ES2271442T3 - Metodo para ionstalar un sistema de enriquesimiento con gas de lecho de tamiz molecular. - Google Patents

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).