专利名称：用于高原野战环境的机动氧气车及机动制氧方法
技术领域：
本发明涉及一种特殊车辆及机动制氧方法，特别涉及一种适合高原野战环境的四驱越野氧气车及机动制氧方法。
背景技术：
我国高原地域辽阔，战略地位重要。其中，青藏高原平均海拔4500米左右，中印边境长达1700公里，至今还有14. 3万平方公里存在明显的领土争端。近年来，民族分裂势力、宗教极端分子和恐怖组织内外勾结，气焰嚣张，不断制造事端。内忧外患，对我国社会稳定和国土安全造成严重影响。此外，高原地区地质灾害多发，部队官兵急进高原遂行救灾、反·恐、应急、处突的任务逐年加剧。未来遇有战事，更是亟需平原部队急进高原参战。高原医学救援最大的难题就是缺氧！ “十二五”期间，我军把加强高原部队制供氧建设作为大事来抓，确定了平、战时的氧气供需标准。目前，已经开展了大型制氧站、连队集中吸氧室的建设，初步解决了常驻高原部队平时用氧难题。但是，在野战环境下开展医学救援时氧气保障难题一直没有解决，成了制约我军高原部队后勤建设的瓶颈。一来没有电源，远离电网，无法安装使用常规的分子筛制氧设备，二来环境恶劣，高寒气压低，普通制氧设备根本无法正常工作，从保障点罐装的氧气瓶容量有限，运输困难。
发明内容
针对高原野战环境的机动用氧难题，本发明的目的是提供一种结构简单、易维护、环境适应性强，产氧浓度达到99. 5%以上的机动制氧设备。本发明的另一目的是基于该机动制氧设备所提出的一种机动制氧方法。为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的一种用于高原野战环境的机动氧气车，包括四驱越野车辆平台、发动机及动力输出系统，其特征在于，该四驱越野车辆平台的后部设置有制氧系统，所述动力输出系统中设置有“制氧”档位的多级分动器，该多级分动器在“制氧”档位时，通过与离合器的配合，实现越野车前后驱的分离，发动机通过传动装置将怠速运转的机械能直接传递到制氧系统进行制氧，所述制氧系统由空气压缩机、脱水脱油单元、中空纤维膜富氧单元、氧气浓度检测单元和氧气收集单元构成。上述方案中，所述的传动装置包括设置在多级分动器上的传动轴和动力输出皮带轮，以及设置在制氧系统上的从动皮带轮及与空气压缩机连接的动力轴承，多级分动器在“制氧”档位时，发动机将怠速运转的机械能直接借由动力输出皮带轮和从动皮带轮输出到空气压缩机。所述的中空纤维膜富氧单元包括有中空纤维膜柱，将该中空纤维膜柱密封在一个富氧集气管中，中空纤维膜柱两端开口在外，一端为压缩空气的进口，另一端为富氮气体排放口，在靠近富氮气体排放口端的富氧集气管外侧开有富氧气体出口。所述的富氧集气管中封装多个中空纤维膜柱。
一种机动制氧方法，其特征在于，采用前述用于高原野战环境的机动氧气车实现，外界空气首先由“空气压缩机”压缩推入“脱水脱油单元”进行过滤预处理，然后洁净空气进入“中空纤维膜富氧单元”进行初级制氧，之后，经“氧气浓度实时监测单元”判断，将浓度〈99. 5%初级富氧气重新循环至“中空纤维膜富氧单元”继续提纯，如此往复，直至得到浓度>99. 5%富氧气，送至“氧气收集单元”备用；其中“空气压缩机”的动能来自于四驱越野车辆发动机，将动力输出系统的多级分动器置于“制氧”档位，通过传动装置获得。本发明的优点是，采用四驱越野车平台，直接利用自身发动机的动力，通过传动系统给制氧系统提供机械动力，省去了“机械能一电能”的相互转化，既可以提高工作效率，又可以使制氧车摆脱市电网络和发电机的限制，提高了机动性能和野战性能。其中，制氧系统采用中空纤维膜多循环富氧技术，创立了不依赖分子筛变压吸附及化学药品的供氧新方法，制氧系统结构简单、环境适应性强、产氧浓度高，可满足我国《GB8982-2009医用及航空呼吸用氧》新国标的要求。
以下结合附图
及具体实施方式
对本发明作进一步的详细描述。图I为本发明的系统整体结构示意图。图2是本发明车辆动力输出系统示意图。图3是本发明制氧系统工作流程图。图4是制氧系统内的中空纤维膜富氧单元结构示意图。
具体实施例方式如图I图2所示车辆平台I的车辆动力输出系统中，多级分动器5有三个档位I)前轮驱动；2)四轮驱动；3)制氧。其中，多级分动器5在“制氧”档位时，通过与离合器3的配合，可以实现越野车前后驱均分离，发动机2怠速运转的机械能可以通过传动轴6和动力输出皮带轮7，借由传动皮带8和从动皮带轮及制氧系统动力轴承9，输出到越野车后部制氧系统10中的空气压缩机。直接利用车辆自身发动机的机械能制取高纯医用氧气(符合《GB8982-2009》新国标)，不需要电力供应与保障，适合野战要求。如图3所示制氧系统包括空气压缩机、外界空气首先由“空气压缩机”压缩推入“脱水脱油单元”进行过滤预处理，然后洁净空气进入“中空纤维膜富氧单元”进行初级制氧，之后，经“氧气浓度实时监测单元”判断，将浓度〈99. 5%初级富氧气重新循环至“中空纤维膜富氧单元”继续提纯。如此往复，直至得到浓度>99. 5%富氧气，送至“氧气收集单元”备用。无需分子筛变压吸附和化学药品，直接利用现场空气经过多次循环提纯获得高纯氧气。氧气收集单元可以是一个缓冲罐，通过排放可直接使用，也可通过增压装置进行灌装。本实施例中，“脱水脱油单元”可以采用空气动力学及离心式分离原理的装置，无需额外功率负载。内部设计有导向器，高压空气进入脱水脱油器内，导向器将高速气体导向圆周运动，空气杂质在巨大离心力作用下，由于各杂质比重不同，瞬间实现分离，清洁空气供给“中空纤维膜富氧单元”，而水、油、浮尘等杂质则排出。“氧气浓度实时监测单元”可利用电化学传感器来实时检测富氧气的氧浓度，由一块9V电池供电。传感器由正、反两个电极组成，中间由一个薄电解层隔开。当有气体通过时，通过电极间连接的电阻器，就可以检测到与被测气浓度成正比的电流，测量该电流即可确定气体浓度。如图4所示中空纤维膜富氧单元选用氧氮分离系数α>4的高分子材料，如聚碳酸酯(。^ 7. 5)、聚砜(。^ 6. 2)、聚酰亚胺(。^ 6. 2)、聚4-甲基-I-戊烯(。^ 4. 2)等材料，拉制而成的中空纤维膜柱12，将该中空纤维膜柱密封在富氧集气管13中，中空纤维膜柱两端开口在外，一端为压缩空气11的进口，另一端为富氮气体排放口 15，富氧气体则从富氧气体出口 14 (靠近富氮气体排放口的富氧集气管 外周)收集。在实施过程中，富氧集气管13中可以封装多个中空纤维膜柱12，借以增加富氧气体的流量和产量。
权利要求
1.一种用于高原野战环境的机动氧气车，包括四驱越野车辆平台、发动机及动力输出系统，其特征在于，该四驱越野车辆平台的后部设置有制氧系统，所述动力输出系统中设置有“制氧”档位的多级分动器，该多级分动器在“制氧”档位时，通过与离合器的配合，实现越野车前后驱的分离，发动机通过传动装置将怠速运转的机械能直接传递到制氧系统进行制氧，所述制氧系统由空气压缩机、脱水脱油单元、中空纤维膜富氧单元、氧气浓度检测单元和氧气收集单元构成。
2.如权利要求I所述的用于高原野战环境的机动氧气车，其特征在于，所述的传动装置包括设置在多级分动器上的传动轴和动力输出皮带轮，以及设置在制氧系统上的从动皮带轮及与空气压缩机连接的动力轴承，多级分动器在“制氧”档位时，发动机将怠速运转的机械能直接借由动力输出皮带轮和从动皮带轮输出到空气压缩机。
3.如权利要求I所述的用于高原野战环境的机动氧气车，其特征在于，所述的中空纤维膜富氧单元包括有中空纤维膜柱，将该中空纤维膜柱密封在一个富氧集气管中，中空纤维膜柱两端开口在外，一端为压缩空气的进口，另一端为富氮气体排放口，在靠近富氮气体排放口端的富氧集气管外侧开有富氧气体出口。
4.如权利要求3所述的用于高原野战环境的机动氧气车，其特征在于，所述的富氧集气管中封装多个中空纤维膜柱。
5.一种机动制氧方法，其特征在于，采用权利要求I所述的用于高原野战环境的机动氧气车实现，外界空气首先由“空气压缩机”压缩推入“脱水脱油单元”进行过滤预处理，然后洁净空气进入“中空纤维膜富氧单元”进行初级制氧，之后，经“氧气浓度实时监测单元”判断，将浓度〈99. 5%初级富氧气重新循环至“中空纤维膜富氧单元”继续提纯，如此往复，直至得到浓度>99. 5%富氧气，送至“氧气收集单元”备用；其中“空气压缩机”的动能来自于四驱越野车辆发动机，将动力输出系统的多级分动器置于“制氧”档位，通过传动装置获得。
全文摘要
本发明公开了一种用于高原野战环境的机动氧气车及机动制氧方法，利用车辆发动机的自身机械动能制取氧气，并采用了中空纤维膜多循环富氧技术，无需分子筛变压吸附和化学药品，直接利用现场空气制取高纯氧气，并能灌装氧气瓶。整体结构简单、易维护、环境适应性强，符合野战要求。产氧浓度可以达到99.5%以上，满足我国《GB8982-2009医用及航空呼吸用氧》新国标的要求。
文档编号C01B13/02GK102874762SQ201210392920
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者罗二平, 申广浩, 栗文彬, 吴小明, 谢康宁, 汤池, 刘娟 申请人:中国人民解放军第四军医大学