CN115738502B - 一种单兵高原制氧系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单兵高原制氧系统，属于制氧技术领域；包括安装在制氧机壳体内的空气压缩机、氮气过滤器、蓄电池，以及风力发电单元和光伏发电单元，所述风力发电单元和光伏发电单元均用于自发电后向蓄电池内充电，制氧机壳体内还安装有能够监测蓄电池电量的控制器；制氧机壳体上还安装有用于监测风力强弱的风铃，风力发电单元包括垂直轴风力发电机，光伏发电单元包括光伏板，制氧机壳体内还设有用于控制垂直轴风力发电机与光伏板交错升降的牵引组件，垂直轴风力发电机与光伏板的底部还分别设有第一垂直弹簧与第二垂直弹簧。本发明通过风力发电单元和光伏发电单元等设置，解决了现有高原制氧能耗大等系列问题。

Description

一种单兵高原制氧系统

技术领域

本发明涉及制氧技术领域，特别涉及一种单兵高原制氧系统。

背景技术

我国幅员辽阔，海拔3000米以上的高原、高山地区，约占全国总面积的六分之一。高原地区气候多变，寒冷、风大、空气稀薄，其中空气稀薄，大气压和氧分压降低，是高原环境对人体机体影响的主要因素。世居在高原地区的少数民族，对高原环境已经适应，而对于长期活动在低海拔地区的单兵作战人员来说，初抵3000米以上高原地区，由于大气压中氧分降低，肺泡气和动脉血氧分压也相应的降低，毛细血管血液与细胞线粒体间氧分压梯度差缩小，从而容易引起缺氧。高原地区缺氧对人体机体的影响，加之高原地区寒冷、大风、雨雪气候以及强紫外线照射，成为诸多高原病症诱发和加重因素。及时地补充氧气成为提高人体机体适应能力和减轻高原反应甚至是挽救生命的有效途径。

现有技术中，公开号为CN109573951A的中国专利文献中提出了微型太阳能和/或风力单兵高原制氧机，利用高原丰富的太阳能和风力能源，可方便固定在单兵装备任意位置，为进入高原区的人员提供随时随地的便携式制氧，且体积小，重量轻，便于进行操作，但是在实际应用该类高原制氧机时，并不方便在蓄电池存储电量适量时对其采用合适的方式充电，长时间充电容易导致蓄电池发生爆炸危险，也会缩短蓄电池的使用寿命，并且，针对不同的风速，并不能便捷地选择风能或者光伏发电，智能化程度低，发电效率不明显，因此，本申请提供了一种单兵高原制氧系统来满足单兵在高原上的制氧需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种单兵高原制氧系统以解决现有高原制氧能耗大等系列问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种单兵高原制氧系统，包括安装在制氧机壳体内的空气压缩机、氮气过滤器、蓄电池，以及风力发电单元和光伏发电单元，所述风力发电单元和所述光伏发电单元均用于自发电后向所述蓄电池内充电，所述蓄电池用于向所述空气压缩机和所述氮气过滤器供电，所述制氧机壳体内还安装有能够监测蓄电池电量的控制器；所述制氧机壳体上还安装有用于监测风力强弱的风铃，所述风铃转动安装在所述制氧机壳体的侧壁上，所述风力发电单元包括垂直轴风力发电机，所述光伏发电单元包括光伏板，所述制氧机壳体内还设有用于控制所述垂直轴风力发电机与所述光伏板交错升降的牵引组件，所述牵引组件包括安装在所述制氧机壳体内的气缸，以及与气缸输出端相连接的第一拉绳和第二拉绳，所述第一拉绳与所述第二拉绳的另一端分别连接在所述垂直轴风力发电机及所述光伏板的下方，所述垂直轴风力发电机与所述光伏板的底部还分别设有第一垂直弹簧与第二垂直弹簧。

优选地，所述制氧机壳体内还设有空气过滤器和储气罐，所述空气过滤器的输出端与所述空气压缩机的输入端相连通，所述储气罐与所述氮气过滤器的输出端相连通。

优选地，所述控制器与所述气缸电性连接，且所述控制器上设有用于显示所述蓄电池电量的显示单元，所述显示单元包括显示器，所述控制器内还设有用于识别所述风铃发出声响的声音识别单元，所述声音识别单元与所述控制器电性连接。

优选地，所述制氧机壳体的外壁上安装有阻尼套，所述阻尼套内转动套设有旋转轴，所述旋转轴上安装有多个分布均匀的所述风铃，所述风铃在外部风力达到3m/s时能够主动转动并发出声响。

优选地，所述制氧机壳体的内壁上安装有水平隔板，所述垂直轴风力发电机与所述光伏板均安装在所述水平隔板上，且所述水平隔板上还设有第一升降座与第二升降座，所述垂直轴风力发电机安装在所述第一升降座上，且所述第一升降座的底部固定连接有多个位置相对应的第一导杆，所述第一导杆的底端贯穿所述水平隔板并延伸至所述水平隔板的底部外。

优选地，所述第二升降座的底部固定连接有第二导杆，所述第二导杆的底端贯穿所述水平隔板并延伸至所述水平隔板的底部外。

优选地，所述第一垂直弹簧与所述第二垂直弹簧的底端均连接在所述水平隔板的顶部，所述第一垂直弹簧的顶端连接在所述第一升降座的底部，所述第二垂直弹簧的顶端连接在所述第二升降座的底部。

优选地，所述第二升降座上还安装有阻尼块，两个所述阻尼块内均转动安装有同一个转轴，所述光伏板固定套接在所述转轴上。

优选地，所述气缸安装在所述水平隔板的顶部，所述气缸的伸缩端连接有连接块，所述第一拉绳与所述第二拉绳的一端均连接在所述连接块上，所述第一拉绳与所述第二拉绳的另一端均贯穿所述水平隔板后分别垂直连接在所述第一升降座与所述第二升降座的底部。

优选地，所述制氧机壳体上还安装有与其铰接的顶盖，所述顶盖上设有提手。

本发明与现有技术相比，至少具有如下有益效果：

上述方案中，通过空气压缩机吸入空气，并经过氮气过滤器过滤完氮气后，氧气被输送至储气罐内储存，需要使用氧气时，通过储气罐向外输出氧气，当蓄电池出现电量小于70％时，控制器主动识别并通过声音识别单元识别风铃是否发出声响，若发出声响，则说明外部风力较大满足风力，若未发出声响则说明外部风力较小，适合光伏发电，相较于现有技术，既能避免对蓄电池持续充电减少蓄电池的使用寿命，又能根据实时环境选择最佳的发电方式，提高制氧系统中的自发电效率。

通过控制器识别到风铃发出的声响信号时，随即向气缸发送正向运作命令，气缸受到该正向运作命令时，促使其伸缩端向靠近垂直轴风力发电机的方向移动，第一拉绳松弛，进而在第一垂直弹簧的弹力作用与第一导杆的导向作用下，使得第一升降座带动垂直轴风力发电机上移，从而利用外部风力驱动垂直轴风力发电机旋转发电，相反地，当控制器未识别到风铃发出的声响信号时，控制器向气缸发送反向运作命令，使其伸缩端向靠近光伏板的方向移动，进而在第二垂直弹簧与第二导杆的共同作用下，使得第二升降座带动其上的光伏板上移，利用外部光照进行光伏发电，同时，通过设置阻尼块，使得转轴能够带动光伏板转动至对应角度，以在单位时间内获取更多的太阳能，进一步提高能源转换效率，相较于现有技术，能够实现简单便捷自发电操作，同时还能进一步优化发电效率，提高单兵作战时的机动性。

附图说明

并入本文中并且构成说明书的部分的附图示出了本公开的实施例，并且与说明书一起进一步用来对本公开的原理进行解释，并且使相关领域技术人员能够实施和使用本公开。

图1为本发明结构关系示意图；

图2为本发明运行原理示意图；

图3为本发明立体结构示意图；

图4为本发明制氧机壳体剖开立体结构示意图；

图5为本发明制氧机壳体剖开另一视角立体结构示意图；

图6为本发明制氧机壳体剖开侧视结构示意图。

[附图标记]

1、制氧机壳体；2、阻尼套；3、风铃；4、空气压缩机；5、水平隔板；6、垂直轴风力发电机；7、光伏板；8、第一升降座；9、第一导杆；10、第一垂直弹簧；11、第二升降座；12、转轴；13、第二导杆；14、第二垂直弹簧；15、气缸；16、第一拉绳；17、第二拉绳。

如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种单兵高原制氧系统进行详细描述。同时在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，而并不旨在对本发明进行具体的限定。

需要指出的是，在说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等指示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。另外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其它实施例(无论是否明确描述)实现这种特征、结构或特性应在相关领域技术人员的知识范围内。

通常，可以至少部分从上下文中的使用来理解术语。例如，至少部分取决于上下文，本文中使用的术语“一个或多个”可以用于描述单数意义的任何特征、结构或特性，或者可以用于描述复数意义的特征、结构或特性的组合。另外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在传达一组排他性的因素，而是可以替代地，至少部分地取决于上下文，允许存在不一定明确描述的其他因素。

可以理解的是，本公开中的“在……上”、“在……之上”和“在……上方”的含义应当以最宽方式被解读，以使得“在……上”不仅表示“直接在”某物“上”而且还包括在某物“上”且其间有居间特征或层的含义，并且“在……之上”或“在……上方”不仅表示“在”某物“之上”或“上方”的含义，而且还可以包括其“在”某物“之上”或“上方”且其间没有居间特征或层的含义。

此外，诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相关术语在本文中为了描述方便可以用于描述一个元件或特征与另一个或多个元件或特征的关系，如在附图中示出的。空间相关术语旨在涵盖除了在附图所描绘的取向之外的在设备使用或操作中的不同取向。设备可以以另外的方式被定向，并且本文中使用的空间相关描述词可以类似地被相应解释。

如图1-图6所示的，本发明的实施例提供一种单兵高原制氧系统，包括安装在制氧机壳体1内的空气压缩机4、氮气过滤器、蓄电池以及风力发电单元和光伏发电单元；风力发电单元和光伏发电单元均用于自发电后向蓄电池内充电，蓄电池用于向空气压缩机4和氮气过滤器供电。

所述制氧机壳体1内还安装有能够监测蓄电池电量的控制器，使用时，根据控制器实时监测蓄电池的电量，当蓄电池电量出现电量小于70％时，通过控制器选择风力发电单元或者光伏发电单元进行发电，相较于现有技术中的持续充电技术，能够调整在电池电量达到对应标准时，开启发电，避免长时间充电造成蓄电池损坏，提高了蓄电池在制氧系统内的使用寿命。

所述制氧机壳体1上还安装有用于监测风力强弱的风铃3，风铃3转动安装在制氧机壳体1的侧壁。

所述风力发电单元包括垂直轴风力发电机6，光伏发电单元包括光伏板7，制氧机壳体1内还设有用于控制垂直轴风力发电机6与光伏板7交错升降的牵引组。

所述牵引组件包括安装在制氧机壳体1内的气缸15，以及与气缸15输出端相连接的第一拉绳16和第二拉绳17，第一拉绳16与第二拉绳17的另一端分别连接在垂直轴风力发电机6及光伏板7的下方，垂直轴风力发电机6与光伏板7的底部还分别设有第一垂直弹簧10与第二垂直弹簧14，当检测到蓄电池的电量低于70％时，控制气缸15运作，一方面，当其伸缩端向靠近风力发电单元的方向移动时，配合第一垂直弹簧10，带使得垂直轴风力发电机6延伸至制氧机壳体1外部，利用风力发电对蓄电池进行充电，相反地，当外部适合光伏发电时，控制气缸15反向运作，使其伸缩端收缩，即靠近光伏板7方向收缩时，通过第二垂直弹簧14的弹力作用，使得光伏板7延伸至制氧机壳体1外，利用光伏发电对蓄电池进行充电，这样便能实现智能化根据环境风力大小，对应选择合适的发电方式，提高了整个制氧系统的实用性。

如图3和4所示，所述制氧机壳体1内还设有空气过滤器和储气罐，空气过滤器的输出端与空气压缩机的输入端相连通，储气罐与氮气过滤器的输出端相连通，控制器与气缸15电性连接，且控制器上设有用于显示蓄电池电量的显示单元，显示单元包括显示器，控制器内还设有用于识别风铃3发出声响的声音识别单元，声音识别单元与控制器电性连接。

如图3和4所示，所述制氧机壳体1的外壁上安装有阻尼套2，阻尼套2内转动套设有旋转轴，旋转轴上安装有多个分布均匀的风铃3，风铃3在外部风力达到3m/s时能够主动转动并发出声响。

使用制氧系统制备氧气时，首先通过空气压缩机4吸入空气，并经过氮气过滤器过滤完氮气后，氧气被输送至储气罐内储存，需要使用氧气时，通过储气罐向外输出氧气，当蓄电池出现电量小于70％时，控制器主动识别并通过声音识别单元识别风铃3是否发出声响，若发出声响，则说明外部风力较大满足风力，若未发出声响则说明外部风力较小，适合光伏发电，相较于现有技术，既能避免对蓄电池持续充电减少蓄电池的使用寿命，又能根据实时环境选择最佳的发电方式，提高制氧系统中的自发电效率。

如图5和6所示，所述制氧机壳体1的内壁上安装有水平隔板5，垂直轴风力发电机6与光伏板7均安装在水平隔板5上，且水平隔板5上还设有第一升降座8与第二升降座11，垂直轴风力发电机6安装在第一升降座8上，且第一升降座8的底部固定连接有多个位置相对应的第一导杆9，第一导杆9的底端贯穿水平隔板5并延伸至水平隔板5的底部外，第二升降座11的底部固定连接有第二导杆13，第二导杆13的底端贯穿水平隔板5并延伸至水平隔板5的底部外，第一垂直弹簧10与第二垂直弹簧14的底端均连接在水平隔板5的顶部，第一垂直弹簧10的顶端连接在第一升降座8的底部，第二垂直弹簧14的顶端连接在第二升降座11的底部，第二升降座11上还安装有阻尼块，两个阻尼块内均转动安装有同一个转轴12，光伏板7固定套接在转轴12上，气缸15安装在水平隔板5的顶部，气缸15的伸缩端连接有连接块，第一拉绳16与第二拉绳17的一端均连接在连接块上，第一拉绳16与第二拉绳17的另一端均贯穿水平隔板5后分别垂直连接在第一升降座8与第二升降座11的底部。

当控制器识别到风铃3发出的声响信号时，随即向气缸15发送正向运作命令，气缸15受到该正向运作命令时，促使其伸缩端向靠近垂直轴风力发电机6的方向移动，第一拉绳16松弛，进而在第一垂直弹簧10的弹力作用与第一导杆9的导向作用下，使得第一升降座8带动垂直轴风力发电机6上移，从而利用外部风力驱动垂直轴风力发电机6旋转发电，相反地，当控制器未识别到风铃3发出的声响信号时，控制器向气缸15发送反向运作命令，使其伸缩端向靠近光伏板7的方向移动，进而在第二垂直弹簧14与第二导杆13的共同作用下，使得第二升降座11带动其上的光伏板7上移，利用外部光照进行光伏发电，同时，通过设置阻尼块，使得转轴12能够带动光伏板7转动至对应角度，以在单位时间内获取更多的太阳能，进一步提高能源转换效率，相较于现有技术，能够实现简单便捷自发电操作，同时还能进一步优化发电效率，提高单兵作战时的机动性。

如图3所示，制氧机壳体1上还安装有与其铰接的顶盖，顶盖上设有提手，通过设置提手，方便单兵移动时携带整个制氧系统。

本发明提供的技术方案，通过空气压缩机吸入空气，并经过氮气过滤器过滤完氮气后，氧气被输送至储气罐内储存，需要使用氧气时，通过储气罐向外输出氧气，当蓄电池出现电量小于70％时，控制器主动识别并通过声音识别单元识别风铃是否发出声响，若发出声响，则说明外部风力较大满足风力，若未发出声响则说明外部风力较小，适合光伏发电，相较于现有技术，既能避免对蓄电池持续充电减少蓄电池的使用寿命，又能根据实时环境选择最佳的发电方式，提高制氧系统中的自发电效率。

通过控制器识别到风铃发出的声响信号时，随即向气缸发送正向运作命令，气缸受到该正向运作命令时，促使其伸缩端向靠近垂直轴风力发电机的方向移动，第一拉绳松弛，进而在第一垂直弹簧的弹力作用与第一导杆的导向作用下，使得第一升降座带动垂直轴风力发电机上移，从而利用外部风力驱动垂直轴风力发电机旋转发电，相反地，当控制器未识别到风铃发出的声响信号时，控制器向气缸发送反向运作命令，使其伸缩端向靠近光伏板的方向移动，进而在第二垂直弹簧与第二导杆的共同作用下，使得第二升降座带动其上的光伏板上移，利用外部光照进行光伏发电，同时，通过设置阻尼块，使得转轴能够带动光伏板转动至对应角度，以在单位时间内获取更多的太阳能，进一步提高能源转换效率，相较于现有技术，能够实现简单便捷自发电操作，同时还能进一步优化发电效率，提高单兵作战时的机动性。

本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。另外，为了避免对本发明的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的方法、过程、流程、元件和电路等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种单兵高原制氧系统，其特征在于，包括：安装在制氧机壳体内的空气压缩机、氮气过滤器、蓄电池以及风力发电单元和光伏发电单元；

所述风力发电单元和所述光伏发电单元均用于自发电后向所述蓄电池内充电，所述蓄电池用于向所述空气压缩机和所述氮气过滤器供电，所述制氧机壳体内还安装有能够监测蓄电池电量的控制器；

所述制氧机壳体上还安装有用于监测风力强弱的风铃，所述风铃转动安装在所述制氧机壳体的侧壁上；

所述风力发电单元包括垂直轴风力发电机，所述光伏发电单元包括光伏板；

所述制氧机壳体内还设有用于控制所述垂直轴风力发电机与所述光伏板交错升降的牵引组件；所述牵引组件包括安装在所述制氧机壳体内的气缸，以及与气缸输出端相连接的第一拉绳和第二拉绳，所述第一拉绳与所述第二拉绳的另一端分别连接在所述垂直轴风力发电机及所述光伏板的下方；

所述垂直轴风力发电机与所述光伏板的底部还分别设有第一垂直弹簧与第二垂直弹簧；

所述制氧机壳体的内壁上安装有水平隔板，所述垂直轴风力发电机与所述光伏板均安装在所述水平隔板上，且所述水平隔板上还设有第一升降座与第二升降座，所述垂直轴风力发电机安装在所述第一升降座上，且所述第一升降座的底部固定连接有多个位置相对应的第一导杆，所述第一导杆的底端贯穿所述水平隔板并延伸至所述水平隔板的底部外。

2.根据权利要求1所述的单兵高原制氧系统，其特征在于，所述制氧机壳体内还设有空气过滤器和储气罐，所述空气过滤器的输出端与所述空气压缩机的输入端相连通，所述储气罐与所述氮气过滤器的输出端相连通。

3.根据权利要求2所述的单兵高原制氧系统，其特征在于，所述控制器与所述气缸电性连接，且所述控制器上设有用于显示所述蓄电池电量的显示单元，所述显示单元包括显示器，所述控制器内还设有用于识别所述风铃发出声响的声音识别单元，所述声音识别单元与所述控制器电性连接。

4.根据权利要求1所述的单兵高原制氧系统，其特征在于，所述制氧机壳体的外壁上安装有阻尼套，所述阻尼套内转动套设有旋转轴，所述旋转轴上安装有多个分布均匀的所述风铃，所述风铃在外部风力达到3m/s时能够主动转动并发出声响。

5.根据权利要求1所述的单兵高原制氧系统，其特征在于，所述第二升降座的底部固定连接有第二导杆，所述第二导杆的底端贯穿所述水平隔板并延伸至所述水平隔板的底部外。

6.根据权利要求5所述的单兵高原制氧系统，其特征在于，所述第一垂直弹簧与所述第二垂直弹簧的底端均连接在所述水平隔板的顶部，所述第一垂直弹簧的顶端连接在所述第一升降座的底部，所述第二垂直弹簧的顶端连接在所述第二升降座的底部。

7.根据权利要求6所述的单兵高原制氧系统，其特征在于，所述第二升降座上还安装有阻尼块，两个所述阻尼块内均转动安装有同一个转轴，所述光伏板固定套接在所述转轴上。

8.根据权利要求7所述的单兵高原制氧系统，其特征在于，所述气缸安装在所述水平隔板的顶部，所述气缸的伸缩端连接有连接块，所述第一拉绳与所述第二拉绳的一端均连接在所述连接块上，所述第一拉绳与所述第二拉绳的另一端均贯穿所述水平隔板后分别垂直连接在所述第一升降座与所述第二升降座的底部。

9.根据权利要求1所述的单兵高原制氧系统，其特征在于，所述制氧机壳体上还安装有与其铰接的顶盖，所述顶盖上设有提手。

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