CN220237232U - 一种飞行人员低氧训练设备 - Google Patents

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王桂友
刘晓鹏
顾昭
施维茹
于立华
李文艺
蔡伟
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Air Force Specialty Medical Center of PLA
Hefei Jianghang Aircraft Equipment Co Ltd
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Abstract

本实用新型提出一种飞行人员低氧训练设备,包括低氧制备主机、气体分流台和控制器;低氧制备主机包括压缩空气产生装置、制氮膜组件和气体输出管;压缩空气产生装置的出气口通过可被电磁阀截止的第一管路与制氮膜组件的空气进口连通,制氮膜组件的富氮气体出口与气体输出管连通,制氮膜组件的富氧气体出口设置有用于调节富氧气体排放流量的电气比例阀;压缩空气产生装置的出气口还通过可被电磁阀截止的第二管路与气体输出管连通;气体输出管与气体分流台连通;气体分流台集成有生理检测组件,生理检测组件、电气比例阀、用于截止第一管路的电磁阀和用于截止第二管路的电磁阀均与控制器电连接。结构简单、体积小、重量小。

Description

一种飞行人员低氧训练设备
技术领域
本实用新型涉及低氧训练技术领域,尤其涉及一种飞行人员低氧训练设备。
背景技术
飞行人员低氧训练设备是飞行员在地面海拔高度体验高空缺氧状态的一套缺氧体验训练产品。该设备能够在常压状态下为受训人员提供一定低氧浓度呼吸气体,进而使受训人员体验缺氧状态。
目前的飞行员低氧训练设备设置有压缩空气储气罐、制氮膜组件、富氮气体储气罐、混气装置和混合气储气罐,压缩空气储气罐中存储有一定压力的压缩空气,压缩空气经过制氮膜组件生成具有一定氧浓度和压力的富氮气体,该富氮气体存储在富氮气体储气罐中,富氮气体储气罐中的富氮气体经过第一流量控制器进入混气装置,压缩空气储气罐中的压缩空气经过第二流量控制器进入混气装置,在混气装置内充分混合两种气体并调节氧浓度,混合后的气体是与受训人员的等效生理高度相对应的低氧浓度气体。采用空气为气源生产出了用于受训人员低氧训练的呼吸气体,成本低。可是,现有的飞行员低氧训练设备仍然存在结构复杂、体积大、重量大的问题。
为此,亟需一种结构简单、体积小、重量小的飞行员低氧训练设备。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术中存在的问题,本实用新型至少从一定程度上进行解决。为此,本实用新型的目的在于提出一种飞行人员低氧训练设备,结构简单、体积小、重量小。
(二)技术方案
为了达到上述目的,本实用新型采用的主要技术方案包括:
本实用新型提供一种飞行人员低氧训练设备,包括用于产生低氧浓度呼吸气体的低氧制备主机、用于输送低氧浓度呼吸气体至受训人员的气体分流台和控制器;低氧制备主机包括压缩空气产生装置、制氮膜组件和气体输出管;压缩空气产生装置的出气口通过可被电磁阀截止的第一管路与制氮膜组件的空气进口连通,制氮膜组件的富氮气体出口与气体输出管连通,制氮膜组件的富氧气体出口设置有用于调节富氧气体排放流量的电气比例阀;压缩空气产生装置的出气口还通过可被电磁阀截止的第二管路与气体输出管连通;气体输出管与气体分流台连通;气体分流台集成有生理检测组件,生理检测组件、电气比例阀、用于截止第一管路的电磁阀和用于截止第二管路的电磁阀均与控制器电连接。
可选地,压缩空气产生装置包括空气压缩机、冷凝器和第一过滤器,空气压缩机的出气口与冷凝器的进口连通,冷凝器的出口与第一过滤器的进口连通,第一过滤器的出口作为压缩空气产生装置的出气口。
可选地,空气压缩机为无油活塞式压缩机。
可选地,第一过滤器包括水滴分离器和油雾分离器。
可选地,空气压缩机的进气口设置有消音器和第二过滤器。
可选地,电气比例阀为电动针阀。
可选地,压缩空气产生装置的出气口通过两位三通阀与第一管路和第二管路连通。
可选地,制氮膜组件的富氮气体出口通过第一流量调节阀与气体输出管连通,第二管路上设置有第二流量调节阀。
可选地,制氮膜组件的富氮气体出口设置有单向阀。
可选地,气体输出管上设置有氧浓度传感器,氧浓度传感器与控制器电连接。
(三)有益效果
本实用新型的有益效果是:
本实用新型提供的飞行人员低氧训练设备,通过在制氮膜组件的富氧气体出口设置电气比例阀,并将控制器与电气比例阀电连接,为控制器控制电气比例阀开度以调节富氧气体排放流量,进而调节输出产品气(即低氧制备主机向气体分流台输出的气体)的氧浓度提供结构基础;无需对空气和富氮气体进行混合来调节产品气的氧浓度,结构简单、体积小、重量轻。借助于生理检测组件实现对受训人员血氧饱和度和脉率的实时监测,借助于生理检测组件与控制器电连接,控制器与用于截止第一管路的电磁阀和用于截止第二管路的电磁阀电连接,提供了可靠的结构架构,能够实现在受训人员的血氧饱和度低于一定阈值时,控制器将产品气气源从富氮气体切换为空气,保证受训人员的安全。
附图说明
本实用新型借助于以下附图进行描述:
图1为根据本实用新型具体实施方式的飞行人员低氧训练设备的结构示意图。
【附图标记说明】
1:低氧制备主机;
11:空气压缩机;12:冷凝器;13:第一过滤器;14:两位三通阀;15:第一管路;16:第二管路;17:制氮膜组件;18:气体输出管;
111:消音器;112:第二过滤器;
161:第二流量调节阀;
171:富氮气体出口;172:富氧气体出口;173:电动针阀;174:第一流量调节阀;175:单向阀;
181:压力释放阀;182:氧浓度传感器;
2:气体分流台;
21:肺式调节器;22:呼吸面罩;23:压力传感器;24:血氧饱和度监测传感器;
3:控制器;
4:显示器。
具体实施方式
为了更好的解释本实用新型,以便于理解,下面结合附图,通过具体实施方式,对本实用新型作详细描述。
图1为本实用新型提供的飞行人员低氧训练设备的结构示意图。如图1所示,该飞行人员低氧训练设备包括用于产生低氧浓度呼吸气体的低氧制备主机1、用于输送低氧浓度呼吸气体至受训人员的气体分流台2和控制器3。
其中,低氧制备主机1包括压缩空气产生装置、制氮膜组件17和气体输出管18;压缩空气产生装置的出气口通过可被电磁阀截止的第一管路15与制氮膜组件17的空气进口连通,制氮膜组件17的富氮气体出口171与气体输出管18连通,制氮膜组件17的富氧气体出口172设置有用于调节富氧气体排放流量的电气比例阀;压缩空气产生装置的出气口还通过可被电磁阀截止的第二管路16与气体输出管18连通;气体输出管18与气体分流台2连通。
其中,气体分流台2集成有受训人员的生理检测组件,生理检测组件与控制器3电连接,控制器3与用于截止第一管路15的电磁阀和用于截止第二管路16的电磁阀电连接,控制器3还与电气比例阀电连接。
如此设置的飞行人员低氧训练设备,通过在制氮膜组件17的富氧气体出口172设置电气比例阀,并将控制器3与电气比例阀电连接,为控制器3控制电气比例阀开度以调节富氧气体排放流量,进而调节输出产品气(即低氧制备主机1向气体分流台2输出的气体)的氧浓度提供结构基础;无需对空气和富氮气体进行混合来调节产品气的氧浓度,结构简单、体积小、重量轻。借助于生理检测组件实现对受训人员血氧饱和度和脉率的实时监测,借助于生理检测组件与控制器3电连接,控制器3与用于截止第一管路15的电磁阀和用于截止第二管路16的电磁阀电连接,提供了可靠的结构架构,能够实现在受训人员的血氧饱和度低于一定阈值时,控制器3将产品气气源从富氮气体切换为空气,保证受训人员的安全。
富氮膜组件是利用一种高分子聚合物中空纤维膜的选择“渗透过滤”特性使进料空气实现分离并产出富氮惰性气的组件。富氮膜组件的工作原理为:当压缩空气通过中空纤维膜时,在膜两侧对应分压差作用下,通过各气体组分在聚合物中的溶解和扩散系数的差异,导致其通过膜壁的渗透速率不同,渗透速率快的气体——“快气”(如H2O、CO2、H2、He、O2等)和渗透速率慢的气体——“慢气”(如N2、CH4及其它烃类等),渗透速率相对较快的气体优先透过膜壁而在低压渗透侧被富集,而渗透速率相对较慢的气体则在高压滞留侧被富集,所以氧氮气体分离膜就是利用分子的渗透速率差使氧气和氮气在膜两侧富集而实现分离的。
优选地,压缩空气产生装置包括空气压缩机11、冷凝器12和第一过滤器13,空气压缩机11的出气口与冷凝器12的进口连通,冷凝器12的出口与第一过滤器13的进口连通,第一过滤器13的出口作为压缩空气产生装置的出气口。如此,通过空气压缩机11,能够对引入的环境空气加压加温,使其达到预定压力,满足富氮膜组件正常制氮和设备输出的压力要求;通过冷凝器12,能够对空气压缩机11产生的高温气体进行冷却以达到适合受训人员呼吸的温度;通过第一过滤器13,能够对冷凝器12输入的气体中的固体颗粒杂质、液态水和油雾等进行过滤,获得满足富氮膜组件引气品质要求的压缩空气。
进一步地,空气压缩机11与控制器3电连接。如此,提供结构架构,用于控制器3控制空气压缩机11的启停。
进一步优选地,空气压缩机11为无油活塞式压缩机。如此,避免空气压缩机11中的油分在工作过程中进入压缩空气,引起压缩空气中的油分增加,造成以下不利后果:1、油污颗粒堵塞制氮膜组件17,造成制氮膜组件17制氮效率下降,2、油分污染产品气,使其达不到呼吸用气要求,3、油分与制氮膜组件17中的富氧口氧气接触,有爆炸风险。
进一步优选地,第一过滤器13包括水滴分离器和油雾分离器。具体地,油雾分离器的过滤精度为0.01um,实现对压缩空气的精过滤。
进一步优选地,电气比例阀为电动针阀173。
具体地,在本实施例中,制氮膜组件17的富氧气体出口172直接与飞行人员低氧训练设备的外界环境连通。
优选地,压缩空气产生装置还包括第一散热风机,第一散热风机对应空气压缩机11的位置和冷凝器12的位置设置。如此,通过第一散热风机,能够对空气压缩机11及其产生的压缩空气进行散热。进一步地,第一散热风机与控制器3电连接,为控制器3根据空气压缩机11的启停控制第一散热风机启停提供结构基础。
优选地,空气压缩机11的进气口设置有消音器111和第二过滤器112。通过消音器111,降低进气噪声。由于飞行人员低氧训练设备以环境空气为气源,空气是多组分混合气体,除氧、氮、稀有气体、水蒸气、二氧化碳、乙炔和碳氢化合物外,还含有灰尘等固体颗粒,这些固体颗粒可能会堵塞富氮膜组件,尤其会对空气压缩机11造成磨损,因此设置第二过滤器112对空气进行过滤。具体地,第二过滤器112的过滤精度为1μm,对空气进行粗过滤,防止对空气压缩机11造成磨损。
优选地,压缩空气产生装置的出气口通过两位三通阀14与第一管路15和第二管路16连通。如此,只需一个阀门就能实现压缩空气产生装置与第一管路15的可截止连通,以及压缩空气产生装置与第二管路16的可截止连通,结构简单。
优选地,制氮膜组件17的富氮气体出口171通过第一流量调节阀174与气体输出管18连通,第二管路16上设置有第二流量调节阀161。通过第一流量调节阀174,调节稳定产品气的输出量为定值,防止流量波动范围大影响前端膜分离的产品气氧浓度;通过第二流量调节阀161,调节压缩空气的流量与受训人员所需的供气量匹配。
优选地,制氮膜组件17的富氮气体出口171设置有单向阀175,如此,防止环境大气中的颗粒、杂质等污染制氮膜组件17。
进一步地,在本实施例中,单向阀175相对第一流量调节阀174更靠近制氮膜组件17的富氮气体出口171。
优选地,气体输出管18上设置有压力释放阀181。压力释放阀181能够在产品气压力超过设定压力值时卸压,稳定产品气输出压力在设定值,保证产品气流量、浓度稳定。
优选地,气体输出管18上设置有氧浓度传感器182,氧浓度传感器182与控制器3电连接。如此,为控制器3根据氧浓度传感器182监测到的氧浓度控制电气比例阀开度以调节富氧气体排放流量,进而调节输出产品气的氧浓度提供结构基础。
进一步优选地,压力释放阀181和氧浓度传感器182在气体输出管18上沿输气方向依次排列。如此,氧浓度传感器182能够更准确地监测到产品气的氧浓度。
优选地,气体分流台2包括依次连通的肺式调节器21和呼吸面罩22,气体输出管18与肺式调节器21连通。肺式调节器21在受训人员吸气时供气,呼气时停止供气,可节省产品气用量,并且肺式调节器21根据受训人员呼吸越深,肺式活门开得越大,流量自动适应受训人员。
优选地,气体分流台2还包括压力传感器23,压力传感器23设置在肺式调节器21和呼吸面罩22之间,压力传感器23与控制器3电连接。如此,能够对呼吸气体的压力进行实时监测。
进一步地,在本实施例中,生理检测组件包括血氧饱和度监测传感器24。如此,能够对受训人员的血氧饱和度进行监测。
优选地,飞行人员低氧训练设备还包括第二散热风机,第二散热风机对应低氧制备主机1的位置和控制器3的位置设置。如此,通过第二散热风机,能够对飞行人员低氧训练设备整体进行散热。进一步地,控制器3集成有温度传感器,温度传感器与控制器3电连接,控制器3与第二散热风机电连接。如此,温度传感器能够实时监测飞行人员低氧训练设备的环境温度,为控制器3根据环境温度控制第二散热风机工作提供结构基础。
优选地,控制器3还集成有高度传感器。高度传感器用来检测飞行人员低氧训练设备的工作海拔高度,便于设备在根据生理高度建立产品气时,使设备能够自动补偿高度差。
优选地,飞行人员低氧训练设备还包括显示器4,显示器4与控制器3电连接。如此,可通过显示器4显示各路传感器(比如氧浓度传感器182、压力传感器23、血氧饱和度监测传感器24等)的参数。
进一步地,飞行人员低氧训练设备还包括直流电源,直流电源用于向氧浓度传感器182、压力传感器23、血氧饱和度监测传感器24、电磁阀、控制器3和显示器4供电。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连;可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”,可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”,可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”,可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述,是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制,本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种飞行人员低氧训练设备,其特征在于,
包括用于产生低氧浓度呼吸气体的低氧制备主机(1)、用于输送低氧浓度呼吸气体至受训人员的气体分流台(2)和控制器(3);
低氧制备主机(1)包括压缩空气产生装置、制氮膜组件(17)和气体输出管(18);压缩空气产生装置的出气口通过可被电磁阀截止的第一管路(15)与制氮膜组件(17)的空气进口连通,制氮膜组件(17)的富氮气体出口(171)与气体输出管(18)连通,制氮膜组件(17)的富氧气体出口(172)设置有用于调节富氧气体排放流量的电气比例阀;压缩空气产生装置的出气口还通过可被电磁阀截止的第二管路(16)与气体输出管(18)连通;气体输出管(18)与气体分流台(2)连通;
气体分流台(2)集成有生理检测组件,生理检测组件、电气比例阀、用于截止第一管路(15)的电磁阀和用于截止第二管路(16)的电磁阀均与控制器(3)电连接。
2.根据权利要求1所述的飞行人员低氧训练设备,其特征在于,
压缩空气产生装置包括空气压缩机(11)、冷凝器(12)和第一过滤器(13),空气压缩机(11)的出气口与冷凝器(12)的进口连通,冷凝器(12)的出口与第一过滤器(13)的进口连通,第一过滤器(13)的出口作为压缩空气产生装置的出气口。
3.根据权利要求2所述的飞行人员低氧训练设备,其特征在于,空气压缩机(11)为无油活塞式压缩机。
4.根据权利要求2所述的飞行人员低氧训练设备,其特征在于,第一过滤器(13)包括水滴分离器和油雾分离器。
5.根据权利要求2所述的飞行人员低氧训练设备,其特征在于,空气压缩机(11)的进气口设置有消音器(111)和第二过滤器(112)。
6.根据权利要求1所述的飞行人员低氧训练设备,其特征在于,电气比例阀为电动针阀(173)。
7.根据权利要求1所述的飞行人员低氧训练设备,其特征在于,压缩空气产生装置的出气口通过两位三通阀(14)与第一管路(15)和第二管路(16)连通。
8.根据权利要求1所述的飞行人员低氧训练设备,其特征在于,制氮膜组件(17)的富氮气体出口(171)通过第一流量调节阀(174)与气体输出管(18)连通,第二管路(16)上设置有第二流量调节阀(161)。
9.根据权利要求1所述的飞行人员低氧训练设备,其特征在于,制氮膜组件(17)的富氮气体出口(171)设置有单向阀(175)。
10.根据权利要求1所述的飞行人员低氧训练设备,其特征在于,气体输出管(18)上设置有氧浓度传感器(182),氧浓度传感器(182)与控制器(3)电连接。
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