CN214216153U - 基于发动机传动机匣驱动增压器的座舱增压供氧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于发动机传动机匣驱动增压器的座舱增压供氧系统，包括第一冷却器、第一温度传感器、第一电动控制阀、水分离器、文丘里稳压器、压力传感器、第一流量传感器、中空纤维膜分离器、氧浓度传感器、第二电动控制阀、传动机匣、增压器、冷却器、第二温度传感器、第三电动控制阀、第二流量传感器、座舱和控制器。本实用新型将增压器安装在发动机传动机匣上，增压器直接由发动机带动工作，无电动机、空气涡轮等驱动增压器的装置，具有体积小、系统简单且制造可行、可靠性高、发动机引气利用率高、提高座舱环境舒适性等优点，更好地符合了飞机座舱增压供氧系统的发展方向。

Description

基于发动机传动机匣驱动增压器的座舱增压供氧系统

技术领域

本实用新型涉及航空系统技术领域，尤其涉及一种基于发动机传动机匣驱动增压器的座舱增压供氧系统。

背景技术

航空生理学研究表明，人如果长期暴露于高空低压环境下,就会出现高空减压、高空缺氧等症状,其中缺氧对人体生理活动的影响最为严重，因此，必须对座舱进行增压供氧以确保乘员不发生缺氧反应。目前，克服高空缺氧的有效措施主要有两项:一是采用加压座舱,使乘员处于不缺氧的座舱高度；二是提高吸气中的氧气浓度,使氧分压达到规定水平。传统民机采用第一种增压供氧系统，这种增压供氧系统的升压方式有三种形式：发动机压气机、飞机动力装置传动的容积式增压器、空气涡轮驱动的离心式增压器。对装有涡轮喷气发动机的飞机座舱增压时，直接利用发动机压气机的压缩空气较为简便，它不但可以获得较高的供气压力，同时还省去了一套增压传动附件，因此可以使整个系统质量较小。这种增压供气方法在现代喷气式飞机上得到广泛地应用；容积式增压器的工作原理是吸收一定容积的空气，通过转子转动使容积变小，对空气进行压缩后再输入到增压空气管路中去；使进入增压器的空气产生动能是离心式座舱增压器能增压的基本原理。增压器叶轮旋转时，吸人的空气不仅被加速，而且在离心力的作用下不断受到压缩，在增压器的扩压管内，动能转换为压力能。

但这三种方式均通过提高座舱内的压力来达到乘员呼吸所需要的氧气要求。带来的不利影响是：座舱结构承受了巨大的压力差，它提高了座舱结构强度要求和重量，带来了较大的发动机引气量损失和燃油代偿损失。与此同时，燃油箱惰化系统中的机载制氮系统也需要从发动机引气，由于分离效率的限制，所得的产品气仅占全部引气量的小部分，大多气体被作为废气排出，造成较大的代偿损失。如：在利用膜分离技术制取氮气时，当产生的富氮气体体积分数为95％时，对应的富氧气体体积分数将高达35％左右，而这部分富氧气体通常被当作废气排出机外而白白浪费，如果排放不当，可能还会引起火灾等次生灾害。

本实用新型通过发动机传动机匣驱动的增压器，将中空纤维膜分离出的富氧气体予以回收，作为供氧源增压后通入座舱。在提高了座舱内压力的同时，还提高了座舱内的氧气浓度，提高了座舱内的舒适性；减小了富氧气体排放不当产生的危险性；降低了座舱压力高度；减小了爆破减压危险性以及降低了对机体结构的强度要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种由发动机传动机匣驱动增压器的座舱增压供氧系统。它不仅克服了现有飞机的座舱增压供氧系统仅仅提高了座舱内的压力而没有提高座舱内的氧气浓度、代偿损失高、爆破减压危险性大等不足，而且也解决了燃油箱惰化系统中富氧废气排放安全性问题。

本实用新型采用以下技术方案：

基于发动机传动机匣驱动增压器的座舱增压供氧系统，其特征在于，包括第一冷却器、第一电动控制阀、水分离器、文丘里稳压器、中空纤维膜分离器、第二电动控制阀、传动机匣、增压器、第二冷却器、第三电动控制阀和座舱；

所述第一冷却器一端和发动机引气通过管道相连，第一冷却器的另一端第一电动控制阀、水分离器、文丘里稳压器、中空纤维膜分离器的混合气体入口通过管道依次相连；

所述中空纤维膜分离器包括混合气体入口、氧气出口和氮气出口，用于将从混合气体入口进入的混合气体分离为富氧气体、富氮气体后分别经氧气出口、氮气出口输出；

所述中空纤维膜分离器的氮气出口通过所述第二电动控制阀和飞机的油箱管道相连；中空纤维膜分离器的氧气出口、增压器、冷却器、第三电动控制阀的一端依次管道相连；

所述第三电动控制阀的另一端和飞机座舱通过管道联通；

所述传动机匣一端和发动机轴相连，另一端和增压器相连用于驱动所述增压器工作；

进一步的，所述第一冷却器和第一电动控制阀之间的管道中设有第一温度传感器。

进一步的，所述文丘里稳压器和中空纤维膜分离器之间的管道中依次设有压力传感器和第一流量传感器。

进一步的，所述第二冷却器和第三电动控制阀之间的管道中设有第二温度传感器。

进一步的，所述第三电动控制阀和座舱之间的管道中设有第二流量传感器。

进一步的，所述中空纤维膜分离器和第二电动控制阀之间的管道中设有氧浓度传感器。

进一步的，还包括控制器，所述控制器分别和所述压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、氧浓度传感器、第一电动控制阀、第二电动控制阀、第三电动控制阀电气相连，用于获取压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、氧浓度传感器的感应信息并控制第一电动控制阀、第二电动控制阀、第三电动控制阀工作。

有益效果：

本实用新型将增压器安装在发动机传动机匣上，增压器直接由发动机带动工作，无电动机、空气涡轮等驱动增压器的装置，具有体积小、系统简单且制造可行、可靠性高、发动机引气利用率高、提高座舱环境舒适性等优点，更好地符合了飞机座舱增压供氧系统的发展方向。

附图说明

图1是本实用新型基于发动机传动机匣驱动增压器的座舱增压供氧系统示意图。

图中，1-第一冷却器，2-第一温度传感器，3-第一电动控制阀，4-水分离器，5-文丘里稳压器，6-压力传感器，7-第一流量传感器，8-中空纤维膜分离器，9-氧浓度传感器，10-第二电动控制阀，11-传动机匣，12-增压器，13-第二冷却器，14-第二温度传感器，15-第三电动控制阀，16-第二流量传感器，17-座舱，18-控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

本实用新型可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本实用新型的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1所示，本实用新型公开了一种基于发动机传动机匣驱动增压器的座舱增压供氧系统，包括第一冷却器1、第一电动控制阀3、水分离器4、文丘里稳压器5、中空纤维膜分离器8、第二电动控制阀10、传动机匣11、增压器12、第二冷却器13、第三电动控制阀15和座舱17；

所述第一冷却器1一端和发动机引气通过管道相连，第一冷却器1的另一端、第一电动控制阀3、水分离器4、文丘里稳压器5、中空纤维膜分离器8的混合气体入口通过管道依次相连；

所述中空纤维膜分离器8包括混合气体入口、氧气出口和氮气出口，用于将从混合气体入口进入的混合气体分离为富氧气体、富氮气体后分别经氧气出口、氮气出口输出；

所述中空纤维膜分离器8的氮气出口通过所述第二电动控制阀10和飞机的油箱管道相连；中空纤维膜分离器8的氧气出口、增压器12、第二冷却器13、第三电动控制阀15的一端依次管道相连；

所述第三电动控制阀15的另一端和飞机座舱17通过管道联通；

所述传动机匣11一端和发动机轴相连，另一端和增压器12相连用于驱动所述增压器12工作。

进一步的，所述第一冷却器1和第一电动控制阀3之间的管道中设有第一温度传感器2。

进一步的，所述文丘里稳压器5和中空纤维膜分离器8之间的管道中依次设有压力传感器6和第一流量传感器7。

进一步的，所述第二冷却器13和第三电动控制阀15之间的管道中设有第二温度传感器14。

进一步的，所述第三电动控制阀15和座舱17之间的管道中设有第二流量传感器16。

进一步的，所述中空纤维膜分离器8和第二电动控制阀10之间的管道中设有氧浓度传感器9。

进一步的，该系统还包括控制器18；所述控制器18分别和所述压力传感器6、第一温度传感器2、第二温度传感器14、第一流量传感器7、第二流量传感器16、氧浓度传感器9、第一电动控制阀3、第二电动控制阀10、第三电动控制阀15电气相连，用于获取压力传感器6、第一温度传感器2、第二温度传感器14、第一流量传感器7、第二流量传感器16、氧浓度传感器9的感应信息并控制第一电动控制阀3、第二电动控制阀10、第三电动控制阀15工作。

本实用新型还公开了一种该基于发动机传动机匣驱动增压器的座舱增压供氧系统的工作方法，包括以下具体步骤：

飞机发动机的引气流过第一冷却器1、第一温度传感器2、第一电动控制阀3后，在文丘里稳压器5中稳定、稳压后流过压力传感器6和第一流量传感器7，再通过中空纤维膜分离器8被分离为富氮气体和富氧气体，其中，富氮气体流经氧浓度传感器9、第二电动控制阀14后通入飞机油箱进行惰化；富氧气体则在增压器12中被压缩后流经第二冷却器13进行冷却；冷却后的富氧气体通过第二温度传感器14、第三电动控制阀15以及第二流量传感器16后流入座舱17，作为氧气输出，供乘客呼吸所用。

第一温度传感器2探测发动机引气经过冷却后的温度并将信号传输到控制器18，当发动机引气的温度大于预设的第一温度阈值时，控制器18输出控制信号给第一电动控制阀3，将其关闭；

第二温度传感器14探测冷却后的富氧气体温度并将信号传输到控制器18，当富氧气体温度大于预设的第二温度阈值时，控制器18输出控制信号给第三电动控制阀15，将其关闭；

压力传感器6探测经过文丘里稳压器5稳定后的气体压力并将信号传输到控制器18，用于分析判断系统工作状况。

第一流量传感器7、第二流量传感器16探测气体流量并将信号传输到控制器18，用于分析判断系统工作状况；

氧浓度传感器9探测富氮气体中的氧气浓度并将信号传输到控制器18，当富氮气体中的氧浓度大于预设的氧浓度阈值时，控制器18输出控制信号给第二电动控制阀10，将其关闭；

控制器18根据冷却后的富氧气体是否满足座舱17供氧的压力和温度条件来控制第三电动控制阀15的开合程度。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于发动机传动机匣驱动增压器的座舱增压供氧系统，其特征在于，包括第一冷却器(1)、第一电动控制阀(3)、水分离器(4)、文丘里稳压器(5)、中空纤维膜分离器(8)、第二电动控制阀(10)、传动机匣(11)、增压器(12)、第二冷却器(13)、第三电动控制阀(15)和座舱(17)；

所述第一冷却器(1)一端和发动机引气通过管道相连，第一冷却器(1)的另一端、第一电动控制阀(3)、水分离器(4)、文丘里稳压器(5)、中空纤维膜分离器(8)的混合气体入口通过管道依次相连；

所述中空纤维膜分离器(8)包括混合气体入口、氧气出口和氮气出口，用于将从混合气体入口进入的混合气体分离为富氧气体、富氮气体后分别经氧气出口、氮气出口输出；

所述中空纤维膜分离器(8)的氮气出口通过所述第二电动控制阀(10)和飞机的油箱管道相连；中空纤维膜分离器(8)的氧气出口、增压器(12)、第二冷却器(13)、第三电动控制阀(15)的一端依次管道相连；

所述第三电动控制阀(15)的另一端和飞机座舱(17)通过管道联通；

所述传动机匣(11)一端和发动机轴相连，另一端和增压器(12)相连用于驱动所述增压器(12)工作。

2.根据权利要求1所述的基于发动机传动机匣驱动增压器的座舱增压供氧系统，其特征在于，所述第一冷却器(1)和第一电动控制阀(3)之间的管道中设有第一温度传感器(2)。

3.根据权利要求1所述的基于发动机传动机匣驱动增压器的座舱增压供氧系统，其特征在于，所述文丘里稳压器(5)和中空纤维膜分离器(8)之间的管道中依次设有压力传感器(6)和第一流量传感器(7)。

4.根据权利要求1所述的基于发动机传动机匣驱动增压器的座舱增压供氧系统，其特征在于，所述第二冷却器(13)和第三电动控制阀(15)之间的管道中设有第二温度传感器(14)。

5.根据权利要求1所述的基于发动机传动机匣驱动增压器的座舱增压供氧系统，其特征在于，所述第三电动控制阀(15)和座舱(17)之间的管道中设有第二流量传感器(16)。

6.根据权利要求1所述的基于发动机传动机匣驱动增压器的座舱增压供氧系统，其特征在于，所述中空纤维膜分离器(8)和第二电动控制阀(10)之间的管道中设有氧浓度传感器(9)。

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