CN111377066A - 用于真空环境下密封舱体循环供气的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，该方法包括：高压氧气罐输出高压氧气，高压氧气经第一减压阀调节至第一设定压力范围；高压氮气罐输出高压氮气，高压氮气经第二减压阀调节至第二设定压力范围，调压后的氧气与氮气进入空气调节装置；对密封舱体内的废气进行处理，将废气处理后剩余的氧气和氮气送至空气调节装置；空气调节装置对调压后的氧气与氮气以及剩余的氧气和氮气进行压力和流量调节；将压力和流量调节后的氧气和氮气送至密封舱体；重复上述步骤，实现真空环境下密封舱体的循环供气。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中压气机增压比较小无法满足增压比较大应用场合的技术问题。

Description

用于真空环境下密封舱体循环供气的方法

技术领域

本发明涉及真空环境中密封舱体供气技术领域，尤其涉及一种用于真空环境下密封舱体循环供气的方法。

背景技术

在航天飞机或宇宙飞船上，或飞行高度大于25km的飞机上，由于无外界大气可供利用，所以要使用再生式座舱。座舱的空气不排往大气，为了消除座舱内多余的水蒸气和二氧化碳，由装在座舱内装有带吸收剂的再生装置来实现，这种座舱上的增压供气仅仅是为补充从座舱泄漏出去的空气，所以为了增压所需的供气量很少。

现代喷气式客机增压空气的主要来源是发动机压气机引气。舱外的空气经增压后，必须根据实时飞行高度上的压力和温度，进行温度、湿度、滤尘等调节后才能送入座舱，当舱内压力过高时，通过排气阀门调节压力。

高速铁路运行列车通常是将车外新鲜空气吸入并与车内再循环空气混合，在滤清灰尘和杂质后，再压送分配到车内，同时排出车内多余的污浊空气，以保证车内空气的洁净度以及合理的流动速度和气流组织。

由于密封舱位于真空环境，当舱内有大量人员有用气需求时，如采用直接引气的方式，需要安装压气机对舱外空气进行增压后才能加以利用，增压比(压气机出口空气总压与进口空气总压之比)高达几百甚至上千。压气机主要分为两种类型：离心式压气机和轴流式压气机。目前离心式压气机的增压比可达12以上，多级轴流式压气机的增压比可达25以上。若采用多台压气机串联的方式来满足增压需求，理想情况需要至少3台压气机，但实际应用过程中存在压气机间的匹配、效率问题，同时其附带的能耗、散热量、安装空间等问题，制约了直接引气方法的适用范围，因此直接引气方法并不适用于舱体较小、用气量较大的场合。

发明内容

本发明提供了一种用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，能够解决现有技术中压气机增压比较小无法满足增压比较大应用场合的技术问题。

本发明提供了一种用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，方法包括：高压氧气罐输出高压氧气，高压氧气经第一减压阀调节至第一设定压力范围；高压氮气罐输出高压氮气，高压氮气经第二减压阀调节至第二设定压力范围，调压后的氧气与氮气进入空气调节装置；对密封舱体内的废气进行处理，将废气处理后剩余的氧气和氮气送至空气调节装置；空气调节装置对调压后的氧气与氮气以及剩余的氧气和氮气进行压力和流量调节；将压力和流量调节后的氧气和氮气送至密封舱体；重复上述步骤，实现真空环境下密封舱体的循环供气。

进一步地，调压后的氧气进入空气调节装置之前，方法还包括：氧气压力传感器实时对经第一减压阀调节后的氧气的压力进行监测；氧气流量传感器实时对经第一减压阀调节后的氧气的流量进行监测。

进一步地，调压后的氮气进入空气调节装置之前，方法还包括：氮气压力传感器实时对经第二减压阀调节后的氮气的压力进行监测；氮气流量传感器实时对经第二减压阀调节后的氮气的流量进行监测。

进一步地，对密封舱体内的废气进行处理具体包括：在回风机的作用下，密封舱体内的废气送入第一过滤器，第一过滤器对废气中的水蒸汽和二氧化碳进行处理，回收废气处理后剩余的氧气和氮气。

进一步地，第一过滤器对废气中的水蒸汽和二氧化碳进行处理之后，方法还包括：实时对废气处理后剩余的氧气和氮气的流量进行监测。

进一步地，空气调节装置对调压后的氧气与氮气以及剩余的氧气和氮气进行压力和流量调节具体包括：分别对空气调节装置内的氧气与氮气的浓度、压力和流量进行监测；分别对密封舱体内的气体的总压、氧气压力以及氧气流量进行监测；根据密封舱体内气体的总压、氧气压力以及氧气流量对空气调节装置内的氧气与氮气进行压力和流量调节。

进一步地，在对空气调节装置内的氧气与氮气进行压力和流量调节之后，方法还包括：将压力和流量调节后的氧气与氮气送入第二过滤器，第二过滤器对氧气与氮气中的其他气体进行过滤。

进一步地，第二过滤器对氧气与氮气中的其他气体过滤之后，方法还包括：调节过滤后的氧气与氮气的温度和湿度以使氧气与氮气的温度和湿度范围均处于设定阈值范围。

进一步地，送风机将压力和流量调节后的氧气和氮气送至密封舱体。

应用本发明的技术方案，提供了一种用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，该方法依靠自身携带的气源，通过有效的气流组织，将高压氧气罐和高压氮气罐提供的气源与从密封舱体废气回收的氧气和氮气相结合，共同用于密封舱体供气，此种方式能够满足有载人需求的密封舱供气要求。本发明所提供的密封舱体循环供气的方法与现有技术相比，其不需要直接引入外界空气，有效解决了现有压气机增压比较小无法满足增压比较大应用场合的问题。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的用于真空环境下密封舱体循环供气的方法的流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、高压氧气罐；20、第一减压阀；30、高压氮气罐；40、第二减压阀；50、空气调节装置；51、控制器；52、总压及氧分压传感器；60、氧气压力传感器；70、氧气流量传感器；80、氮气压力传感器；90、氮气流量传感器；100、回风机；110、第一过滤器；120、氮气及氧气流量传感器；130、送风机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，该方法包括：高压氧气罐10输出高压氧气，高压氧气经第一减压阀20调节至第一设定压力范围；高压氮气罐30输出高压氮气，高压氮气经第二减压阀40调节至第二设定压力范围，调压后的氧气与氮气进入空气调节装置50；对密封舱体内的废气进行处理，将废气处理后剩余的氧气和氮气送至空气调节装置50；空气调节装置50对调压后的氧气与氮气以及剩余的氧气和氮气进行压力和流量调节；将压力和流量调节后的氧气和氮气送至密封舱体；重复上述步骤，实现真空环境下密封舱体的循环供气。

应用此种配置方式，提供了一种用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，该方法依靠自身携带的气源，通过有效的气流组织，将高压氧气罐10和高压氮气罐30提供的气源与从舱体废气回收的氧气和氮气相结合，共同用于密封舱体供气，此种方式能够满足有载人需求的密封舱供气要求。本发明所提供的密封舱体循环供气的方法与现有技术相比，其不需要直接引入外界空气，有效解决了现有压气机增压比较小无法满足增压比较大应用场合的问题。

进一步地，在本发明中，为了提供密封舱体内乘客舒适度，防止密封舱体供气后气压过大影响乘坐舒适度，需要对外部供气的气体压力及流量进行实时监控。具体地，在调压后的氧气进入空气调节装置50之前，方法还包括：氧气压力传感器60实时对经第一减压阀20调节后的氧气的压力进行监测；氧气流量传感器70实时对经第一减压阀20调节后的氧气的流量进行监测。与此相同，调压后的氮气进入空气调节装置50之前，方法还包括：氮气压力传感器80实时对经第二减压阀40调节后的氮气的压力进行监测；氮气流量传感器90实时对经第二减压阀40调节后的氮气的流量进行监测。

应用此种配置方式，通过氧气压力传感器60实时对经第一减压阀20调节后的氧气的压力进行监测，氮气压力传感器80实时对经第二减压阀40调节后的氮气的压力进行监测，能够对减压阀作用后的氧气和氮气的压力有直观了解，当经减压阀减压后的氧气和/或氮气的压力严重超出上限，将采取紧急措施，例如可通过设置限压装置来对输出的氧气压力进行限制，以防止高压气体进入客舱，确保供气安全。此外，通过氧气流量传感器70实时对经第一减压阀20调节后的氧气的流量进行监测，氮气流量传感器90实时对经第二减压阀40调节后的氮气的流量进行监测，能够对氧气和氮气的供气流量有更加直观的了解，根据密封舱体内氧气和氮气的流量比例，调整氧气和氮气的供气流量。

进一步地，在本发明中，为了能够实现气体的循环利用，提高气体利用率，对密封舱体内的废气进行处理具体包括：在回风机100的作用下，密封舱体内的废气送入第一过滤器110，第一过滤器110对废气中的水蒸汽和二氧化碳进行处理，回收废气处理后剩余的氧气和氮气。

应用此种配置方式，通过回收密封舱体内的废气，将废气中的水蒸汽和二氧化碳去除，能够过滤得到剩余的氧气和氮气，将剩余的氧气和氮气与高压氧气罐和高压氮气罐所提供的新鲜外部气体相混合，从而能够重新用于密封舱体的供气，此种方式能够实现气体的循环利用，提供气体利用率。

进一步地，在本发明中，为了能够对回收的气体流量有更加直观了解，第一过滤器110对废气中的水蒸汽和二氧化碳进行处理之后，方法还包括：实时对废气处理后剩余的氧气和氮气的流量进行监测。具体地，在本发明中，在第一过滤器110对废气中的水蒸汽和二氧化碳进行处理之后，通过氮气及氧气流量传感器120能够实现对废气处理后剩余的氧气和氮气的流量进行实时监测。

进一步地，在本发明中，为了能够为密封舱体内气体的消耗量进行相应补充，同时提高乘客的乘坐舒适度，调压后的氧气与氮气以及剩余的氧气和氮气进入空气调节装置后，空气调节装置50对调压后的氧气与氮气以及剩余的氧气和氮气进行压力和流量调节以用于向密封舱体内输入相应压力和流量的氧气和氮气。具体地，在本发明中，空气调节装置50对调压后的氧气与氮气以及剩余的氧气和氮气进行压力和流量调节包括：分别对空气调节装置50内的氧气与氮气的浓度、压力和流量进行监测；分别对密封舱体内的气体的总压、氧气压力以及氧气流量进行监测；根据密封舱体内气体的总压、氧气压力以及氧气流量对空气调节装置50内的氧气与氮气进行压力和流量调节。

在本发明中，如图1所示，空气调节装置50包括控制器51和总压及氧分压传感器52，总压及氧分压传感器52用于对封舱体内的气体的总压以及氧气压力进行监测，控制器51根据监测获得的密封舱体内的气体的总压、氧气压力以及氧气流量对空气调节装置50内的氧气与氮气进行压力和流量调节，从而能够根据密封舱体内的剩余气体含量进行相应补充，满足乘客的乘坐舒适度。

进一步地，在本发明中，为了提高供气清洁度，在对空气调节装置50内的氧气与氮气进行压力和流量调节之后，方法还包括：将压力和流量调节后的氧气与氮气送入第二过滤器，第二过滤器对氧气与氮气中的其他气体进行过滤。

此外，在本发明中，为了提高密封舱体内乘客乘坐的舒适度，第二过滤器对氧气与氮气中的其他气体过滤之后，方法还包括：调节过滤后的氧气与氮气的温度和湿度以使氧气与氮气的温度和湿度范围均处于设定阈值范围。具体地，在本发明中，在通过第二过滤器对氧气与氮气中的其他气体过滤之后，通过温度调节装置和湿度调节装置分别对氧气与氮气的温度和湿度进行调节，从而增加乘客体感舒适度。此外，在本发明中，在对空气调节装置输出的氧气与氮气进行过滤、温度和湿度调节后，可通过送风机130将压力和流量调节后的氧气和氮气送至密封舱体。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于真空环境下密封舱体循环供气的系统，该系统使用如上所述的密封舱体循环供气的方法。该系统使用本发明所提供的循环供气方法，其能够依靠自身携带的气源，通过有效的气流组织，将高压氧气罐10和高压氮气罐30提供的气源与从舱体废气回收的氧气和氮气相结合，共同用于密封舱体供气，此种方式能够满足有载人需求的密封舱供气要求。

为了为本发明有进一步地了解，下面结合图1对本发明的用于真空环境下密封舱体循环供气的方法进行详细说明。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，该方法具体包括以下步骤。

高压氧气罐输出高压氧气，高压氧气经第一减压阀20调节至第一设定压力范围，高压氮气罐30输出高压氮气，高压氮气经第二减压阀40调节至第二设定压力范围，其中，第一减压阀20和第二减压阀40的作用是将高压气体的压力调整到低于原来的压力，并将气体稳定在规定的低压范围内，且无论供气流量大小都保持出口压力恒定。第一减压阀20和第二减压阀40的入口分别和氧、氮气瓶的出口通过高压导管相连接，第一减压阀20出口设置氧气压力传感器60和氧气流量传感器70，第二减压阀40的出口设置氮气压力传感器80和氮气流量传感器80，氧气压力传感器60和氮气压力传感器80用于检测减压效果，一旦出现减压压力严重超出上限，将采取紧急措施，防止高压气体进入客舱，确保供气安全。氧气流量传感器70和氮气流量传感器80分别用于对气体的流量进行实时监测，调节后的氧气和氮气共同进入空气调节装置50进行匹配。

在回风机100的作用下，密封舱体内的废气送入第一过滤器110，第一过滤器110对废气中的水蒸汽和二氧化碳进行处理，处理后剩余的氧气和氮气进行回收，废气处理后剩余的氧气和氮气送至空气调节装置50，在此过程中，通过氮气及氧气流量传感器120实现对废气处理后剩余的氧气和氮气的流量进行实时监测。

调节后的氧气和氮气以及废气处理后剩余的氧气和氮气在空气调节装置50内进行掺混混合，总压及氧分压传感器52用于对封舱体内的气体的总压以及氧气压力进行监测，控制器51根据监测获得的密封舱体内的气体的总压、氧气压力以及氧气流量对空气调节装置50内的氧气与氮气进行压力和流量调节，从而能够根据密封舱体内的剩余气体含量进行相应补充，满足乘客的乘坐舒适度。

压力和流量调节后的氧气与氮气经过第二过滤器的过滤、温度调节装置的冷却或加热以及湿度调节装置的减湿或加湿等处理后从空气调节装置中输出，在送风机的作用下以一定流速送入密封舱内；重复上述步骤，从而能够实现真空环境下密封舱体的循环供气。

综上所述，本发明提供了一种用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，该方法依靠自身携带的气源，通过有效的气流组织，将高压氧气罐10和高压氮气罐30提供的气源与从舱体废气回收的氧气和氮气相结合，共同用于密封舱体供气，此种方式能够满足有载人需求的密封舱供气要求。本发明所提供的密封舱体循环供气的方法与现有技术相比，其不需要直接引入外界空气，有效解决了现有压气机增压比较小无法满足增压比较大应用场合的问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，其特征在于，所述方法包括：

高压氧气罐(10)输出高压氧气，所述高压氧气经第一减压阀(20)调节至第一设定压力范围；高压氮气罐(30)输出高压氮气，所述高压氮气经第二减压阀(40)调节至第二设定压力范围，调压后的氧气与氮气进入空气调节装置(50)；

对密封舱体内的废气进行处理，将废气处理后剩余的氧气和氮气送至所述空气调节装置(50)；

空气调节装置(50)对调压后的氧气与氮气以及剩余的氧气和氮气进行压力和流量调节；

将压力和流量调节后的氧气和氮气送至密封舱体；

重复上述步骤，实现真空环境下密封舱体的循环供气。

2.根据权利要求1所述的用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，其特征在于，调压后的氧气进入空气调节装置(50)之前，所述方法还包括：氧气压力传感器(60)实时对经第一减压阀(20)调节后的氧气的压力进行监测；氧气流量传感器(70)实时对经第一减压阀(20)调节后的氧气的流量进行监测。

3.根据权利要求2所述的用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，其特征在于，调压后的氮气进入空气调节装置(50)之前，所述方法还包括：氮气压力传感器(80)实时对经第二减压阀(40)调节后的氮气的压力进行监测；氮气流量传感器(90)实时对经第二减压阀(40)调节后的氮气的流量进行监测。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，其特征在于，对密封舱体内的废气进行处理具体包括：在回风机(100)的作用下，密封舱体内的废气送入第一过滤器(110)，第一过滤器(110)对废气中的水蒸汽和二氧化碳进行处理，回收废气处理后剩余的氧气和氮气。

5.根据权利要求4所述的用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，其特征在于，第一过滤器(110)对废气中的水蒸汽和二氧化碳进行处理之后，所述方法还包括：实时对废气处理后剩余的氧气和氮气的流量进行监测。

6.根据权利要求5所述的用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，其特征在于，空气调节装置(50)对调压后的氧气与氮气以及剩余的氧气和氮气进行压力和流量调节具体包括：

分别对空气调节装置(50)内的氧气与氮气的浓度、压力和流量进行监测；

分别对密封舱体内的气体的总压、氧气压力以及氧气流量进行监测；

根据所述密封舱体内气体的总压、氧气压力以及氧气流量对所述空气调节装置(50)内的氧气与氮气进行压力和流量调节。

7.根据权利要求6所述的用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，其特征在于，在对所述空气调节装置(50)内的氧气与氮气进行压力和流量调节之后，所述方法还包括：将压力和流量调节后的氧气与氮气送入第二过滤器，所述第二过滤器对氧气与氮气中的其他气体进行过滤。

8.根据权利要求7所述的用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，其特征在于，所述第二过滤器对氧气与氮气中的其他气体过滤之后，所述方法还包括：调节过滤后的氧气与氮气的温度和湿度以使所述氧气与氮气的温度和湿度范围均处于设定阈值范围。

9.根据权利要求8所述的用于真空环境下密封舱体循环供气的方法，其特征在于，送风机将压力和流量调节后的氧气和氮气送至密封舱体。

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