CN111115581A - 基于膜分离技术的高纯度机载制氧-制氮系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于膜分离技术的新型高纯度机载制氧‑制氮系统，属于航空系统技术领域，本发明的系统通过对中空纤维膜装置的设计，分离出的氧气分层提取，高浓度氧气先提取出来作为飞行员呼吸供氧，低浓度的氧气后提取出来用于座舱补气。另外通过该分离装置分离出来的氮气用于惰化燃油箱，实现高压高纯度氧气和富氮气体的可持续输出，为飞行员呼吸和油箱惰化防爆提供可靠保障。而且空气预处理简单，可以直接使用常温常压的环境空气。本发明具有系统集成度高、寿命长、氧气输出浓度高、可靠性好等优点。

Description

基于膜分离技术的高纯度机载制氧-制氮系统及工作方法

技术领域

本发明属于航空系统技术领域，涉及一种机载制氧-制氮系统，特别涉及一种基于膜分离技术的新型高纯度机载制氧-制氮系统及工作方法。

背景技术

2019年04月09日，日本的一架F-35坠海，飞行员的供氧系统存在着严重的问题。在F-35出事之后，美方发现其他的战机也出现了同样的问题，随着机舱缺氧问题的不断扩大，这件事情引起了美宇航局的关注。机载制氧技术相对于携带氧气罐供氧而言，具有气量源源不断，气流压力恒定的特点。

同时，飞机燃油箱起火或爆炸是引起飞机失事的主要原因之一。因此，对于现代飞机，必须采用有效措施，使得飞机燃油箱始终处于安全状态，即提高燃油系统的防火防爆能力。机载制氮技术相对于携带氮气罐充氮惰化燃油箱而言，具有气量源源不断，气流稳定的特点。

目前，就现代机载制氧-制氮装置而言，它们基本采用从大气环境中引气，并利用现代膜分离技术对其进行分离，来制取高浓度富氮气体。而制取的富氧气体由于纯度不高，一般作为废气排出。因此，系统的利用率不高，需要新增制氧设备，浪费宝贵的飞机机体空间。

发明内容

为了克服现有的飞机机载制氧-制氮系统制取的富氧空气浓度低，压力低等不足，本发明提供了一种新型高纯度机载制氧-制氮系统，它通过添加一块膜丝固定板，将膜丝中分离出来的高纯度氧气先提取出来，压缩冷却后可以直接为飞行员供氧。本发明可以实现高压高纯度氧气和富氮气体的连续输出，具有系统集成度高、寿命长、氧气输出浓度高、可靠性好等优点。

本发明是这样实现的：

一种基于膜分离技术的高纯度机载制氧-制氮系统，该系统中设置有新型中空纤维膜装置，所述的新型中空纤维膜装置包括中柱，以及中柱两端设置的第一封头、第二封头；所述的第一封头前端设置有引气入口；所述的第二封头末端设置有第二引气出口；

所述的中柱的左端面设置有第一膜丝固定板，所述的第一膜丝固定板的外柱面与中柱的内柱面固连，固连处第一膜丝固定板的左端面与中柱的左端面处于同一竖直平面上；所述的中柱的右端面设置有第二膜丝固定板，所述的第二膜丝固定板的外柱面与中柱的内柱面固连，固连处第二膜丝固定板的右端面与中柱的右端面处于同一竖直平面上；所述的中柱的内柱面内部还设置有第三膜丝固定板，所述的第三膜丝固定板的外柱面与中柱的内柱面固连，固连平面同中柱的左端面所在的竖直平面平行；

所述的第一膜丝固定板、第三膜丝固定板固连处之间设置有第一引气出口；所述的第三膜丝固定板、第二膜丝固定板固连处之间设置有第三引气出口；所述的第三膜丝固定板固连处位于第一引气出口和第三引气出口之间，并在靠近第一引气出口一侧；所述的中柱的内柱面中填充有膜丝，所述的膜丝左右两端分别由第一膜丝固定板和第二膜丝固定板固连，膜丝中部则由第三膜丝固定板隔离开，阻止膜丝外空气流动；所述的膜丝的外柱面与第一膜丝固定板、第二膜丝固定板、第三膜丝固定板上膜丝孔的内柱面固连；所述的膜丝的左端面与第一膜丝固定板的左端面处于同一竖直平面上，膜丝的右端面与第二膜丝固定板的右端面处于同一竖直平面上。通过添加膜丝固定板，将膜丝中分离出来的高纯度氧气先提取出来，压缩冷却后可以直接为飞行员供氧。本发明可以实现高压高纯度氧气和富氮气体的连续输出，具有系统集成度高、寿命长、氧气输出浓度高、可靠性好等优点。

进一步，所述的新型中空纤维膜装置前端通过引气入口连接第一气体压缩机，所述的新型中空纤维膜装置通过第三引气出口连接第一流量传感器，所述的第一流量传感器的入口与第三引气出口通过管道连接；所述的第一流量传感器的出口排出低纯度富氧气体；所述的新型中空纤维膜装置通过第二引气出口连接第二流量传感器，所述的第二流量传感器的入口与第二引气出口通过管道连接，所述的第二流量传感器后连接燃油箱；所述的第二流量传感器的出口排出富氮气体，通入燃油箱中。

进一步，所述的新型中空纤维膜装置通过第一引气出口与第一压力传感器连接，所述的第一压力传感器的入口与新型中空纤维膜装置的第一引气出口用管道连接，所述的第一压力传感器的出口后依次连接第二气体压缩机、第一温度传感器、换热器、第二温度传感器、氧气瓶、电动调节阀、第三流量传感器。

进一步，所述的第一压力传感器的出口和第二气体压缩机的入口用管道连接；所述的第二气体压缩机的出口和第一温度传感器的入口用管道连接；所述的第一温度传感器的出口和换热器的热流入口用管道连接；所述的换热器的热流出口和第二温度传感器的入口用管道连接；所述的第二温度传感器的出口和氧气瓶的气体入口用管道连接；所述的氧气瓶的气体出口和电动调节阀的气体入口用管道连接；所述的氧气瓶上还设置第二压力传感器；所述的电动调节阀的气体出口和第三流量传感器的入口用管道连接；所述第三流量传感器的出口排出高压高纯度氧气。

进一步，所述的系统通过自动控制器控制，具体的，所述的自动控制器包括电流输入端以及电流输出端；所述的自动控制器的电流输入端分别与第一流量传感器、第二流量传感器、第一压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第二压力传感器、第三流量传感器电气相连；所述的自动控制器的电流输出端分别与第一气体压缩机、第二气体压缩机、电动调节阀、风机电气相连。

本发明还公开了一种基于膜分离技术的高纯度机载制氧-制氮系统的工作方法，其特征在于，所述的方法过程为：

1）气体分离过程：气体在第一气体压缩机的抽吸作用下进入新型中空纤维膜装置；通过新型中空纤维膜装置分别分离出高浓度氧气、低浓度氧气、富氮气体；

2）供氧过程：浓度的氧气从新型中空纤维膜装置的第一引气出口流出，流经第一压力传感器后流入第二气体压缩机内；

然后，高温高压的高纯度氧气从第二气体压缩机内流出，流经第一温度传感器之后，从热流入口流入换热器内；

同时，风机开启，冷却空气从换热器冷流入口进入，同高温高压的高纯度氧气换热；高温高压的高纯度氧气在同换热器内的冷流气体换热之后，低温高压的高纯度氧气流出，并流经第二温度传感器；

接着，低温高压的高纯度氧气从氧气罐的气体入口流入，并在氧气罐内部富集；

最后，自动控制器控制电动调节阀放出氧气罐内部富集的低温高压的高纯度氧气，流入第三流量传感器；第三流量传感器的出口排出的高纯度的氧气至飞行员呼吸面罩供飞行员呼吸；第二流量传感器的出口排出的低纯度的氧气通入座舱；

3）数据采集及控制过程：第二温度传感器通过探杆探测换热器中热流出口流出的低温高压高纯度氧气的温度将信号传输到自动控制器；当温度大于给定值时，自动控制器输出控制信号连通风机，换热系统工作； 第二压力传感器通过探杆探测氧气罐中储存的的低温高压高纯度氧气的压力并将信号传输到所述自动控制器；当压力大于给定值时，所述自动控制器输出控制信号连通第二气体压缩机，降低第二气体压缩机功率；当压力小于给定值时，所述的自动控制器输出控制信号连通第二气体压缩机，增大第二气体压缩机功率；第一压力传感器、第一温度传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、第三流量传感器探测气体参数并将信号传输到自动控制器用于系统分析。

进一步，所述的新型中空纤维膜装置分离出高浓度氧气、低浓度氧气、富氮气体的方法过程为：

1）首先，引气从第一封头的引气入口流到第一封头的内部，在由第一封头和第一膜丝固定板所围成的空间内聚集；再从第一膜丝固定板左侧的膜丝的左端口流进膜丝内部；

2）然后，由于膜丝内外氧气分压不同，存在分压差，膜丝内气体中的氧气不断向膜丝外渗透；此时，膜丝渗透出来的高纯度的氧气在中柱、第一膜丝固定板和第三膜丝固定板所围空间的内部不断富集，最终高纯度的氧气会从中柱上的第一引气出口流出；

3）膜丝内部气体继续向前流动，流过第三膜丝固定板后，膜丝渗透出来的低纯度的氧气在第三膜丝固定板、中柱、第二膜丝固定板所围空间的内部不断富集，最终低纯度的氧气会从中柱上的第三引气出口流出；

4）接着，由于氧气通过膜丝不断渗出，膜丝中的氮气不断向膜丝的右端口附近聚集，流至第二膜丝固定板右部和第二封头之间的空间富集；最后，富氮惰性气体从第二封头的第二引气出口流出，最终通入燃油箱中。

本发明与现有技术的有益效果如下：

本发明的新型高纯度机载制氧-制氮系统，通过设计新型中空纤维膜装置，对分离出的氧气进行分层提取，高浓度氧气先提取出来作为飞行员呼吸供氧，低浓度的氧气后提取出来用于座舱补气。另外通过该分离装置分离出来的氮气用于惰化燃油箱，实现高压高纯度氧气和富氮气体的可持续输出，可以同时为飞行员呼吸和油箱惰化防爆提供可靠保障。而且空气预处理简单，可以直接使用常温常压的环境空气。本发明具有系统集成度高、寿命长、氧气输出浓度高、可靠性好等优点。

附图说明

图1为本发明的一种基于膜分离技术的新型高纯度机载制氧-制氮系统的示意图；

图2为本发明的一种基于膜分离技术的新型高纯度机载制氧-制氮系统中的新型中空纤维膜装置示意图；

图中，1-第一气体压缩机、2-第一流量传感器、3-新型中空纤维膜装置、4-第二流量传感器、5-燃油箱、6-第一压力传感器、7-第二气体压缩机、8-第一温度传感器、9-换热器、10-第二温度传感器、11-氧气瓶、12-第二压力传感器、13-电动调节阀、14-第三流量传感器、15-风机、16-自动控制器；

301-引气入口、302-第一封头、303-第一引气出口、304-第三膜丝固定板、305-膜丝、306-第二引气出口、307-第一膜丝固定板、308-中柱、309-第三引气出口、310-第二膜丝固定板、311-第二封头。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下所述仅为本发明一部分实施例，非全部实施例。基于本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明公开了一种基于膜分离技术的新型高纯度机载制氧-制氮系统，其特征在于，包含第一气体压缩机1、第一流量传感器2、新型中空纤维膜装置3、第二流量传感器4、燃油箱5、第一压力传感器6、第二气体压缩机7、第一温度传感器8、换热器9、第二温度传感器10、氧气瓶11、第二压力传感器12、电动调节阀13、第三流量传感器14、风机15和自动控制器16。

如图2所示，本发明中的系统中的新型中空纤维膜装置3，其特征在于，包含引气入口301、第一封头302、第一引气出口303、第三膜丝固定板304、膜丝305、第二引气出口306、第一膜丝固定板307、中柱308、第三引气出口309、第二膜丝固定板310和第二封头311。

所述的新型中空纤维膜装置3中，第一封头302包含引气入口301，中柱308包含第一引气出口303和第三引气出口309，第二封头311包含第二引气出口306；

第一膜丝固定板307的外柱面与中柱308的内柱面固连，固连处第一膜丝固定板307的左端面与中柱308的左端面处于同一竖直平面上；所述第二膜丝固定板310的外柱面与中柱308的内柱面固连，固连处第二膜丝固定板310的右端面与中柱308的右端面处于同一竖直平面上；所述的中柱308的内柱面内部还设置有第三膜丝固定板304，第三膜丝固定板304的外柱面与中柱308的内柱面固连，固连处位于第一引气出口303和第三引气出口309之间，并在靠近第一引气出口303一侧，固连平面同中柱308的左端面所在的竖直平面平行。

膜丝305填充在中柱308的内柱面中，且膜丝305左右两端分别由第一膜丝固定板307和第二膜丝固定板310固连，膜丝305中部则由第三膜丝固定板304隔离开，用于阻止膜丝外空气流动；

膜丝305的外柱面与第一膜丝固定板307、第二膜丝固定板310、第三膜丝固定板304上膜丝孔的内柱面固连，固连处膜丝305的左端面与第一膜丝固定板307的左端面处于同一竖直平面上，膜丝305的右端面与第二膜丝固定板310的右端面处于同一竖直平面上；第一封头302的右端面与中柱308的左端面固连；第二封头311的左端面与中柱308的右端面固连。

第二气体压缩机7包含气体入口和气体出口；所述氧气瓶11包含气体入口和气体出口；所述自动控制器16包含电流输入端和电流输出端；所述换热器9包含热流入口、热流出口、冷流入口和冷流出口；所述电动调节阀13包含气体入口和气体出口；

第一气体压缩机1的入口接需要进行氧、氮分离的气体，第一气体压缩机1的出口同新型中空纤维膜装置3中的引气入口301用管道连接； 第一流量传感器2的入口和所述新型中空纤维膜装置3的第三引气出口309用管道连接；所述第一流量传感器2的出口用于较低纯度富氧气体排出；第二流量传感器4的入口和所述新型中空纤维膜装置3的第二引气出口306用管道连接；所述第二流量传感器4的出口用于富氮气体排出，通入燃油箱5中；第一压力传感器6的入口和所述新型中空纤维膜装置3的第一引气出口303用管道连接；第一压力传感器6的出口和所述第二气体压缩机7的入口用管道连接；第二气体压缩机7的出口和第一温度传感器8的入口用管道连接；第一温度传感器8的出口和所述换热器9的热流入口用管道连接；换热器9的热流出口和所述第二温度传感器10的入口用管道连接；第二温度传感器10的出口和所述氧气瓶11的气体入口用管道连接；氧气瓶11的气体出口和所述电动调节阀13的气体入口用管道连接；电动调节阀13的气体出口和所述第三流量传感器14的入口用管道连接；所述第三流量传感器14的出口用于高压高纯度氧气排出；风机15的入口接入环境气体，风机15的出口同换热器9的冷流入口用管道连接；所述换热器9的冷流出口用于换热气体排出；第一压力传感器6的探头设置在第一压力传感器6装置内，用于感应所述新型中空纤维膜装置3中第一引气出口303排出气体的压力；所述第二压力传感器12的探头设置所述氧气瓶11内部用于测量氧气瓶11瓶内压力；所述第一温度传感器8的探头设置在第一温度传感器8装置内，用于感应所述第二气体压缩机7中气体出口中排出气体的温度；所述第二温度传感器10的探头设置在第二温度传感器10装置内，用于感应所述换热器9中热流出口中排出气体的温度。

系统通过自动控制器16控制，具体的，所述的自动控制器16包括电流输入端以及电流输出端。自动控制器16的电流输入端分别和所述第一流量传感器2、第二流量传感器4、第一压力传感器6、第一温度传感器8、第二温度传感器1、第二压力传感器12、第三流量传感器14电气相连；自动控制器16的电流输出端分别和所述第一气体压缩机1、第二气体压缩机7、电动调节阀13、风机15电气相连。本发明风机的入口接入的气体可以为发动机引气、环控系统、冲压空气、座舱空气、外界环境空气等的任意一种。

本发明一种基于膜分离技术的新型高纯度机载制氧-制氮系统工作过程如下：

1）气体分离过程：气体可以为发动机引气、环控系统、冲压空气、座舱空气、外界环境空气；所述气体在第一气体压缩机1的抽吸作用下进入新型中空纤维膜装置3；

所述新型中空纤维膜装置3，如图2所示，工作流程为，首先，引气从第一封头302的引气入口301流到第一封头302的内部，在由第一封头302和第一膜丝固定板307所围成的空间内聚集；再从第一膜丝固定板307左侧的膜丝305的左端口流进膜丝305内部；

然后，由于膜丝305内外氧气分压不同，存在分压差，膜丝305内气体中的氧气不断向膜丝305外渗透；

此时，膜丝305渗透出来的较高纯度的氧气在中柱308、第一膜丝固定板307和第三膜丝固定板304所围空间的内部不断富集，最终较高纯度的氧气会从中柱308上的第一引气出口303流出；

然后，膜丝305内部气体继续向前流动，流过第三膜丝固定板304之后，膜丝305渗透出来的较低纯度的氧气在第三膜丝固定板304、中柱308、第二膜丝固定板310所围空间的内部不断富集，最终较低纯度的氧气会从中柱308上的第三引气出口309流出；

接着，由于氧气通过膜丝305不断渗出，膜丝305中的氮气不断向膜丝305的右端口附近聚集，流至第二膜丝固定板310右部和第二封头311之间的空间富集；

最后，富氮惰性气体从第二封头311的第二引气出口306流出，最终通入燃油箱5中。

2）供氧过程：如图1所示，较高浓度的氧气从新型中空纤维膜装置3的第一引气出口303流出，流经第一压力传感器6后流入第二气体压缩机7内。

然后，高温高压的高纯度氧气从第二气体压缩机7内流出，流经第一温度传感器8之后，从热流入口流入换热器9内。

同时，风机15开启，冷却空气从换热器9冷流入口进入，同高温高压的高纯度氧气换热。高温高压的高纯度氧气在同换热器9内的冷流气体换热之后，低温高压的高纯度氧气流出，并流经第二温度传感器10。

接着，低温高压的高纯度氧气从氧气罐11的气体入口流入，并在氧气罐11内部富集。

最后，自动控制器16控制电动调节阀13放出氧气罐11内部富集的低温高压的高纯度氧气，流入第三流量传感器14。第三流量传感器14的出口排出的较高压力较高纯度的氧气至飞行员呼吸面罩供飞行员呼吸；

所述第二流量传感器4的出口排出的较低纯度的氧气通入座舱；

3）数据采集及控制过程：

所述第二温度传感器10通过探杆探测所述换热器9中热流出口流出的低温高压高纯度氧气的温度将信号传输到所述自动控制器16；当温度大于给定值时，自动控制器16输出控制信号连通所述风机15，换热系统工作；

所述第二压力传感器12通过探杆探测所述氧气罐11中储存的的低温高压高纯度氧气的压力并将信号传输到所述自动控制器16；当压力大于给定值时，所述自动控制器16输出控制信号连通所述第二气体压缩机7，降低第二气体压缩机7功率；当压力小于给定值时，所述自动控制器16输出控制信号连通所述第二气体压缩机7，增大第二气体压缩机7功率；

所述第一压力传感器6、第一温度传感器8、第一流量传感器2、第二流量传感器4、第三流量传感器14探测气体参数并将信号传输到所述自动控制器16用于系统分析。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于膜分离技术的高纯度机载制氧-制氮系统，其特征在于，所述的系统中设置有新型中空纤维膜装置（3），所述的新型中空纤维膜装置（3）包括中柱（308），以及中柱（308）两端设置的第一封头（302）、第二封头（311）；所述的第一封头（302）前端设置有引气入口（301）；所述的第二封头（311）末端设置有第二引气出口（306）；

所述的中柱（308）的左端面设置有第一膜丝固定板（307），所述的第一膜丝固定板（307）的外柱面与中柱（308）的内柱面固连，固连处第一膜丝固定板（307）的左端面与中柱（308）的左端面处于同一竖直平面上；

所述的中柱（308）的右端面设置有第二膜丝固定板（310），所述的第二膜丝固定板（310）的外柱面与中柱（308）的内柱面固连，固连处第二膜丝固定板（310）的右端面与中柱（308）的右端面处于同一竖直平面上；

所述的中柱（308）的内柱面内部还设置有第三膜丝固定板（304），所述的第三膜丝固定板（304）的外柱面与中柱（308）的内柱面固连，固连平面同中柱（308）的左端面所在的竖直平面平行；

所述的第一膜丝固定板（307）、第三膜丝固定板（304）固连处之间设置有第一引气出口（303）；所述的第三膜丝固定板（304）、第二膜丝固定板（310）固连处之间设置有第三引气出口（309）；所述的第三膜丝固定板（304）固连处位于第一引气出口（303）和第三引气出口（309）之间，并在靠近第一引气出口（303）一侧；

所述的中柱（308）的内柱面中填充有膜丝（305），所述的膜丝（305）左右两端分别由第一膜丝固定板（307）和第二膜丝固定板（310）固连，膜丝（305）中部则由第三膜丝固定板（304）隔离开，阻止膜丝外空气流动；

所述的膜丝（305）的外柱面与第一膜丝固定板（307）、第二膜丝固定板（310）、第三膜丝固定板（304）上膜丝孔的内柱面固连；所述的膜丝（305）的左端面与第一膜丝固定板（307）的左端面处于同一竖直平面上，膜丝（305）的右端面与第二膜丝固定板（310）的右端面处于同一竖直平面上。

2.根据权利要求1所述的一种基于膜分离技术的高纯度机载制氧-制氮系统，其特征在于，所述的新型中空纤维膜装置（3）前端通过引气入口（301）连接第一气体压缩机（1），所述的新型中空纤维膜装置（3）通过第三引气出口（309）连接第一流量传感器（2），所述的第一流量传感器（2）的入口与第三引气出口（309）通过管道连接；所述的第一流量传感器（2）的出口排出低纯度富氧气体；

所述的新型中空纤维膜装置（3）通过第二引气出口（306）连接第二流量传感器（4），所述的第二流量传感器（4）的入口与第二引气出口（306）通过管道连接，所述的第二流量传感器（4）后连接燃油箱（5）；所述的第二流量传感器（4）的出口排出富氮气体，通入燃油箱（5）中。

3.根据权利要求1所述的一种基于膜分离技术的高纯度机载制氧-制氮系统，其特征在于，所述的新型中空纤维膜装置（3）通过第一引气出口（303）与第一压力传感器（6）连接，所述的第一压力传感器（6）的入口与新型中空纤维膜装置（3）的第一引气出口（303）用管道连接，所述的第一压力传感器（6）的出口后依次连接第二气体压缩机（7）、第一温度传感器（8）、换热器（9）、第二温度传感器（10）、氧气瓶（11）、电动调节阀（13）、第三流量传感器（14）。

4.根据权利要求3所述的一种基于膜分离技术的高纯度机载制氧-制氮系统，其特征在于，所述的第一压力传感器（6）的出口和第二气体压缩机（7）的入口用管道连接；所述的第二气体压缩机（7）的出口和第一温度传感器（8）的入口用管道连接；所述的第一温度传感器（8）的出口和换热器（9）的热流入口用管道连接；所述的换热器（9）的热流出口和第二温度传感器（10）的入口用管道连接；所述的第二温度传感器（10）的出口和氧气瓶（11）的气体入口用管道连接；所述的氧气瓶（11）的气体出口和电动调节阀（13）的气体入口用管道连接；所述的氧气瓶（11）上还设置第二压力传感器（12）；所述的电动调节阀（13）的气体出口和第三流量传感器（14）的入口用管道连接；所述第三流量传感器（14）的出口排出高压高纯度氧气。

5.根据权利要求4所述的一种基于膜分离技术的高纯度机载制氧-制氮系统，其特征在于，所述的系统通过自动控制器（16）控制，具体的，所述的自动控制器（16）包括电流输入端以及电流输出端；所述的自动控制器（16）的电流输入端分别与第一流量传感器（2）、第二流量传感器（4）、第一压力传感器（6）、第一温度传感器（8）、第二温度传感器（10）、第二压力传感器（12）、第三流量传感器（14）电气相连；所述的自动控制器（16）的电流输出端分别与第一气体压缩机（1）、第二气体压缩机（7）、电动调节阀（13）、风机（15）电气相连。

6.根据权利要求1~5任一所述的一种基于膜分离技术的高纯度机载制氧-制氮系统的工作方法，其特征在于，所述的方法过程为：

1）气体分离过程：气体在第一气体压缩机（1）的抽吸作用下进入新型中空纤维膜装置（3）；通过新型中空纤维膜装置（3）分别分离出高浓度氧气、低浓度氧气、富氮气体；

2）供氧过程：浓度的氧气从新型中空纤维膜装置（3）的第一引气出口（303）流出，流经第一压力传感器（6）后流入第二气体压缩机（7）内；

然后，高温高压的高纯度氧气从第二气体压缩机（7）内流出，流经第一温度传感器（8）之后，从热流入口流入换热器（9）内；

同时，风机（15）开启，冷却空气从换热器（9）冷流入口进入，同高温高压的高纯度氧气换热；高温高压的高纯度氧气在同换热器（9）内的冷流气体换热之后，低温高压的高纯度氧气流出，并流经第二温度传感器（10）；

接着，低温高压的高纯度氧气从氧气罐（11）的气体入口流入，并在氧气罐（11）内部富集；

最后，自动控制器（16）控制电动调节阀（13）放出氧气罐（11）内部富集的低温高压的高纯度氧气，流入第三流量传感器（14）；第三流量传感器（14）的出口排出的高纯度的氧气至飞行员呼吸面罩供飞行员呼吸；第二流量传感器（4）的出口排出的低纯度的氧气通入座舱；

3）数据采集及控制过程：第二温度传感器（10）通过探杆探测换热器（9）中热流出口流出的低温高压高纯度氧气的温度将信号传输到自动控制器（16）；当温度大于给定值时，自动控制器（16）输出控制信号连通风机（15），换热系统工作；

第二压力传感器（12）通过探杆探测氧气罐（11）中储存的的低温高压高纯度氧气的压力并将信号传输到所述自动控制器（16）；当压力大于给定值时，所述自动控制器（16）输出控制信号连通第二气体压缩机（7），降低第二气体压缩机（7）功率；当压力小于给定值时，所述的自动控制器（16）输出控制信号连通第二气体压缩机（7），增大第二气体压缩机（7）功率；

第一压力传感器（6）、第一温度传感器（8）、第一流量传感器（2）、第二流量传感器（4）、第三流量传感器（14）探测气体参数并将信号传输到自动控制器（16）用于系统分析。

7.根据权利要求1~5任一所述的一种基于膜分离技术的高纯度机载制氧-制氮系统的工作方法，其特征在于，所述的新型中空纤维膜装置（3）的实现高纯度氧气和富氮气体的连续输出，所述的新型中空纤维膜装置（3）分离出高浓度氧气、低浓度氧气、富氮气体，其方法过程为：

1）首先，引气从第一封头（302）的引气入口（301）流到第一封头（302）的内部，在由第一封头（302）和第一膜丝固定板（307）所围成的空间内聚集；再从第一膜丝固定板（307）左侧的膜丝（305）的左端口流进膜丝（305）内部；

2）然后，由于膜丝（305）内外氧气分压不同，存在分压差，膜丝（305）内气体中的氧气不断向膜丝（305）外渗透；此时，膜丝（305）渗透出来的高纯度的氧气在中柱（308）、第一膜丝固定板（307）和第三膜丝固定板（304）所围空间的内部不断富集，最终高纯度的氧气会从中柱（308）上的第一引气出口（303）流出；

3）膜丝（305）内部气体继续向前流动，流过第三膜丝固定板（304）后，膜丝（305）渗透出来的低纯度的氧气在第三膜丝固定板（304）、中柱（308）、第二膜丝固定板（310）所围空间的内部不断富集，最终低纯度的氧气会从中柱（308）上的第三引气出口（309）流出；

4）接着，由于氧气通过膜丝（305）不断渗出，膜丝（305）中的氮气不断向膜丝（305）的右端口附近聚集，流至第二膜丝固定板（310）右部和第二封头（311）之间的空间富集；最后，富氮惰性气体从第二封头（311）的第二引气出口（306）流出，最终通入燃油箱（5）中。

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