CN111207967B - 一种用于机载膜分离器的富氮气体氧浓度检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于气体氧浓度检测技术，涉及一种用于机载膜分离器的富氮气体氧浓度检测装置。其特征在于，它由氧浓度检测气路和氧浓度信号处理电路组成，氧浓度检测气路包括机载膜分离器(2)、采样管线(6)、氧浓度传感器(9)、绝压减压器(7)、密封垫(3)、过滤限流组件、锁紧螺环(11)；氧浓度信号处理电路由DC/DC变换器(13)、放大器(14)、AD转换器(15)、显示编码器(16)和比较器(17)组成。本发明提出了一种用于飞机油箱惰性化系统的氧浓度高精度监测装置，通过了过滤富氧空气的杂质、限制气体流量以及减小了气体波动以及环境高度影响，实现了机电一体化监测，测量精度高，响应时间快、可靠性高、寿命长，满足了富氮气体氧浓度检测的需求。

Description

一种用于机载膜分离器的富氮气体氧浓度检测装置
技术领域
本发明属于气体氧浓度检测技术，涉及一种用于机载膜分离器的富氮气体氧浓度检测装置。
技术背景
目前机载的分离器可以在一段非常长的时间内从飞机自身的压缩空气源中产生富氧空气。因而不仅可以在飞机的下降期间还可以在其临时飞行高度期间为乘客提供富氧空气。如：中国专利申请CN1549785A(用于为飞机乘客配给富氧空气的方法和装置)公布了“分离器2包括一根输出管线8和一根管线10，其中，富氮空气从管线8流出，富氧空气在管线10里流动。所述管线10设置有一个传感器12以监测流过那里的富氧空气的氧气浓度。”，而国内C919、ARJ21等客机在富氮气体氧浓度检测装置采用了国外Parker、Eaton等公司的产品，由于国外技术未公开，目前测量富氧空气氧浓度存在的缺点是：1、当飞机在巡航高度和临时高度之间下降时，一个第一部分富氧空气从一个独立源18输送给乘客，并且从接近临时高度时开始，至少在飞机的一个大致稳定飞行期间，一个机载的分离器2产生输送给乘客的一个第二部分富氧空气，传感器12只检测分离器2富氧空气的氧气浓度，不检测独立源18富氧空气的氧气浓度，可见传感器12使用的频率相对较少，使用寿命未得到充分验证；2、中国专利申请CN1549785A公开的氧浓度检测结构，描叙了分离器2的富氧空气在管线10里流动，管线10设置有一个传感器12以监测流过那里的富氧空气的氧气浓度，公开的结构相对简单；3、传感器12在测试过程中受到测试气体洁净度、压力、流量等因素的影响，中国专利申请CN1549785A公开的结构，难以满足可靠性、使用寿命以及测试精度的要求；4、富氧空气采样的气体通乘客座舱，而富氮气体采样后的气体通飞行高度环境大气中，受高度影响比较大；5、由于富氮气体的氧气含量较低，测试氧含量的氧浓度传感器精度要求达到0.3％，而目前测试富氧空气的传感器受各种因素影响只能满足2％以下精度要求。
发明内容
本发明的目的是：提出一种用于飞机油箱惰性化系统的氧浓度高精度监测装置，通过过滤富氧空气的杂质、限制气体流量以及减小气体波动以及环境高度影响，实现机电一体化监测，测量精度高，响应时间快、可靠性高、寿命长，以满足富氮气体氧浓度测量的需求。
本发明的技术方案是：一种用于机载膜分离器的富氮气体氧浓度检测装置，它由氧浓度检测气路和氧浓度信号处理电路组成，氧浓度检测气路包括氧浓度传感器9，其特征在于，氧浓度检测气路还包括机载膜分离器2、采样管线6、绝压减压器7、密封垫3、过滤限流组件、锁紧螺环11；采样管线6的外形为水平放置的圆柱体，采样管线6的左端面与右端面平行，在采样管线6左端面的中心有一个水平贯通右端面的台阶孔6a，该台阶孔6a的左段内径小于右段内径，在台阶孔6a的右段孔内有内螺纹，采样管线6左端面通过端面密封与机载膜分离器2螺纹连接，此时采样管线6台阶孔6a的左端口和机载膜分离器2采样气的输出口连通，机载膜分离器2从飞机发动机引气；密封垫3是一个非金属环形垫片，密封垫3的内孔不小于台阶孔6a左段孔内径，密封垫3位于台阶孔6a的台阶端面上；过滤限流组件由过滤块4和过滤块外壳体1组成，过滤块外壳体1的外形为左大右小的台阶轴形状，过滤块外壳体1带有左大右小的台阶形中心孔，该中心孔的左段大直径孔为过滤块安装孔，圆柱形的过滤块4位于上述过滤块安装孔内并保持过盈配合，过滤块4的左表面不高于过滤块安装孔的左端口，过滤块外壳体1台阶形中心孔的右段孔构成限流孔1a，该限流孔1a的内径d＝0.15mm，限流孔1a处于过滤块外壳体1右段轴1b内，过滤块外壳体1左段的外径不大于密封垫3的外径，过滤限流组件位于采样管线6台阶孔6a的右段孔内，密封垫3的右面，锁紧螺环11拧进采样管线6右段轴6b的螺纹孔中，锁紧螺环11的环形左端面压紧过滤块外壳体1的台阶端面；在采样管线6右段轴6b外圆周面上有一个加工平面，平面中心位置有一个螺纹孔，螺纹孔与采样管线6台阶孔6a贯通，螺纹孔相对于拧紧的锁紧螺环11位于采样管线6右段轴6b靠右位置，氧浓度传感器9感应部位的外螺纹安装在螺纹孔内并保持端面密封；采样管线6右端面通过端面密封与绝压减压器7螺纹连接，此时采样管线6台阶孔6a的右端口和绝压减压器7输入口连通，绝压减压器7输出口通大气；氧浓度信号处理电路由DC/DC变换器13、放大器14、AD转换器15、显示编码器16和比较器17组成；DC/DC变换器13的输入端与机载28V直流电源输出端连接，DC/DC变换器13有两路输出端，第一路输出端与氧浓度传感器9的电压输入端连接，第二路输出端分别与氧浓度信号处理电路各个模块的电压输入端连接；氧浓度传感器9的氧浓度信号输出端与放大器14的输入端连接，放大器14的输出端与AD转换器15的输入端连接，AD转换器15的输出端分别与显示编码器16和比较器17的输入端连接，显示编码器16输出氧浓度的显示编码信号，比较器17输出氧浓度高报警信号。
本发明的优点是：提出了一种用于飞机油箱惰性化系统的氧浓度高精度监测装置，通过了过滤富氧空气的杂质、限制气体流量以及减小了气体波动以及环境高度影响，实现了机电一体化监测，测量精度高，响应时间快、可靠性高、寿命长，满足了富氮气体氧浓度检测的需求。试验证明，本发明的检测精度不低于0.3％。
附图说明
图1是本发明的结构原理框图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图1，一种用于机载膜分离器的富氮气体氧浓度检测装置，它由氧浓度检测气路和氧浓度信号处理电路组成，氧浓度检测气路包括机载膜分离器2、采样管线6、氧浓度传感器9、绝压减压器7、密封垫3、过滤限流组件、锁紧螺环11；采样管线6的外形为水平放置的圆柱体，采样管线6的左端面与右端面平行，在采样管线6左端面的中心有一个水平贯通右端面的台阶孔6a，该台阶孔6a的左段内径小于右段内径，在台阶孔6a的右段孔内有内螺纹，采样管线6左端面通过端面密封与机载膜分离器2螺纹连接，此时采样管线6台阶孔6a的左端口和机载膜分离器2采样气的输出口连通，机载膜分离器2从飞机发动机引气；密封垫3是一个非金属环形垫片，密封垫3的内孔不小于台阶孔6a左段孔内径，密封垫3位于台阶孔6a的台阶端面上；过滤限流组件由过滤块4和过滤块外壳体1组成，过滤块外壳体1的外形为左大右小的台阶轴形状，过滤块外壳体1带有左大右小的台阶形中心孔，该中心孔的左段大直径孔为过滤块安装孔，圆柱形的过滤块4位于上述过滤块安装孔内并保持过盈配合，过滤块4的左表面不高于过滤块安装孔的左端口，过滤块外壳体1台阶形中心孔的右段孔构成限流孔1a，该限流孔1a的内径d＝0.15mm，限流孔1a处于过滤块外壳体1右段轴1b内，过滤块外壳体1左段的外径不大于密封垫3的外径，过滤限流组件位于采样管线6台阶孔6a的右段孔内，密封垫3的右面，锁紧螺环11拧进采样管线6右段轴6b的螺纹孔中，锁紧螺环11的环形左端面压紧过滤块外壳体1的台阶端面；在采样管线6右段轴6b外圆周面上有一个加工平面，平面中心位置有一个螺纹孔，螺纹孔与采样管线6台阶孔6a贯通，螺纹孔相对于拧紧的锁紧螺环11位于采样管线6右段轴6b靠右位置，氧浓度传感器9感应部位的外螺纹安装在螺纹孔内并保持端面密封；采样管线6右端面通过端面密封与绝压减压器7螺纹连接，此时采样管线6台阶孔6a的右端口和绝压减压器7输入口连通，绝压减压器7输出口通大气；氧浓度信号处理电路由DC/DC变换器13、放大器14、AD转换器15、显示编码器16和比较器17组成；DC/DC变换器13的输入端与机载28V直流电源输出端连接，DC/DC变换器13有两路输出端，第一路输出端与氧浓度传感器9的电压输入端连接，第二路输出端分别与氧浓度信号处理电路各个模块的电压输入端连接；氧浓度传感器9的氧浓度信号输出端与放大器14的输入端连接，放大器14的输出端与AD转换器15的输入端连接，AD转换器15的输出端分别与显示编码器16和比较器17的输入端连接，显示编码器16输出氧浓度的显示编码信号，比较器17输出氧浓度高报警信号。
本发明的工作原理是：采样气体经采样管线通道进入过滤限流组件，由过滤块对来气中可能存在的杂质进行过滤，以防止杂质堵塞限流孔或者污染对采样气体进行分析的氧分压传感器，造成传感器输出失真或失效；经过滤后的气体流经试验测试的通过鸭嘴钳实现限流孔变形后输出所需流量，在设定入口压力为0.2MPag条件下，输出所需流量在0.3L/min～0.5L/min范围内，通过试验测试经过鸭嘴钳实现限流孔变孔径达到所需的流量，降低了限流孔的加工难度，采用过滤限流组件，提高了采样气体的过滤精度、减小了压力波动以及流量波动，氧浓度传感器实现了对机载膜分离器输出的富氮气中氧浓度实时检测并输出氧浓度信号；绝压减压器保持氧浓度传感器工作环境总压力为固定的设定值，使氧浓度传感器在检测氧浓度时，不受环境总压力(飞行高度)的影响。提高了检测装置测量精度和使用寿命。当氧浓度高于比较器中预存的氧浓度正常值时，比较器输出氧浓度高报警信号。当本发明装机使用时，编码器和比较器的输出端分别与机载计算机的相应输入端连接。
本发明中所采用的机载膜分离器2、绝压减压器7、氧浓度传感器9、DC/DC变换器13、放大器14、AD转换器15、显示编码器16和比较器17均为成品件。

Claims (1)

1.一种用于机载膜分离器的富氮气体氧浓度检测装置，它由氧浓度检测气路和氧浓度信号处理电路组成，氧浓度检测气路包括氧浓度传感器(9)，其特征在于，氧浓度检测气路还包括机载膜分离器(2)、采样管线(6)、绝压减压器(7)、密封垫(3)、过滤限流组件、锁紧螺环(11)；采样管线(6)的外形为水平放置的圆柱体，采样管线(6)的左端面与右端面平行，在采样管线(6)左端面的中心有一个水平贯通右端面的台阶孔(6a)，该台阶孔(6a)的左段内径小于右段内径，在台阶孔(6a)的右段孔内有内螺纹，采样管线(6)左端面通过端面密封与机载膜分离器(2)螺纹连接，此时采样管线(6)台阶孔(6a)的左端口和机载膜分离器(2)采样气的输出口连通，机载膜分离器(2)从飞机发动机引气；密封垫(3)是一个非金属环形垫片，密封垫(3)的内孔不小于台阶孔(6a)左段孔内径，密封垫(3)位于台阶孔(6a)的台阶端面上；过滤限流组件由过滤块(4)和过滤块外壳体(1)组成，过滤块外壳体(1)的外形为左大右小的台阶轴形状，过滤块外壳体(1)带有左大右小的台阶形中心孔，该中心孔的左段大直径孔为过滤块安装孔，圆柱形的过滤块(4)位于上述过滤块安装孔内并保持过盈配合，过滤块(4)的左表面不高于过滤块安装孔的左端口，过滤块外壳体(1)台阶形中心孔的右段孔构成限流孔(1a)，该限流孔(1a)的内径d＝0.15mm，限流孔(1a)处于过滤块外壳体(1)右段轴(1b)内，过滤块外壳体(1)左段的外径不大于密封垫(3)的外径，过滤限流组件位于采样管线(6)台阶孔(6a)的右段孔内，密封垫(3)的右面，锁紧螺环(11)拧进采样管线(6)右段轴(6b)的螺纹孔中，锁紧螺环(11)的环形左端面压紧过滤块外壳体(1)的台阶端面；在采样管线(6)右段轴(6b)外圆周面上有一个加工平面，平面中心位置有一个螺纹孔，螺纹孔与采样管线(6)台阶孔(6a)贯通，螺纹孔相对于拧紧的锁紧螺环(11)位于采样管线(6)右段轴(6b)靠右位置，氧浓度传感器(9)感应部位的外螺纹安装在螺纹孔内并保持端面密封；采样管线(6)右端面通过端面密封与绝压减压器(7)螺纹连接，此时采样管线(6)台阶孔(6a)的右端口和绝压减压器(7)输入口连通，绝压减压器(7)输出口通大气；氧浓度信号处理电路由DC/DC变换器(13)、放大器(14)、AD转换器(15)、显示编码器(16)和比较器(17)组成；DC/DC变换器(13)的输入端与机载28V直流电源输出端连接，DC/DC变换器(13)有两路输出端，第一路输出端与氧浓度传感器(9)的电压输入端连接，第二路输出端分别与氧浓度信号处理电路各个模块的电压输入端连接；氧浓度传感器(9)的氧浓度信号输出端与放大器(14)的输入端连接，放大器(14)的输出端与AD转换器(15)的输入端连接，AD转换器(15)的输出端分别与显示编码器(16)和比较器(17)的输入端连接，显示编码器(16)输出氧浓度的显示编码信号，比较器(17)输出氧浓度高报警信号。
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