专利名称：产生并提供氧气和氮气的机载系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及产生并供给氧气的机载系统(航空业首字母缩写“OBOGS”)和氮气的机载系统(航空业首字母缩写“OBIGGS”)。
历史上，首先开发了OBOGS装置，用于向军用飞机的飞行员提供氧气，后来在近期，用于向飞机乘客连续提供氧气。OBOGS装置一般是利用变压吸附(首字母缩写PSA)的空气组分分离类型。
然后出现了OBIGGS装置以用于使直升机燃料箱惰性化，后来用于民用飞机。OBIGGS装置通常是利用聚合物膜渗透的空气组分分离类型。合并的OBOGS/OBIGGS系统于二十世纪八十年代开发，例如在US-A-4681 602(Boeing)或US-A-5 069 692(Sundstrand)中所描述，其中来自OBIGGS装置的贫氮混合物用来供给OBOGS。
同时，在二十世纪八十年代工业化开发了固体电介质型的利用离子-传输膜由空气提供氧气的装置(被称为SEOS)，如文件WO-A-91/06691(Ceramatec)中所述，其能够在环境压力下由空气提供压缩氧气，被建议作为OBOGS装置，也用于提供氮气以使油箱惰性化，如文件US-A-5 169 415(Sundstrand)所述。
经过对民用大型运输飞机一方面对氧气的需求、另一方面对氮气需求的广泛调查研究之后，本发明人得出结论合并的OBOGS/OBIGGS系统，无论吸附类型或者渗透类型都是工业上不可行的，并且所述固体电介质装置允许的产出不能够提供期望的输出量。
因此需要一种具有输出/重量比和生产与维修成本不会恶化飞机运营成本的适合向大型运输飞机提供氧气或氮气的系统。
为此，本发明提供一种用于产生并提供氧气和氮气的机载系统，包括-具有空气入口和至少一个出口的第一空气分离装置；
-具有空气入口和出口的第二空气分离装置；-具有空气入口和至少一个出口的第三空气分离装置；-第一与第二装置的空气入口应能够连接到压缩空气源；-所述第一分离装置具有能够与至少一个要惰性化的室连接的出口；和-所述第二和第三分离装置的出口能够与氧气供给回路连接。
根据本发明的特定特征-所述第三空气分离装置是固体电解质型；-所述第三空气分离装置的出口能够与机载氧气罐连接；-所述第二空气分离装置有利地是吸附型；-所述第一空气分离装置有利地是聚合物膜型。
本发明的其它特征与优点在下面参照附图
描述的实施方式中是明显的，所述实施方式用于说明而不具有限制意义，其中唯一的附图示意性地显示了根据本发明的提供氧气和氮气的机载系统。
在所述附图显示的实施方式中，民用大型运输飞机中的机载系统以1表示，主要包括OBIGGS型的第一空气分离装置2和OBOGS型的第二空气分离装置3和OBOGS型的第三空气分离装置4。
OBIGGS 2空气分离装置有利地是聚合物膜类型，如Medal Corp.在美国销售的那些，包括压缩空气入口5，富含氮的混合物出口6和贫氮混合物出口7。
OBOGS 3空气分离装置有利地是PSA类型，其中有高性能吸附剂，例如本申请人销售的沸石LiLSx吸附剂，包括压缩空气入口8，富含氧气的混合物出口9和贫氧混合物出口10。
所述第一(2)和第二(3)空气分离装置的入口5和8可以通过分布/控制阀11连接到从飞机引擎13的压缩阶段引出的供给管线12，管线12通过热交换器14冷却来自引擎的压缩气体，并与控制阀15和上游过滤器16合为一体。
OBIGGS 2装置的氮气出口6通过分布阀13连接到用于向货物运输舱15或燃料箱16、17提供惰性化的回路14a、14b，供给飞机的推进引擎和辅助能量供应设备。
OBOGS 3的氧气出口9通过下游过滤器17和流量控制器18连接到向驾驶舱驾驶员面罩20和飞机乘客面罩21供给氧气的回路19。
OBOGS 4陶瓷膜空气分离装置有利地是掺杂钇的氧化锆类型，包括电能输入口32，机舱压力空气吸入口22，贫氧混合物出口23和高纯氧气(纯度高于99.9％)出口24，出口24位于绝对压力高于100巴下的安全管线25中，安全管线25以流量控制装置18为终点并与压缩氧气缓冲槽26合为一体。
控制阀15通过电子控制装置27控制，该装置接受管线12上游的压力和温度信号28和分离装置2和3的输出管线的氧气含量测量信号29和来自飞行甲板的给定值信号30。
在所显示的实施方式中，所述分离装置2和3的废气出口7和10与用于排出飞机外部的管线31连接。
具有上述排列，所述分离装置2和3可以利用来自引擎的压缩空气先后地和/或临时性同时操作以分别提供氮气和氧气，并且，可通过启动分离装置4，补充罐26内的超纯氧气的储量，稀释后用于补给全部或部分在分离装置3出口9中的中等纯度的氧气流。
在一适合于大型运输飞机的特定实施方式中，OBIGGS 2以2-3巴的表压下提供输出量为150-250m3/小时，一般约200m3/小时的氮含量高于90％的气体混合物，陶瓷OBOGS 4以高于110巴、一般约130巴压力下提供输出量为0.05-0.1m3/小时的纯氧气。
虽然已经对照特定实施方式对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于此，对于本领域熟练技术人员来说在下述权利要求框架之内的改进和修改是显而易见的。
权利要求
1.一种用于产生并提供氧气和氮气的机载系统，包括-具有空气入口(5)和至少一个出口(6)的第一空气分离装置(2)；-具有入口(8)和至少一个出口(9)的第二空气分离装置(3)；-具有空气入口(22)和至少一个出口(24)的第三空气分离装置(4)；-第一(2)与第二(3)分离装置的入口(5)和(8)连接到压缩空气源(13)；-第一分离装置(2)的出口(6)与至少一个要惰性化的室(15，16)连接；和-第二(3)和第三(4)分离装置的出口(9，24)与向乘客提供氧气的回路(19)连接(18)。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述第三分离装置(4)为固体电解质型。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于所述第三分离装置(4)的出口(24)可与压缩氧气罐(26)连接。
4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于所述固体电解质基于掺杂氧化锆。
5.如前述任一权利要求所述的系统，其特征在于所述第二分离装置(3)为变压吸附型。
6.如前述任一权利要求所述的系统，其特征在于所述第一分离装置(2)为聚合物膜渗透型。
7.如前述任一权利要求所述的系统，特征在于要惰性化的室是行李舱(15)。
8.如前述任一权利要求所述的系统，特征在于要惰性化的室是燃料箱(16，17)。
全文摘要
本发明的机载系统包括通过出口(6)向飞机的惰性化室(15，16，17)提供氮气的OBIGGS(2)；向飞机乘客面具(20，21)的回路(19)提供氧气的第一个OBOGS(3)；所述OBIGGS(2)和OBOGS(3)用来自飞机引擎(13)的压缩空气供给，第二个固体电介质OBOGS(4)通过出口(24)提供储存在压缩氧气罐(26)中的纯氧气，所述罐(26)与氧气供给管线(19)连接。
文档编号A62B7/14GK1798687SQ200480015228
公开日2006年7月5日 申请日期2004年5月24日 优先权日2003年6月5日
发明者O·万德胡, S·莱西 申请人:液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公司