CN115463514B - 一种基础教练机用机载分子筛氧气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制氧系统技术领域,具体是一种基础教练机用机载分子筛氧气系统,包括整流罩、关断阀、鼓风机、电控截止阀、热交换器、温度开关、自动排水阀、压力开关;供氧组件包括供氧调节器、气体分配器、跳伞供氧器、示流指示灯、供氧管路、供氧面罩;分子筛制氧组件包括储气罐、进气罐、第分子筛床、第分子筛床、监控单元、切换机构,本发明的供氧组件有两个氧源,(主氧源——分子筛制氧组件),(备用氧源——跳伞供氧器),两个氧源与气体分配器相连,主氧源故障时由空勤人员手动接通跳伞供氧器,高空跳伞时系统自动接通备用氧,不同氧源内的气体均通过供氧调节器‑供向空勤人员,能够实现按需供氧、建立安全余压、连续供氧。
Description
技术领域
本发明涉及制氧系统技术领域,具体是一种基础教练机用机载分子筛氧气系统。
背景技术
随着飞行高度增加,空气中的氧气含量不断下降,稀薄的氧气不能满足空勤人员的用氧需求,需要设置独立的氧气系统;国内通航飞机和基础教练机氧源多为高压气氧,飞机需要安装高压氧气瓶,起飞由地面氧站为其充氧,后勤保障上需要配置专门的设备和人员,飞机携带高压氧气瓶也存在安全隐患,续航时间也受氧气携带量限制。
一种基础教练机用机载分子筛氧气系统是为基础教练机而研发的一种机载分子筛氧气系统,系统引入发动机内的压缩空气,利用分子筛材料对氧、氮分子选择吸附的特性,采用变压-吸附-解吸(PSA)原理制取满足空勤人员生理需求的富氧空气。
现有技术存在以下问题:
其中,民用市场上的分子筛制氧机也是利用变压-吸附-解吸(PSA)原理制氧,但其多采用无油活塞或涡旋压缩机作为气源,制氧性能随海拔高度的增加有较大的衰减,且产氧浓度、压力和流量不能满足空勤人员的使用需求。
另外,民用市场上的分子筛制氧机在结构、强度、体积、重量和可靠性等方面也不能满足基础教练机特殊的使用需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基础教练机用机载分子筛氧气系统,以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是:一种基础教练机用机载分子筛氧气系统,包括气源处理组件、供氧组件、分子筛制氧组件,供氧组件内设置有跳伞供氧器作为飞机的备用氧源;
所述气源处理组件包括:整流罩、关断阀、鼓风机、电控截止阀、热交换器、温度开关、自动排水阀、压力开关;
所述供氧组件包括:供氧调节器、气体分配器、跳伞供氧器、示流指示灯、供氧管路、供氧面罩;
所述分子筛制氧组件包括:储气罐、进气罐、第分子筛床、第分子筛床、监控单元、切换机构;
所述气源处理组件的入口端设置有关断阀,所述关断阀的下游安装有热交换器,所述热交换器的下游安装有温度开关,所述温度开关的下游安装有自动排水阀,所述自动排水阀的下游安装有压力开关。
优选的,所述气源处理组件从整流罩上的引气口g处或鼓风机处引入舱外空气,所述整流罩上的引气口g采用埋入式NACA进气口设计。
优选的,所述关断阀设置于气源处理组件的入口端,所述温度开关、自动排水阀和压力开关均设置于气源处理组件内。
优选的,所述分子筛制氧组件的进气罐内设置有压力调节阀和关断阀,所述分子筛制氧组件的切换机构由个位三通阀组成,所述分子筛制氧组件的第分子筛床和第分子筛床出口处设置有冲洗管路。
优选的,所述分子筛制氧组件的储气罐与第分子筛床和第分子筛床连接的接口处设置有单向阀,所述储气罐内气体分为两路流出,其中一路流向监控单元,另外一路经制氧组件流出供向下游。
优选的,所述分子筛制氧组件的监控单元内安装有氧气传感器和高度传感器。
优选的,所述供氧组件有两个氧源,其中主氧源为分子筛制氧组件,备用氧源为跳伞供氧器,两路氧源均与气体分配器相连。
优选的,所述供氧组件内的供氧调节器设置有供氧模式选择开关b、氧浓度选择开关c、BIT测试d、上电开关e。
优选的,所述供氧组件内的供氧面罩设置在供氧调节器的气路输出端,内部集成有吸气活门、呼气活门、耳机、送话装置。
本发明通过改进在此提供一种基础教练机用机载分子筛氧气系统,与现有技术相比,具有如下改进及优点:
本发明供氧组件有两个氧源,其中主氧源为分子筛制氧组件,备用氧源为跳伞供氧器,两路氧源均与气体分配器相连,分子筛制氧组件制取的富氧空气进入供氧组件,分别为前后驾驶舱的空勤人员供氧,前后驾驶舱的供氧组件配置相同,供氧组件有两个氧源,(主氧源——分子筛制氧组件),(备用氧源——跳伞供氧器),两个氧源与气体分配器相连,主氧源故障时由空勤人员手动接通跳伞供氧器,高空跳伞时系统自动接通备用氧,不同氧源内的气体均通过供氧调节器-供向空勤人员,能够实现按需供氧、建立安全余压、连续供氧。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1为本发明在飞机上的结构示意图;
图2为本发明的工作原理图;
图3为本发明在飞机上的NACA进气口。
附图标记说明:
1、气源处理组件;2、供氧组件;3、分子筛制氧组件;
气源处理组件1包括:1-1、整流罩;1-2、关断阀;1-3、鼓风机;1-4、电控截止阀;1-5、热交换器;1-6、温度开关;1-7、自动排水阀;1-8、压力开关;
供氧组件2包括:2-1、供氧调节器;2-2、气体分配器;2-3、跳伞供氧器;2-4、示流指示灯;2-5、供氧管路;2-6、供氧面罩;
分子筛制氧组件3包括:3-1、储气罐;3-2、进气罐;3-3、第1分子筛床;3-4、第2分子筛床;3-5、监控单元;3-6、切换机构;
引气口a;供氧模式选择开关b;浓度选择开关c;BIT测试开关d;上电开关e;机上电缆f;引气口g。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明,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。
本发明通过改进在此提供一种基础教练机用机载分子筛氧气系统,本发明的技术方案是:
如图1-图3所示,一种基础教练机用机载分子筛氧气系统,包括气源处理组件1、供氧组件2、分子筛制氧组件3,其中,气源处理组件1从发动机引气,利用机外的冲压空气或环境空气对发动机引气进行降温、除水处理后提供给分子筛制氧组件3,分子筛制氧组件3利用变压-吸附-解吸(PSA)原理完成氧氮分离,制取富氧空气,作为飞机的主氧源,供氧组件2内设置有跳伞供氧器2-3作为飞机的备用氧源,并在高空跳伞时为空勤人员供氧,整个系统由飞机高负载汇流条供电,系统检测的发动机引气温度、压力、氧浓度、呼吸频率等信息经通信总线传输给飞机主控计算机,实现呼吸示流,系统故障检测、隔离,气源处理组件1的引气口a可从涡桨发动机的压气机引气,也可从活塞式发动机的涡轮增压器引气;
气源处理组件1包括:整流罩1-1、关断阀1-2、鼓风机1-3、电控截止阀1-4、热交换器1-5、温度开关1-6、自动排水阀1-7、压力开关1-8;
供氧组件2包括:供氧调节器2-1、气体分配器2-2、跳伞供氧器2-3、示流指示灯2-4、供氧管路2-5、供氧面罩2-6;
分子筛制氧组件3包括:储气罐3-1、进气罐3-2、第1分子筛床3-3、第2分子筛床3-4、监控单元3-5、切换机构3-6,发动机引气经气源处理组件1的控温、除水处理后供向分子筛制氧组件3,利用分子筛材料对氧、氮分子选择吸附的特性,采用变压-吸附-解吸(PSA)方法完成氧氮分离,制取富氧空气;
气源处理组件1的入口端设置有关断阀1-2,关断阀1-2的下游安装有热交换器1-5,热交换器1-5可从整流罩1-1的引气口g处引入冲压空气,也可由鼓风机1-3提供舱外空气,对热交换器1-5内的发动机引气进行降温处理,热交换器1-5的下游安装有温度开关1-6,当检测到发动机引气温度超过设定值时接通,此时系统输出“气源处理组件故障”告警信息,温度开关1-6的下游安装有自动排水阀1-7,自动排水阀1-7可定时启动,自动排出管路内残留的液态水,自动排水阀1-7的下游安装有压力开关1-8,当管路内压力低于设定值时接通,此时分子筛制氧组件3因引气量不足导致的“制氧组件故障”告警信息会被抑制,该情况主要发生在地面过程中,可有效抑制虚警发生。
进一步地,发动机引气由进气罐3-2进入分子筛制氧组件3内,进气罐3-2内集成有压力调节阀、关断阀1-2,压力调节阀可将发动机引气压力调整到一定压力范围,保证分子筛材料的氧氮分离效率,关断阀1-2可在上游管路温度超温时自动关闭,防止高温气体对空勤人员的损伤。
进一步地,气源处理组件1从整流罩1-1上的引气口g处或鼓风机1-3处引入舱外空气,整流罩1-1上的引气口g采用埋入式NACA进气口设计。
进一步地,关断阀1-2设置于气源处理组件1的入口端,关断阀1-2可以在系统断电、引气超温、自检故障等情况自动关闭管路,保证系统运行安全,温度开关1-6、自动排水阀1-7和压力开关1-8均设置于气源处理组件1内。
进一步地,分子筛制氧组件3的进气罐3-2内设置有压力调节阀和关断阀1-2,分子筛制氧组件3的切换机构3-6由2个2位三通阀组成,可交替控制压缩空气进入第1分子筛床3-3和第2分子筛床3-4的周期,分子筛制氧组件3的第1分子筛床3-3和第2分子筛床3-4出口处设置有冲洗管路。
进一步地,第1分子筛床3-3和第2分子筛床3-4内填充有分子筛颗粒,利用分子筛材料的选择性吸附特性制氧,制取的氧气分为两路,其中一路流向储气罐3-1,另一路流向另一分子筛床
进一步地,分子筛制氧组件3的储气罐3-1与第1分子筛床3-3和第2分子筛床3-4连接的接口处设置有单向阀,储气罐3-1内气体分为两路流出,其中一路流向监控单元3-5,另外一路经分子筛制氧组件3流出供向下游。
进一步地,分子筛制氧组件3的监控单元3-5内安装有氧气传感器和高度传感器,监控单元3-5实时监测富氧空气氧浓度,并依据驾驶舱高度调整切换机构3-6的工作时序,使富氧空气的氧浓度满足空勤人员的生理需求,监控单元3-5还可以接收供氧组件2发出的“最大氧浓度”指令,调整切换机构3-6的工作时序,提高制氧效果,制取高浓度富氧空气,监控单元3-5在检测到富氧空气的氧浓度低于阀值时输出“制氧组件故障”告警信息,监控单元3-5内还具有自检测功能,在分子筛制氧组件3上电时对氧传感器、阀门等进行自检,并将自检信息上报。
进一步地,供氧组件2有两个氧源,其中主氧源为分子筛制氧组件3,备用氧源为跳伞供氧器2-3,两路氧源均与气体分配器2-2相连,分子筛制氧组件3制取的富氧空气进入供氧组件2,分别为前后驾驶舱的空勤人员供氧,前后驾驶舱的供氧组件配置相同,供氧组件2有两个氧源,(主氧源——分子筛制氧组件3),(备用氧源——跳伞供氧器2-3),两个氧源与气体分配器2-2相连,主氧源故障时由空勤人员手动接通跳伞供氧器2-3,高空跳伞时系统自动接通备用氧,不同氧源内的气体均通过供氧调节器2-1供向空勤人员,能够实现按需供氧、建立安全余压、连续供氧。
进一步地,供氧组件2内的供氧调节器2-1设置有供氧模式选择开关b、氧浓度选择开关c、BIT测试d、上电开关e。
供氧调节器2-1的BIT测试开关d是按压开关,地勤人员按压测试开关d使空气进入监控单元3-5,人为触发告警,检查分子筛制氧组件3是否正常工作。
进一步地,供氧组件2内的供氧面罩2-6设置在供氧调节器2-1的气路输出端,内部集成有吸气活门、呼气活门、耳机、送话装置。
供氧调节器2-1上的供氧模式选择开关b上设置有“正常”、“应急”、“测试”三种工作模式,开关处于“正常”位置时,能够按照空勤人员的呼吸按需供氧,并随着飞行高度增加在面罩内建立一定的安全余压,防止面罩漏气,减小呼吸阻力,开关处于“应急”位置时,直接在面罩内建立安全压力,开关处于“测试”位置时连续输出富氧空气,可用于面罩测试。
供氧调节器2-1的氧浓度选择开关c处于“正常氧浓度”位置时,分子筛制氧组件3依据飞机驾驶舱高度制取不同浓度的富氧空气,4500米以下高度产氧浓度:25%~70%,4500米以上高度产氧浓度:45%~95%,开关处于“最大氧浓度”位置时,分子筛制氧组件3的产氧浓度全程为45%~95%,此时供氧调节器2-1上的指示灯燃亮,指示系统工作状态。
供氧调节器2-1采集的空勤人员呼吸频率信号通过机上电缆f传输给飞机主控计算机,并控制示流指示灯2-4闪亮,指示空勤人员呼吸状况,防止过度换气,电缆f内部有供电和通信2类线路,由飞机高负载汇流条为整个氧气系统供电,氧气系统内检测的温度、压力、浓度、呼吸波动等信息也通过电缆f内的通信线路传输给飞机主控计算机,计算机依据收到的呼吸波动信号控制示流指示灯2-4工作,实现呼吸示流指示功能。
上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种基础教练机用机载分子筛氧气系统,其特征在于:包括气源处理组件(1)、供氧组件(2)、分子筛制氧组件(3),供氧组件(2)内设置有跳伞供氧器(2-3)作为飞机的备用氧源;
所述气源处理组件(1)包括:整流罩(1-1)、关断阀(1-2)、鼓风机(1-3)、电控截止阀(1-4)、热交换器(1-5)、温度开关(1-6)、自动排水阀(1-7)、压力开关(1-8);
所述供氧组件(2)包括供氧调节器(2-1)、气体分配器(2-2)、跳伞供氧器(2-3)、示流指示灯(2-4)、供氧管路(2-5)、供氧面罩(2-6);
所述分子筛制氧组件(3)包括储气罐(3-1)、进气罐(3-2)、第1分子筛床(3-3)、第2分子筛床(3-4)、监控单元(3-5)、切换机构(3-6);
所述气源处理组件(1)的入口端设置有关断阀(1-2),所述关断阀(1-2)的下游安装有热交换器(1-5),所述热交换器(1-5)的下游安装有温度开关(1-6),所述温度开关(1-6)的下游安装有自动排水阀(1-7),所述自动排水阀(1-7)的下游安装有压力开关(1-8);
所述分子筛制氧组件(3)的进气罐(3-2)内设置有压力调节阀和关断阀(1-2),所述分子筛制氧组件(3)的切换机构(3-6)由2个2位三通阀组成,所述分子筛制氧组件(3)的第1分子筛床(3-3)和第2分子筛床(3-4)出口处设置有冲洗管路;
所述分子筛制氧组件(3)的储气罐(3-1)与第1分子筛床(3-3)和第2分子筛床(3-4)连接的接口处设置有单向阀,所述储气罐(3-1)内气体分为两路流出,其中一路流向监控单元(3-5),另外一路经制氧组件(2)流出供向下游;
所述供氧组件(2)有两个氧源,其中主氧源为分子筛制氧组件(3),备用氧源为跳伞供氧器(2-3),两路氧源均与气体分配器(2-2)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基础教练机用机载分子筛氧气系统,其特征在于:所述气源处理组件(1)从整流罩(1-1)上的引气口g处或鼓风机(1-3)处引入舱外空气,所述整流罩(1-1)上的引气口g采用埋入式NACA进气口设计。
3.根据权利要求1所述的一种基础教练机用机载分子筛氧气系统,其特征在于:所述关断阀(1-2)设置于气源处理组件(1)的入口端,所述温度开关(1-6)、自动排水阀(1-7)和压力开关(1-8)均设置于气源处理组件(1)内。
4.根据权利要求1所述的一种基础教练机用机载分子筛氧气系统,其特征在于:所述分子筛制氧组件(3)的监控单元(3-5)内安装有氧气传感器和高度传感器。
5.根据权利要求1所述的一种基础教练机用机载分子筛氧气系统,其特征在于:所述供氧组件(2)内的供氧调节器(2-1)设置有供氧模式选择开关b、氧浓度选择开关c、BIT测试d、上电开关e。
6.根据权利要求1所述的一种基础教练机用机载分子筛氧气系统,其特征在于:所述供氧组件(2)内的供氧面罩(2-6)设置在供氧调节器(2-1)的气路输出端,内部集成有吸气活门、呼气活门、耳机、送话装置。
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