ES2271442T3 - Metodo para ionstalar un sistema de enriquesimiento con gas de lecho de tamiz molecular. - Google Patents
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Abstract
Un método para instalar un sistema de enriquecimiento de gas de lecho de tamiz molecular (10) en un vehículo, y sistema (10) incluye una pluralidad de lechos de tamiz molecular cada uno de los cuales es operable en una fase de carga para adsorber gas no gasógeno de un suministro de gas de alta presión (42, 44), y en una fase de desfogue cuando el lecho del tamiz se conecta a una presión baja, para liberar el gas no gasógeno adsorbido de un lecho de tamiz molecular, el método incluye instalar en el vehículo un controlador de sistema (25), un conducto de distribución de gas de gasógeno (28) que se extiende al menos una posición de distribución de gas de gasógeno, y un conducto de suministro de gas a alta presión (29) que se extiende desde una fuente de gas a alta presión (42, 44), suministrando una pluralidad de módulos de lecho de tamiz molecular (11a, 11b, 11c), cada módulo incluye un recipiente (12) que contiene un material de lecho de tamiz molecular, un primer puerto de comunicación de gas (13) desde un recipiente (12) con un conducto de salida (15) para el gas de gasógeno producido en uso durante la fase de carga del lecho de tamiz molecular, el conducto de salida (14) incluyendo una válvula de salida (15) para evitar el ingreso del gas al recipiente (12) a través de un primer puerto de comunicación de gas (13), y el recipiente (12) incluyendo un segundo puerto de comunicación de gas (16) que está conectado a un montaje de válvula (17) el cual, dependiendo del estado controlado del montaje de válvula (17), en uso permite la comunicación entre el interior del recipiente (12) y uno de un conducto de suministro de gas (19) durante la fase de carga del lecho de tamiz molecular y el conducto de desfogue (20) durante la fase de desfogue del lecho de tamiz molecular, introduciendo cada uno de los módulos (11a, 11b, 11c) independientemente en el vehículo, conectando cada uno de los conductos de salida (14) al conducto de distribución de gas de gasógeno (28), conectando cada uno de los conductos de suministro de gas (19) al conducto de suministro de gas de alta presión (29), y conectando el controlador (25) de cada uno de los montajes de válvula (17) de los módulos (11a, 11b, 11c) de tal forma que el controlador (25) es operable en uso para cambiar el estado controlado de cada uno de los montajes de válvula (17).
Description
Método para instalar un sistema de
enriquecimiento con gas de lecho de tamiz molecular.
La presente invención se relaciona con un método
para instalar un sistema de enriquecimiento con gas de de lecho de
tamiz molecular en un vehículo.
Tales sistemas incluyen típicamente una
pluralidad de lechos de tamiz molecular cada uno de los cuales es
operable en una fase de carga para adsorber gas no gasógeno de una
fuente de gas a alta presión, en una fase de desfogue cuando el
lecho del tamiz está conectado a una presión baja, para liberar gas
no gasógeno adsorbido de un lecho de tamiz molecular. La invención
se ha desarrollado particularmente pero no exclusivamente para un
sistema para producir gas de gasógeno enriquecido con oxígeno para
respirar, en un aeroplano.
Convencionalmente en tal sistema, los lechos son
operados en pares o tripletes o grupos de otros números de lechos,
de tal forma que cuando uno o más lechos del sistema están operando
en una fase de desfogue, al menos un lecho está operando en una
fase de carga, de tal forma que el gas enriquecido con oxígeno está
siendo producido continuamente.
Es esencial para la integridad del sistema,
proteger el material de lecho de tamiz molecular de los lechos
provenientes de contaminación tales como contaminación por
partículas, por ejemplo, polvo que es más probable que ocurra
durante la instalación en el aeroplano, y de ingestión de agua que
es más probable que ocurra durante el almacenamiento del material
de lecho de tamiz molecular. También los componentes y accesorios
para un lecho tienden a ser particulares para ese lecho.
Así para evitar la probabilidad de
contaminación, la ingestión de agua y el intercambio de los
componentes y los accesorios entre los lechos, grupos de lechos por
ejemplo dos lechos que van a ser operados en tándem, son
convencionalmente suministrados como módulos con todas las válvulas
asociadas etc. para posibilitarle al material de lecho ser aislado
durante el almacenamiento e instalación, listo para ser puesto en
los tubos dentro de los conductos de suministro y distribución del
aeroplano.
Sin embargo tales módulos tienden a ser pesados
y difíciles de manejar durante la instalación y remoción por
ejemplo para reparar o remplazar.
Se ha propuesto en la
US-A-5549736 suministrar un lecho de
tamiz molecular de tal forma que el área/volumen del material de
lecho de tamiz disponible para adsorción de gas no gasógeno pueda
ser ajustado a una capacidad de producción de gas de gasógeno
deseado. Sin embargo, los módulos de la disposición descrita son
ensamblados al conectar juntos los accesorios que suministran los
múltiples para los gases de entrada y salida, de tal forma que
aunque la disposición alivie el problema módulos de lecho múltiples
excesivamente pesados y voluminosos, el material de lecho de tamiz
molecular no se aísla durante y antes de la instalación de los
módulos, haciendo la contaminación y la ingestión de agua una
posibilidad.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención
suministramos un método para instalar un sistema de enriquecimiento
de gas de lecho de tamiz molecular en un vehículo de acuerdo con la
reivindicación 1.
Así mediante el método de instalación de la
invención, el material de lecho de tamiz molecular se aísla en los
recipientes antes de uso, reduciendo el riesgo de contaminación e
ingestión de agua. Más aún los módulos incluyen lechos de tamiz
molecular simple, haciéndolos más fácil de manejar durante la
instalación. No solamente los módulos son más pequeños que los
módulos que incluyen un grupo de lechos de tamiz molecular, sino que
los módulos de lecho simple también son más ligeros.
Los conductos de desfogue de los módulos pueden
ser conectados al menos en uso del sistema, a cualquier presión
baja. Por ejemplo cuando el vehículo es un aeroplano, y el gas de
gasógeno es gas enriquecido con oxígeno para respiración, donde el
sistema está destinado solamente a uso durante una situación de
emergencia es decir descompresión de la cabina, se puede establecer
una baja presión en la cabina del aeroplano o mantenerla de tal
forma que los conductos de desfogue simplemente se abran a la cabina
del aeroplano o se mantengan.
Sin embargo particularmente cuando puede ser
deseable operar el sistema para suministrar gas enriquecido con
oxígeno durante condiciones de no descompresión, por ejemplo, para
propósitos terapéuticos, el método de la invención puede incluir
conectar cada conducto de desfogue a un conducto de desfogue de gas
que se extiende a una salida de desfogue del aeroplano u otro
vehículo, y preferiblemente instalar el conducto de desfogue de gas
antes de introducir los módulos de lecho de tamiz molecular en el
vehículo.
Cada uno de los montajes de válvula puede
incluir una válvula eléctricamente operada que cuando está en uso
responde a una señal de control del controlador para asumir un
estado controlado, y el método pude incluir conectar eléctricamente
la válvula eléctricamente operada al controlador durante la
instalación.
Para lograr este método se pueden incluir cables
para control de la instalación en el vehículo antes de introducir
los módulos en el vehículo.
El vehículo puede incluir un motor de turbina de
gas, y el gas de alta presión se puede sangrar del motor aunque
otras fuentes de gas a alta presión se puedan utilizar según se
desea.
Cuando el vehículo es un aeroplano, el gas de
gasógeno puede ser un gas enriquecido con oxígeno.
Es conocido operar grupos de lecho de tamiz
molecular de acuerdo con varios regímenes de control bien sea para
maximizar el enriquecimiento de gas de gasógeno, y/o variar el grado
de enriquecimiento para ajustar las condiciones operacionales. Por
ejemplo en un aeroplano a las mayores altitudes, se requeriría gas
máximamente enriquecido con oxígeno mientras que altitudes más
bajas, se podría requerir menos gas enriquecido con oxígeno.
Mientras que convencionalmente, cuando un grupo de lechos de tamiz
molecular han sido suministrados como un módulo, los lecho han
coincidido para ser operados como un grupo de acuerdo con un
algoritmo de control particular, de acuerdo con el método de la
invención el controlador se puede programar para operar los montajes
de válvula de los módulos de lecho de tamiz molecular individuales
de acuerdo con un algoritmo de control deseado.
El método puede incluir programar el controlador
para seleccionar el régimen de control de una pluralidad de
regímenes de control automáticamente dependientes del número de
módulos de lecho de tamiz molecular que son operables en el
sistema. Así un sistema común de enriquecimiento de gas de lecho de
tamiz molecular se puede suministrar para una pluralidad de
aplicaciones sin importar el número de lechos de tamiz molecular
individuales que suministren. Más aún, en el evento de un mal
funcionamiento de cualquiera de los lechos o módulos, el
controlador se puede programar automáticamente para cambiar el
régimen de operación para operar los lechos operables restantes
para suministrar gas de gasógeno con un grado deseado de
enriquecimiento.
Las modalidades de la invención serán ahora
descritas con referencia a los dibujos que la acompañan en los
cuales.
La Figura 1 es una vista ilustrativa de un
sistema de enriquecimiento de gas para instalación mediante el
método de la invención;
La Figura 2 es una vista ilustrativa del módulo
de lecho de tamiz molecular para uso en el sistema de la Figura
1.
La Figura 3 es una vista ilustrativa de una
parte del sistema modificado instalado mediante el método de la
Figura 1.
En relación a las Figuras 1 y 2 de los dibujos 1
se muestra un sistema de enriquecimiento de gas de lecho de tamiz
molecular 10. En este ejemplo del sistema 10 es para producir gas
enriquecido con oxígeno para respirar, en un aeroplano.
El sistema 10 incluye una pluralidad de módulos
de lecho de tamiz molecular 11a, 11b, 11c, etc. Los cuales incluye
cada uno un recipiente 12 que contiene un material de lecho de tamiz
molecular, en este caso, para adsorber nitrógeno proveniente de
aire a alta presión. Cada recipiente 12 incluye un primer puerto de
comunicación de gas 13 al cual está conectado un conducto de salida
14 para gas de gasógeno, el conducto de salida 14 incluye una
válvula de salida 15, la cual en este ejemplo es una válvula simple
de no retorno, que se cierra para evitar el ingreso del gas hacia
el recipiente 12 a través de un primer puerto de comunicación de gas
13.
Cada recipiente 12 incluye además un segundo
puerto de comunicación de gas 16 que está conectado a un montaje de
válvula 17. El montaje de válvula 17 incluye una válvula
eléctricamente operable 18 la cual en uso, y dependiendo de su
estado controlado, le permite la comunicación entre el interior del
recipiente 12 por vía del segundo puerto de comunicación de gas 16
y uno de un conducto de suministro de gas 19 durante la fase de
carga de lecho de tamiz molecular y un conducto de desfogue 20
durante la fase de desfogue de lecho de tamiz molecular.
Así cada modulo 11a, 11b, 11, etc., es
suficientemente pequeño y ligero para posibilitarle los módulos 11a,
11b, 11c ser manejados fácilmente individual e independientemente
durante la instalación y remoción del sistema 10 como se explica a
continuación.
Las válvulas eléctricamente operables pueden ser
convenientemente operadas por solenoide, aunque las válvulas
impulsadas por motor podrían ser alternativamente utilizadas. Los
montajes de válvula 17 pueden incluir un diafragma de otras
válvulas para asegurar el aislamiento completo de los conductos de
ventilación 20 provenientes de los conductos de suministro de gas
19 durante las fases de carga y desfogue de la operación.
El sistema incluye además un controlador de
sistema 25 que es programado como se explica posteriormente para
operar los módulos 11a, 11b, 11c, etc., un conducto de distribución
de gas de gasógeno 28 que se extiende a al menos una posición de
distribución de gas de gasógeno en el aeroplano, tal como una
mascara de cara para la respiración del personal, y un conducto de
suministro de gas a alta presión 29 que se extiende desde un
suministro de aire a alta presión que en este ejemplo es un lecho de
aire presurizado proveniente de un motor del aeroplano corriente
debajo de la turbina de motor que presuriza el aire.
El sistema 10 incluye en este ejemplo los
siguientes componentes adicionales a saber una válvula de
aislamiento de gas de gasógeno 32 en el conducto de distribución de
gas de gasógeno 28. Un suministro de energía 33 para el controlador
del sistema 25, un conducto de desfogue de gas 34 que se extiende a
un punto de desfogue 36 a bordo del aeroplano, una válvula de
alivio de presión 38 y una válvula de cierre reductora de presión
39, cada una para asegurar que la presión del suministro de aire a
alta presión a los módulos 11a, 11b, 11c, etc., esté dentro de
límites aceptable, un separador de agua 40 para secar el aire a alta
presión suministrado, y una válvula de entrada 42 que posibilita
que sea derivado el suministro de aire a alta presión desde
alternativamente el motor del aeroplano como se describió
anteriormente, o una entrada de aire con ariete 44.
El sistema 10 incluye además un sensor de
presión de aire de alta presión 46 y un sensor de temperatura de
aire de alta presión 47, los cuales suministran ambos entradas al
controlador del sistema 15 que opera en una válvula de cierre 39 y
en una válvula de aislamiento de gas de gasógeno 32.
De acuerdo con la invención, el sistema 10 se
instala en el aeroplano primero al instalar el controlador del
sistema 25, el conducto de distribución de gas de gasógeno 28 y el
conducto de suministro de gas de alta presión 29, y todos los otros
componentes del sistema 10 incluyendo la cabina C para conectar el
controlador 15 a las válvulas 39, 32 y los montajes de válvula 17
de los módulos, pero excluyendo los módulos mismos 11a, 11b, 11c,
etc.
Los módulos 11a, 11b, 11c, etc. pueden ser
entonces introducidos en el aeroplano independientemente uno del
otro, uno a la vez según se requiera, por ingenieros de instalación
que manejan los módulos 11a, 11b, 11c, etc. sencillamente.
Los módulos 11a, 11b, 11c, etc. son entonces
conectados individualmente al resto del sistema 10 al conectar los
conductos de salida 14 al conducto de distribución de gas de
producto 28, y a los conductos de suministro de gas 19 al conducto
de suministro de gas de alta presión 29, y al conectar los montajes
de válvula 17 al controlador del sistema 15 por vía de los cables
C.
Preferiblemente los conductos y los conductos se
suministran con conectores que le posibilitan a los módulos 11a,
11b, 11c, etc. ser fácilmente conectados, y los montajes de válvula
17 y los cables también se suministran con conectores de tarugo y
caja que posibilitan la fácil conexión entre ellos. Los módulos 11a,
11b, 11c, etc. también pueden necesitar ser mecánicamente
asegurados al aeroplano.
También, donde se suministra un punto de
desfogue a bordo 36 los conductos de desfogue 20 necesitarán ser
conectados al conducto de desfogue 34.
El controlador del sistema 15 en este ejemplo se
programa para desarrollar una autoprueba para determinar cuantos
módulos 11a, 11b, 11c, etc. están operablemente conectados en el
sistema 10, y luego el controlador selecciona un régimen de control
de sistema apropiado a ese gas de gasógeno con un grado deseado de
enriquecimiento de oxígeno para operar las condiciones operativas
que se produzcan.
Por ejemplo, cuando un número mismo de módulos
11a, 11b, 11c, etc. Se suministran, los módulos 11a, 11b, 11c, etc.
se pueden operar en pares en tándem con el módulo de cada par que es
operado en una fase de carga durante el 50% de un ciclo de tiempo y
en una fase de desfogue durante el 50% del ciclo de tiempo, siendo
el ciclo de tiempo fijo o variable dependiendo de las condiciones
de operación.
En otro ejemplo, los módulos 11a, 11b, 11c, etc.
se pueden operar en grupos de diferentes números, por ejemplo
grupos de 3 con cada carga de módulo durante el 33.3% del tiempo del
ciclo y el desfogue durante el 66.6% del ciclo de tiempo.
Cualquiera que sea el tiempo de operación que se
seleccione por el controlador 15, en el evento de que uno o más
módulos 11a, 11b, 11c, etc. funcionen mal por ejemplo como resultado
de que el material de lecho de tamiz molecular se contamine, el
controlador 15 puede llevar el módulo fuera de línea y seleccionar
un régimen de operación alternativa para producir el producto de
gasógeno con un grado deseado de enriquecimiento de oxígeno.
Varias modificaciones se pueden hacer sin
apartase del alcance de la invención. Particularmente la invención
no está limitada al sistema 10 para uso en un aeroplano sino que se
puede también utilizar en cualquier vehículo donde se desee para
producir un gas de gasógeno enriquecido con gas para respirar o con
otro objeto, Por ejemplo, se puede desear producir un gas de
gasógeno enriquecido con nitrógeno proveniente del aire para
utilizar en el suministro de una atmósfera no inflamable para un
tanque de combustible.
El sistema 10 puede incluir componentes
adicionales no mostrados en los dibujos o mencionados para el
desempeño completo del sistema 10, como será evidente para aquellos
expertos en la técnica, pero preferiblemente, todos los componentes
excepto los módulos 11a, 11b, 11c, etc. son instalados en el
aeroplano u otro vehículo independientemente de los módulos.
En la Figura 3 se muestra un sistema modificado
10 instalado mediante el método de la invención. En este ejemplo
los módulos individuales están dispuestos en el sistema 10 en pares
11a, 11b, y 11c, y 11d, con cada par de módulos 11a, 11b, y 11c,
11d teniendo conductos de salida de gas de gasógeno respectivos 14a,
14b, que están conectados juntos y a un conducto de gas de gasógeno
principal 14, que se extiende hacia y está conectado al conducto de
distribución de gas de gasógeno 28. Así los conductos de salida 14a,
14b, de todos los lechos 11a, 11b, 11c, 11d, están todos,
indirectamente, conectados al conducto de distribución de gas de
gasógeno 28.
En esta modalidad, los lechos pares 11a, 11b, y
11c, 11d se pueden operar como un par con cada lecho 11a, 11b de un
par siendo operado en una fase de carga, mientras que el otro lecho
del par es desfogado. Sin embargo, los lechos de los pares se
pueden operar con otros lechos u otros pares de lechos del sistema
10 por el controlador (no visto en la Figura 3) como y cuando se
requiera. De otra forma los lechos 11a, 11b y 11c, 11d son operados
similarmente a los lechos en las modalidades previamente
descritas.
Al acoplar los lechos en distintos pares, como
se indica en la Figura 3, en lugar de acoplar los lechos
individuales directo a la línea de distribución de gas de gasógeno
28, se espera que pueda resultar la purga mejorada de un lecho que
está siendo desfogado (regenerado).
Claims (9)
1. Un método para instalar un sistema de
enriquecimiento de gas de lecho de tamiz molecular (10) en un
vehículo, y sistema (10) incluye una pluralidad de lechos de tamiz
molecular cada uno de los cuales es operable en una fase de carga
para adsorber gas no gasógeno de un suministro de gas de alta
presión (42, 44), y en una fase de desfogue cuando el lecho del
tamiz se conecta a una presión baja, para liberar el gas no
gasógeno adsorbido de un lecho de tamiz molecular, el método incluye
instalar en el vehículo un controlador de sistema (25), un conducto
de distribución de gas de gasógeno (28) que se extiende al menos una
posición de distribución de gas de gasógeno, y un conducto de
suministro de gas a alta presión (29) que se extiende desde una
fuente de gas a alta presión (42, 44), suministrando una pluralidad
de módulos de lecho de tamiz molecular (11a, 11b, 11c), cada módulo
incluye un recipiente (12) que contiene un material de lecho de
tamiz molecular, un primer puerto de comunicación de gas (13) desde
un recipiente (12) con un conducto de salida (15) para el gas de
gasógeno producido en uso durante la fase de carga del lecho de
tamiz molecular, el conducto de salida (14) incluyendo una válvula
de salida (15) para evitar el ingreso del gas al recipiente (12) a
través de un primer puerto de comunicación de gas (13), y el
recipiente (12) incluyendo un segundo puerto de comunicación de gas
(16) que está conectado a un montaje de válvula (17) el cual,
dependiendo del estado controlado del montaje de válvula (17), en
uso permite la comunicación entre el interior del recipiente (12) y
uno de un conducto de suministro de gas (19) durante la fase de
carga del lecho de tamiz molecular y el conducto de desfogue (20)
durante la fase de desfogue del lecho de tamiz molecular,
introduciendo cada uno de los módulos (11a, 11b, 11c)
independientemente en el vehículo, conectando cada uno de los
conductos de salida (14) al conducto de distribución de gas de
gasógeno (28), conectando cada uno de los conductos de suministro de
gas (19) al conducto de suministro de gas de alta presión (29), y
conectando el controlador (25) de cada uno de los montajes de
válvula (17) de los módulos (11a, 11b, 11c) de tal forma que el
controlador (25) es operable en uso para cambiar el estado
controlado de cada uno de los montajes de válvula (17).
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1
caracterizado porque cada uno de los conductos de desfogue
(20) está conectado al menos en uso del sistema (10), a una presión
baja.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1
o reivindicación 2 caracterizado porque el método incluye
conectar cada conducto de desfogue (20) a un conducto de desfogue de
gas (36) el cual se extiende a una salida de desfogue desde el
vehículo.
4. Un método de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes caracterizado porque cada
uno de los montajes de válvula (17) incluyen una válvula
eléctricamente operada (18) la cual en uso responde a una señal de
control desde el controlador (28) para asumir un estado controlado,
y el método incluye conectar eléctricamente la válvula
eléctricamente operada (18) al controlador (28) durante la
instalación.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4
caracterizado porque el método incluye instalar cables de
control en el vehículo antes de introducir los módulos (11a, 11b,
11c) en el vehículo.
6. Un método de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el
vehículo incluye un motor de turbina de gas, y el gas de alta
presión es sangrado desde el motor.
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6
caracterizado porque el vehículo es un aeroplano y el gas de
gasógeno es gas enriquecido con oxígeno.
8. Un método de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el
método incluye programar el controlador (28) para operar los
montajes de válvula (17) de los módulos de lecho de tamiz molecular
(11a, 11b, 11c) de acuerdo con un algoritmo de control.
9. Un método de acuerdo con la reivindicación 8
caracterizado porque el método incluye programar el
controlador (28) para seleccionar un régimen de control de una
pluralidad de regímenes de control que dependan automáticamente del
número de módulos de lecho de tamiz molecular (11a, 11b, 11c) los
cuales son operables en el sistema (10).
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GB0306354 | 2003-03-20 | ||
GB0306354A GB0306354D0 (en) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | Method of installing a molecular sieve bed gas-enriching system |
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