CN107650630A - 一种车载制氧供氧系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载制氧供氧系统，包括通断阀、气体过滤减压装置、电磁阀、控制板、分子筛床、储氧罐、吸氧终端；通断阀用于对输入气源进行通断，通断阀输出端与气体过滤减压装置输入端相连；气体过滤减压装置用于对来自的通断阀的气体进行过滤减压；电磁阀用于对分子筛床进行控制；控制板分别与通断阀、电磁阀相连；分子筛床用于对来自电磁阀的气体进行吸氮排氧，并将氧气输送至储氧罐。本发明在保证了制氧流量和氧气产品浓度不减小的基础上，极大的缩小了制氧装置的体积、重量、功率，提高了制氧装置的可靠性，采用复合、封闭式的结构使各种部件高度一体化，便于维护保养，极大的提高了产品的使用寿命，解决高原部队人员供氧需求。

Description

一种车载制氧供氧系统

技术领域

本发明属于制氧供氧领域，涉及一种车载制氧供氧系统，特别涉及一种利用车辆本体气刹气源为其输入气源，采用锂型高效分子筛作为吸附剂，利用PSA变压吸附制氧技术制取符合医用标准的产品氧气的高原车载制氧供氧装置，从而解决现有分子筛制氧机体积大、重量重、功耗高等问题。

背景技术

我国幅员辽阔，海拔差距达到8000米以上，不同地区环境差异性较大，这对高原官兵作战能力及高海拔地区作业人员提出了巨大的考验。其中，高原环境缺氧成为影响全体官兵作战能力的突出影响因素。为此，开展缺氧环境供氧技术研究，具有十分重要的军事意义。通过发展缺氧环境供氧技术，能够有效改善车辆工作环境，提高乘员的舒适性，能够极大的保证士兵的作战能力，提高地勤人员综合保障水平。

随着制氧技术的发展，制取氧气的技术途径越来越多。常用的制氧方法主要分为物理法和化学法，然而根据供氧空间、需氧人数、群体特征等因素不同，对氧气浓度、流量、供氧设备和供氧方式的要求也不同，从而分为不同的制氧技术。

目前，常用的制氧技术主要有深冷法、膜分离法、变压吸附法、化学试剂法、电解法和陶瓷制氧技术。其中，采用分子筛制氧和化学制氧作为高原抗缺氧方法，具有各自的优缺点。分子筛变压吸附制氧技术与氧气瓶、氧气袋和化学产氧器相比，具有安全可靠、使用方便和经济实惠的特点。此技术也是国内外航空供氧及国外军用制氧装置采用的制氧技术。然而，国内在军用领域，对于采用分子筛变压吸附制氧的研究还远远不够。

作为军用装备，小型化、轻量化是其重要指标，这也一直是车载制氧装置发展的技术瓶颈所在。针对高原环境部队官兵缺氧问题，本发明的目的是利用车辆本体气刹气源为其提供一路常通气，采用分子筛变压吸附制氧技术，以锂型高效分子筛作为吸附剂，研制一款体积小、重量轻、消耗功率低、可靠性高的军用制氧供氧装置，能够制取90％以上的高浓度氧气，供车载人员直接吸用，从而有效解决高原部队人员缺氧问题。

目前，部队高原人员供氧方式主要有化学产氧法和分子筛变压吸附法。其中，化学产氧法由于使用成本高、安全性低，且难以长时间连续供氧而未得到广泛使用。分子筛变压吸附法具有使用成本低、安全性高、维护方便、可持续供氧，在高原陆装车辆中得到推广使用。然而，分子筛制氧需一定的压力下进行，因此现有车载分子筛制氧机都配备有空气压缩机。由于压缩机的使用，导致分子筛制氧机的体积、重量、功率均较高、可靠性降低，这一度制约着分子筛制氧装置的小型化、轻量化发展。如何基于成熟的变压吸附制氧技术，研制出体积小、重量轻、功率低的制氧系统，成为分子筛制氧机发展的技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种车载制氧供氧系统，针对高原环境下的缺氧问题，发明了一款体积小、重量轻、噪音低、功率低、可靠性高的分子筛变压吸附制氧系统，该制氧系统采用车辆刹车气源为其输入气源，输出一定压力和流量的气体，经过锂型高效分子筛的变压吸附分离，制取符合医用标准的高浓度氧气供车载人员，解决高原部队人员供氧需求。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种车载制氧供氧系统，包括通断阀、气体过滤减压装置、电磁阀、控制板、分子筛床、储氧罐、吸氧终端；

所述通断阀用于对输入气源进行通断，通断阀输出端与气体过滤减压装置输入端相连；

所述气体过滤减压装置用于对来自的通断阀的气体进行过滤减压并将过滤减压后的气体输送至电磁阀；

所述电磁阀输出端分别与分子筛床相连，用于对分子筛床进行控制；

所述控制板分别与通断阀、电磁阀相连；

所述分子筛床用于对来自电磁阀的气体进行吸氮排氧，并将氧气输送至储氧罐；

所述储氧罐用于对来自分子筛床的氧气进行存储并供吸氧终端进行吸取；

所述吸氧终端用于对储氧罐内存储的氧气进行吸取并供使用者吸用。

进一步地，所述控制板采用车载电源为系统整体提供电能，通断阀采用车载刹车气源作为输入气源。

进一步地，所述气体过滤减压装置包括依次连通的油雾分离器、空气滤清器、前级减压阀，油雾分离器输入端与通断阀输出端相连通，前级减压阀输出端与电磁阀输入端相连通。

进一步地，所述分子筛床包括第一分子筛吸附床和第二分子筛吸附床，第一分子筛吸附床输入端和第二分子筛吸附床输入端均与电磁阀相连通，第一分子筛吸附床输出端和第二分子筛吸附床输出端均与储氧罐相连通。

进一步地，所述分子筛床与储氧罐之间设置有节流阀。

进一步地，所述吸氧终端与储氧罐之间设置有出气减压阀，出气减压阀输入端与储氧罐出口相连通，出气减压阀输出端与吸氧终端输入端相连通。

进一步地，所述吸氧终端输出端依次连接有氧气吸入器和耳麦式吸氧器。

进一步地，所述电磁阀采用二位四通电磁阀分别对第一分子筛吸附床和第二分子筛吸附床进行控制。

本发明的有益效果是：

本发明在保证了制氧流量和氧气产品浓度不减小的基础上，极大的缩小了制氧装置的体积、重量、功率，提高了制氧装置的可靠性，采用复合、封闭式的结构使各种部件高度一体化，便于维护保养，极大的提高了产品的使用寿命，解决高原部队人员供氧需求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的系统原理框图；

图2是本发明的系统流程框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示的一种车载制氧供氧系统，包括通断阀、气体过滤减压装置、电磁阀、控制板、分子筛床、储氧罐、吸氧终端；通断阀用于对输入气源进行通断，通断阀输出端与气体过滤减压装置输入端相连；气体过滤减压装置用于对来自的通断阀的气体进行过滤减压并将过滤减压后的气体输送至电磁阀；电磁阀输出端分别与分子筛床相连，用于对分子筛床进行控制；控制板分别与通断阀、电磁阀相连；分子筛床用于对来自电磁阀的气体进行吸氮排氧，并将氧气输送至储氧罐；储氧罐用于对来自分子筛床的氧气进行存储并供吸氧终端进行吸取；吸氧终端用于对储氧罐内存储的氧气进行吸取并供使用者吸用。

如图2所示，控制板采用车载电源即直流低压电源为系统整体提供电能，以车载DC26V为工作电压，通断阀采用车载刹车气源作为输入气源；气体过滤减压装置包括依次连通的油雾分离器、空气滤清器、前级减压阀，油雾分离器输入端与通断阀输出端相连通，前级减压阀输出端与电磁阀输入端相连通；分子筛床包括第一分子筛吸附床和第二分子筛吸附床，第一分子筛吸附床输入端和第二分子筛吸附床输入端均与电磁阀相连通，第一分子筛吸附床输出端和第二分子筛吸附床输出端均与储氧罐相连通；分子筛床与储氧罐之间设置有节流阀；吸氧终端与储氧罐之间设置有出气减压阀，出气减压阀输入端与储氧罐出口相连通，出气减压阀输出端与吸氧终端输入端相连通；吸氧终端输出端依次连接有氧气吸入器和耳麦式吸氧器；电磁阀采用二位四通电磁阀分别对第一分子筛吸附床和第二分子筛吸附床进行控制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本发明工作原理：制氧供氧系统采用变压吸附技术，利用锂型高效分子筛对氧气分子、氮气分子的吸附容量不同来分离氧气、氮气以富集制取氧气。车载刹车气源作为输入气源，气源输出压力为0.5～0.78MPa，气源经过通断阀，空气过滤减压装置，将气源压力减压到合适压力和流量后，由一个二位四通电磁阀控制，使气体进入分子筛床，利用吸附剂对空气中各种气体吸附能力的不同，将空气中的氮气吸附、氧气流出分子筛床，进入储氧罐，通过减压阀和吸氧终端供使用者吸用。与此同时另一个分子筛床通过电磁阀与大气相连，可以将吸附的氮气排出。每个分子筛床将周期性的进行吸附和解吸过程，从而持续提供高浓度的氧气，满足车载人员吸氧需要。

本发明的特点：

1、采用车载刹车气源代替空压机，在整机系统增加了一只通断阀和空气过滤减压装置，通过控制各阀门协同工作，在保证了制氧流量和氧气产品浓度不减小的基础上，极大的缩小了制氧装置的体积、重量、功率，提高了制氧系统的可靠性。

2、采用复合、封闭式的结构使各种部件高度一体化，便于维护保养，提高了制氧系统的维修和保障性。

3、该制氧系统采用输入过压、欠压，输出过流、过压，过热等新技术，以保护产品的使用安全性，紧急情况下自动关机，极大的提高了产品的使用寿命。

下表对比了相同制氧供氧能力下(供氧压力0.04MPa，制氧流量5L/min，氧气浓度＞90％)，采用空气压缩机的制氧机和本发明制氧装置主要性能参数对比：

通过实际性能参数对比可以看出，本发明制氧系统通过采用车载气源代替空气压缩机，可以从根本上提高制氧装置体积、重量、功率方面的技术指标(体积减少70％，重量减少33.3％，功率减少98％)。通过此发明，有望为军用车辆提供一款体积小、重量轻、功耗低的制氧供氧装置，且该制氧供氧装置采用分子筛变压吸附，其使用成本低，可靠性高，维护方便。该发明具有十分重要的现实意义，能够带来十分巨大的经济价值。同时该发明技术有望进一步推广到民用制氧供氧领域，带来十分巨大的社会价值。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种车载制氧供氧系统，其特征在于：包括通断阀、气体过滤减压装置、电磁阀、控制板、分子筛床、储氧罐、吸氧终端；

所述通断阀用于对输入气源进行通断，通断阀输出端与气体过滤减压装置输入端相连；

所述气体过滤减压装置用于对来自的通断阀的气体进行过滤减压并将过滤减压后的气体输送至电磁阀；

所述电磁阀输出端分别与分子筛床相连，用于对分子筛床进行控制；

所述控制板分别与通断阀、电磁阀相连；

所述分子筛床用于对来自电磁阀的气体进行吸氮排氧，并将氧气输送至储氧罐；

所述储氧罐用于对来自分子筛床的氧气进行存储并供吸氧终端进行吸取；

所述吸氧终端用于对储氧罐内存储的氧气进行吸取并供使用者吸用。

2.根据权利要求1所述的一种车载制氧供氧系统，其特征在于：所述控制板采用车载电源为系统整体提供电能，通断阀采用车载刹车气源作为输入气源。

3.根据权利要求1所述的一种车载制氧供氧系统，其特征在于：所述气体过滤减压装置包括依次连通的油雾分离器、空气滤清器、前级减压阀，油雾分离器输入端与通断阀输出端相连通，前级减压阀输出端与电磁阀输入端相连通。

4.根据权利要求1所述的一种车载制氧供氧系统，其特征在于：所述分子筛床包括第一分子筛吸附床和第二分子筛吸附床，第一分子筛吸附床输入端和第二分子筛吸附床输入端均与电磁阀相连通，第一分子筛吸附床输出端和第二分子筛吸附床输出端均与储氧罐相连通。

5.根据权利要求1所述的一种车载制氧供氧系统，其特征在于：所述分子筛床与储氧罐之间设置有节流阀。

6.根据权利要求1所述的一种车载制氧供氧系统，其特征在于：所述吸氧终端与储氧罐之间设置有出气减压阀，出气减压阀输入端与储氧罐出口相连通，出气减压阀输出端与吸氧终端输入端相连通。

7.根据权利要求1所述的一种车载制氧供氧系统，其特征在于：所述吸氧终端输出端依次连接有氧气吸入器和耳麦式吸氧器。

8.根据权利要求1所述的一种车载制氧供氧系统，其特征在于：所述电磁阀采用二位四通电磁阀分别对第一分子筛吸附床和第二分子筛吸附床进行控制。