运动而开启，从而容许氧气面罩从由罩盖2关闭的容器内的其位置中掉下来。该状态如图2所示。可以理解的是，提供给螺线管的电流可以只是短峰值(short peak)电流，因为在永磁体40和金属板16之间一存在距离，永磁体40就将不再感生出足以将所述闩锁保持在图1所示的位置中的吸持力。

开关32设置在与永磁体40相对的路径的端部处。所述开关32由杆14的端部15驱动并与控制单元(未示出)连接，从而在开关被驱动时中断电流供给至螺线管41。由此，使电流供给至螺线管的时间间隔最小化至足以确保罩盖2安全释放的短时间段。

图3示出了本发明的第二实施方案。在该实施方案中，示出了闩锁110被带有螺线管141的永磁体140保持在第一锁定位置中以固定罩盖102，该闩锁机构的特征与在上文中参考图1和2所描述的闩锁机构的特征相同。

通过将图1中的附图标记加上100来对图3中的相应元件进行编号。图3所示的闩锁机构与图1和2所示的实施方案不同之处在于，设置有盘簧150，其被配置在与框架130成为整体的凹槽中。盘簧向闩锁110的杆114施加压缩力。所述压缩力用于克服由永磁体140施加在闩锁110的金属板116上的吸持力。通过该压缩力，在将电流提供至螺线管141后闩锁的旋转运动被支撑和推动，导致将电流提供至螺线管141之后罩盖的快速释放动作。因此，图3所示的实施方案将提供更快的释放并且更不易被由应急情况下可能发生的任何外部影响所产生的变形或作用于罩盖的凸起或闩锁机构上的任何额外冲击所阻挡。

图4-6示出了根据本发明的闩锁机构的第三实施方案。类似于第一和第二实施方案，该第三实施方案包括固定金属板216的永磁体240，所述金属板216与闩锁210连接。由此可见，闩锁210围绕轴220旋转，从而在第一锁定位置和第二解锁位置之间旋转。

在所述第一锁定位置和所述第二解锁位置之间的运动由永磁体240和围绕所述永磁体缠绕的螺线管241驱动。可以注意到的是图4-6仅示出了处于第一锁定位置中的所述闩锁210。

图4-6所示的第三实施方案与第一和第二实施方案的不同之处在于指示杆250。所述指示杆250围绕轴220旋转并包括在与轴220相对的端部处的指示面251。如果闩锁210从第一锁定位置向第二解锁位置运动，这将引起指示杆250的逆时针转动，因此将指示面251提升到升高的位置。由此，从外部可见所述指示面251是在指示闩锁210处于第一锁定位置的下降位置中，还是在指示闩锁210处于第二解锁位置的升高位置中。

第一和第二实施方案与第三实施方案之间的另外的区别在于，在支柱211、212的区域中的闩锁和用于固定罩盖202的凹槽213的几何形状。从图中可见，下部支柱211具有底面211a，其与罩盖的运动方向倾斜地取向。该斜面211a向锁定杆205提供楔状效应，所述锁定杆205与罩盖202连接。

所述锁定杆205围绕轴205a旋转并通过该轴205a连接至罩盖202。设置压缩弹簧206推动所述锁定杆205进入图4和6所示的直立位置。如果罩盖从图4所示的开启位置提升，则锁定杆205的上端部205b与闩锁210的楔形面211a接触。由此，锁定杆205如图5所示逆时针转动。当进一步提升罩盖202时，位于锁定杆205的上端部的锁定螺栓207通过锁定杆205在顺时针方向上的反向运动而移动到凹槽213中。该反向运动由压缩弹簧206推动。

由此可见，通过锁定杆205的所述特定旋转运动，即使闩锁处于第一锁定位置中，第三实施方案也容许罩盖关闭。

图7示出了第四实施方案，当与图4-6所示的第三实施方案比较时，其进一步配置有复位销。由此可见，除了两个具体的不同点之外，第四实施方案类似于第三实施方案。

第一个区别在于锁定杆的设计。第四实施方案包括锁定杆305，其被旋转地安装至与罩盖302成为整体的凸起308。螺旋弹簧306被围绕所述旋转连接配置，从而沿顺时针方向推动所述锁定杆305。如果闩锁310以像第三实施方案的同样方式处于第一锁定位置中，则锁定杆305、螺旋弹簧306以及所述锁定杆305的旋转运动的配置和功能容许罩盖302的关闭功能。

第四实施方案的第二个区别是连接至罩盖302的复位销309。复位销309在朝向闩锁310的方向上从罩盖302延伸。复位销309的上端部309a与闩锁310的复位面319相对配置。如果闩锁处于第二解锁位置中并且罩盖302被推入到关闭位置中，则复位销309的上端部309a与闩锁的所述复位面319接触。在上端部309a和复位面319之间的这种接触向闩锁310上施加力，其引起所述闩锁310沿顺时针方向的旋转。由此，如果罩盖302从开启位置被移动至关闭位置，则复位销309将闩锁310从第二解锁位置移动至第一锁定位置中。

即使初始的闩锁310处于第二解锁位置中，第四实施方案因此也容许关闭罩盖302并将罩盖302锁定在关闭位置中。

Claims (8)

1.一种用于航空器乘员的应急供氧装置，其包括

氧气源，

氧气面罩，通过供氧管道与所述氧气源连接，

容器，其中所述氧气面罩设置在所述容器内部，

可释放的罩盖，安装在所述容器上，在所述罩盖的第一位置时关闭所述容器的开口，并且在第二位置时开启所述开口，

闩锁机构，安装在所述容器上，所述闩锁机构包括闩锁，其能够从第一位置切换至第二位置，在所述第一位置中，所述闩锁将所述罩盖保持在关闭位置，在所述第二位置中，所述闩锁使所述罩盖自由地移动到开启位置，

其特征在于，所述闩锁机构包括永磁体，其与可磁化元件相互作用并向所述可磁化元件上施加磁吸持力，以将所述闩锁保持在所述第一位置，其中螺线管邻近所述永磁体设置，所述螺线管与控制单元连接，所述控制单元适于接收开启信号并响应于所述开启信号提供流过所述螺线管的电流，

其中，配置所述螺线管并这样设计所述螺线管的尺寸，使得流过所述螺线管的电流将所述磁吸持力降低至在第二位置中将所述闩锁释放的水平，

所述闩锁包括具有下支柱和上支柱的锁定元件，所述下支柱和所述上支柱限定凹槽，

其中，所述应急供氧装置进一步包括连接至罩盖的复位销，所述复位销在朝向闩锁的方向上从罩盖延伸，所述复位销的上端部与上支柱的复位面相对配置，在所述闩锁处于第二解锁位置中并且所述罩盖被推入到关闭位置中时，所述复位销的上端部与所述闩锁的复位面接触，由此在所述罩盖从开启位置被移动至关闭位置时，所述复位销将闩锁从第二解锁位置移动至第一锁定位置中。

2.如权利要求1所述的供氧装置，其中，所述永磁体和所述螺线管被固定至所述容器的壁上，并且所述可磁化元件被固定至所述闩锁。

3.如权利要求1所述的供氧装置，其中，所述闩锁被安装为相对于所述容器可旋转。

4.如权利要求1所述的供氧装置，其中，所述闩锁包括与处于所述关闭位置中的所述罩盖的部分相互作用的凹槽或凸起，以将所述罩盖保持在所述关闭位置中，这样定位所述凹槽或凸起，使得通过由所述罩盖施加在处于所述关闭位置中的所述闩锁上的重力，来对所述闩锁施加开启力，以推动所述闩锁进入所述第二位置，其中所述吸持力克服所述重力将所述闩锁保持在所述第一位置。

5.如权利要求1所述的供氧装置，其中，所述闩锁包括杆并且所述可磁化元件被安装在所述杆上。

6.如权利要求5所述的供氧装置，其中，所述闩锁机构包括弹簧，其向所述杆施加弹簧力以推动所述杆进入所述第二位置，其中所述吸持力克服所述弹簧力将所述闩锁保持在所述第一位置。

7.如权利要求1所述的供氧装置，其中，还包括由处于所述开启位置中的所述罩盖或处于所述第二位置中的所述闩锁驱动的开关，其中当所述开关被驱动时，所述开关中断流过所述螺线管的电流。

8.一种向航空器乘员供氧的方法，包括以下步骤：

将氧气面罩储存在乘员座位上方的容器中，

所述容器包括罩盖，其在关闭位置时将所述氧气面罩保持在所述容器中，

其中所述罩盖通过处于第一位置中的闩锁而被保持在所述关闭位置中，

通过将所述闩锁移动到第二位置中，从所述容器中释放所述氧气面罩，在所述第二位置中，所述罩盖不再被保持在所述关闭位置，而移动到开启位置中，

其特征在于，通过由永磁体向安装在所述闩锁上的可磁化元件施加吸持力，将所述闩锁保持在所述第一位置中，并且通过向螺线管提供电流并由此降低或消除所述永磁体的所述吸持力，将所述闩锁移动到所述第二位置中，

其中，所述闩锁包括具有下支柱和上支柱的锁定元件，所述下支柱和所述上支柱限定凹槽，还设有复位销，所述复位销连接至罩盖，所述复位销在朝向闩锁的方向上从罩盖延伸，所述复位销的上端部与上支柱的复位面相对配置，在所述闩锁处于第二解锁位置中并且所述罩盖被推入到关闭位置中时，所述复位销的上端部与所述闩锁的复位面接触，由此在所述罩盖从开启位置被移动至关闭位置时，所述复位销将闩锁从第二解锁位置移动至第一锁定位置中。