一种军用车载供氧装置的制作方法

本实用新型涉及一种供氧装置，特别涉及一种军用车载供氧装置。

背景技术：

我国国土面积广阔，海拔差距最高达到8000米以上，其中并称为我国四大高原的青藏高原、黄土高原、内蒙古高原和云高高原占据国土面积的四分之一以上。青藏高原平均海拔均达到4500米，远远超出人体所能承受的缺氧海拔高度3000米。西南方向作为我国重要的战略方向之一，中印边境线长达2000公里，几十年来，中印边界之争至今未能取得突破性进展。中印交界地区平均海拔4000米以上。上述高海拔地区自然环境恶劣，普遍存在气压低，氧含量低的问题，这对高原官兵作战能力提出了巨大的考验。在海拔高度3000～4000米的高原地区，人体的作业能力和学习效率均降低20%以上；部队官兵如进入更高的海拔地区，战斗力将进一步下降，因缺氧引起的高原反应成为影响高原地区官兵战斗力的主要因素。

吸氧是缓解高原反应的最有效措施，在高原缺氧环境下，通过为官兵供给高浓度的氧气，可有效改善人员缺氧症状。现有陆军车辆主要配套氧气瓶、化学制氧装置和分子筛制氧装置等。其中，氧气瓶储存氧气量有限，无法长时间供给人员使用，且氧气的运输成本高，安全性低。化学制氧装置依赖于化学反应产生氧气，使用过程需要持续消耗原料，使用成本高，产生氧气的过程中，会有杂质气体产生，一旦使用不当，对人体健康有一定的影响。分子筛制氧装置因其物理分离原理，安全性高，使用成本低，可持续为人员供给高浓度的氧气，从而在陆军装备中得到应用，并具有良好的应用前景和巨大的配装需求。通过在陆装车辆上加装分子筛制氧装置，可有效减少或缓解车辆乘载员的高原反应，提高部队持续作战能力，为部队更好的进行正常训练和执行作战任务创造条件。因此陆装车辆加装制氧装置是恢复和保持乘载员作战能力的有效途径。为此，开展车载制氧装置研究，研制出满足军用要求的车载分子筛制氧装置具有十分重要的军事意义。

目前，部队官兵在高原进行作业和训练过程中，应对缺氧的主要方式是采用间歇性吸氧，其供氧方式为采用化学产氧法和氧气瓶吸氧，此类方法由于使用成本高、安全性低，且难以长时间连续供氧而未得到广泛使用。也有少量车辆加装有分子筛制氧机，但由于车辆内部安装空间小，现有制氧机体积大、重量重、抗车载振动冲击性能差、可靠性低等缺点，未在陆装车辆上得到大量应用。如何基于成熟的变压吸附制氧技术，研制出体积小、重量轻、可靠性高、满足车载安装使用的分子筛制氧装置，成为分子筛制氧机应用于陆装装备的技术瓶颈。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一款体积小、重量轻、满足车载安装使用的分子筛变压吸附供氧装置。

为实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案予以实现：

一种军用车载供氧装置，包括箱体及设于箱体内部的控制器，所述箱体包括由框架、底板和两个端板构成的框体，所述框体内部通过支撑板分隔成上、下两个贯通的上空间和下空间；所述支撑板上并排架设两个分子筛塔，位于两个分子筛塔之间的支撑板上依次架设有过滤器和储氧罐；所述箱体的底板上固设有压缩机、控制器，所述过滤器的出气端依次通过压缩机、散热器、电磁阀、分子筛塔与储氧罐连通，位于散热器外侧的下空间内固设有风机，正对风机的端板上开设有风口，所述风口上安装有风机罩，位于风机罩外侧的端板上固定安装有流量计，所述流量计的进气端通过减压阀与所述储氧罐连通。

进一步方案，所述电磁阀固定在所述箱体的底板上，所述散热器、风机并排安装在位于电磁阀上方的支撑板上

更进一步方案，位于风机另一端的端板上安装有出氧接口、排氮接口和电源接口，所述电源接口与控制器电连接；所述电磁阀为两位四通电磁阀，其一入口与所述散热器的出口连通、三出口分别与两个分子筛塔、排氮接口的进气口连通，所述流量计的出气端与所述出氧接口连通。

进一步方案，所述箱体的端板上安装有电源开关，所述控制器通过电源开关与外接电源连接，控制器的输出端分别与风机、压缩机、电磁阀的输入端连接。

进一步方案，所述框体的顶端拆卸式连接有上面板，框体的前、后侧分别拆卸式连接有前面板、后面板。

进一步方案，所述压缩机通过橡胶减振器固定在底板上。

进一步方案，所述减压阀安装在储氧罐的端盖上。

进一步方案，所述箱体的底端固定连接有安装座，安装座的底端安装有紧固螺栓。

安装座的截面为n形凹槽，紧固螺栓安装在安装座的n形凹槽的中间，通过紧固螺栓可将供氧装置固定在车辆内部的安装附座上，满足车辆行驶过程中，产品的抗振动冲击性能要求，从而保证车辆行驶或停止时，均可为乘载员提供氧气。

所述箱体的体积为370mm×210mm×330mm；所述压缩机为直流变频压缩机。

本实用新型的实用新型点是采用组合化、模块化设计，将箱体内部通过支撑板分隔成上、下两个贯通的上空间和下空间，然后将分子筛塔、过滤器和储氧罐布置在上空间内，并且在储氧罐的端盖集成上减压阀；将压缩机、控制器、风机、散热器、电磁阀等布置在下空间；将流量计、电源开关、出氧接口、排氮接口和电源接口等安装在端板上。从而充分利用不同组件之间的间隙，有效节约了空间，减小了产品的体积、重量。从而使最终箱体的体积为370mm×210mm×330mm、重量为17kg，便于军用车辆安装使用。

本装置以dc26v为工作电压，可直接使用车载蓄电池供电，以环境空气为气源，通过车载供氧装置，可将空气中的氮氧气体分离，氮气排出车外，氧气供给车内乘载员使用，保证4名车辆乘载员在海拔4500米缺氧环境下供氧需求。

本实用新型供氧装置采用高效分子筛变压吸附制氧技术，通过电磁阀控制压缩机出口加压气体进入分子筛塔内，当塔内的气体压力增大制0.16mpa时，分子筛塔内的分子筛吸附氮气，氧气流出分子筛塔进入储氧罐，从而分离氮氧气体，当分子筛吸附饱和后，电磁阀打开。此时，被吸附的氮气解析出去，氮气经排氮接口流出。通过这样循环改变压力，实现氮气的吸附与解析，从而实现变压吸附制氧。本实用新型的分子筛塔采用锂型分子筛，减少了分子筛的用量，提高了氧气的回收率，实现高效分子筛变压吸附制氧，其供氧流量大于5l/min，氧气浓度达到93%，可在海拔4500米高度使用，同时供4名乘载员吸氧。

本供氧装置通过安装座与车辆连接，内部的压缩机采用橡胶减振器，通过减振器的自带阻尼从而实现减振，保证供氧装置满足gjb150规定的振动冲击要求，满足车载安装使用，为在车辆内部安装使用创造了条件；

本实用新型中的压缩机采用直流变频压缩机，直流变频压缩机是现有产品，可市购。如zl201020581155.6公开的低压变频空气压缩机。

由于直流变频压缩机中加于电机线圈上的电压波形是矩形波，利用矩形波的脉宽和频率特点，在负载一定的情况下改变加于线圈上的矩形波频率就可以改变电机转速，如果在需要稳定转速不变的情况下，负载有所增大，可以改变矩形波的脉宽（增宽），就可提高电机的出力：负载减小时，调低矩形波脉宽（减宽），减小电机出力。可通过控制器实时根据环境大气压情况来发出变频指令信号，实现压缩机随着环境大气压力自动变频调节，从而保证压缩机的排气量和排气压力随海拔高度的变化自动调节，可有效补偿供氧装置的制氧流量及氧气浓度随海拔高度增加的损失，保证供氧装置的制氧性能满足高原使用要求。

本发明实用新型供氧装置的体积小、重量轻，可根据管路的长度及使用需要来调整其在车辆内的安装位置，并可方便搬运。实现移动式、持续供氧，为我军官兵高原作战及训练提供了用氧供给，有效解决了我军官兵高原环境下的缺氧难题。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，

图2是图1的分解示意图，

图3是本实用新型中箱体内部布置示意图，

图4是本实用新型的电路和气路示意图。

具体实施方式

如图1-3所示，一种军用车载供氧装置，包括箱体1及设于箱体1内部的控制器14，所述箱体1包括由框架、底板和两个端板构成的框体104，为方便车载安装使用，供氧装置整体采用箱体结构，其框体104采用铝合金材料，其中框架、底板和两个端板是一体成型设计，从而保证车载使用强度要求。

进一步方案，为了增加密封性，避免外界干扰，所述框体104的顶端拆卸式连接有上面板102，框体104的前、后侧分别拆卸式连接有前面板101、后面板103。前面板101、上面板102和后面板103的材质均为1.5mm铝板，均采用螺钉安装在框体104上，可快速拆卸，方便打开机壳检查维修。

本实用新型中控制器14是现有分子筛制氧机中已有的设备，本实用新型不涉及对其本身结构或功能等方面的改进。

控制器14是整机的控制核心，按照军用要求设计，满足军品环境适应性、电磁兼容性要求，其目的是用于压缩机、风机、电磁阀的电路连接与控制，实现其周期性工作。

所述框体104内部通过支撑板105分隔成上、下两个贯通的上空间和下空间；从而实现各部件的分层布置，减少布置空间。

所述支撑板105上并排架设两个分子筛塔6，位于两个分子筛塔6之间的支撑板105上依次架设有过滤器2和储氧罐7；所述箱体1的底板上固设有压缩机3、控制器14，所述过滤器2的出气端依次通过压缩机3、散热器4、电磁阀5、分子筛塔6与储氧罐7连通，位于散热器4外侧的下空间内固设有风机15，正对风机15的端板上开设有风口，所述风口上安装有风机罩16，位于风机罩16外侧的端板上固定安装有流量计9，所述流量计9的进气端通过减压阀8与所述储氧罐7连通。

流量计9为浮子流量计，可显示并调节供氧的流量，满足不同人数不同工况下使用，对供氧流量的要求。风机罩16可阻挡大颗粒的杂质进入供氧装置内部，保证产品使用的安全性。

进一步方案，所述电磁阀5固定在所述箱体1的底板上，所述散热器4、风机15并排安装在位于电磁阀5上方的支撑板105上。

更进一步方案，位于风机15另一端的端板上安装有出氧接口10、排氮接口11和电源接口12，所述电源接口12与控制器14电连接；所述电磁阀5为两位四通电磁阀，其一入口与所述散热器4的出口连通、三出口分别与两个分子筛塔6、排氮接口11的进气口连通，所述流量计9的出气端与所述出氧接口10连通。出氧接口10和排氮接口11均采用快速插头，可快速插拔供氧管和排氮管，电源接口12采用电连接器结构形式，方便连接输入电源线缆。

进一步方案，所述箱体1的端板上安装有电源开关13，所述控制器14通过电源开关13与外接电源连接，控制器14的输出端分别与风机15、压缩机3、电磁阀5的输入端连接。

电源开关13为带有指示灯的金属按钮开关，控制供氧装置开启和关断的同时，能够显示供氧装置的工作状态。

进一步方案，所述压缩机3通过橡胶减振器固定在底板上，减少对压缩机的冲击和振动，降低压缩机工作时因共振产生的噪音。

进一步方案，所述减压阀8安装在储氧罐7的端盖上。

进一步方案，所述箱体的底端固定连接有安装座17，安装座17的底端安装有紧固螺栓。由于供氧装置的体积小、重量轻，则可根据管路的长度及使用需要来调整其在车辆内的位置，并可方便搬运。另外，安装座17为橡胶材质具有减振作用，满足车辆行驶过程中，产品的抗振动冲击性能要求。

所述箱体1的体积为370mm×210mm×330mm。本装置体积小，便于车辆安装。

通过上述设计，供氧装置各部件高度集成模块化、一体化设计，产品体积小、重量轻、制氧高效，满足车载使用要求，整机具有良好的工艺性。通过采用物理分离的方式，制取高浓度的氧气，可有效解决我军官兵高原环境下训练及作战出现的缺氧问题。采用高效分子筛制氧技术，提高了氧气的回收率，为供氧装置的小型化提供了可能。

本实用新型军用车载供氧装置包含气路系统和电路系统，各部件之间通过管路或线缆连接。其中过滤器2、压缩机3、散热器4、电磁阀5、分子筛塔6、储氧罐7、减压阀8、流量计9、出氧接口10、排氮接口11之间通过pu管路连接，实现各部件气路系统的工作。电源接口12、电源开关13、控制器14、压缩机3、电磁阀5和风机15之间通过线缆连接，实现各部件电路系统的工作。

本实用新型军用车载供氧装置的工作流程如如图4所示：

本实用新型供氧装置通过电源接口12与车载蓄电池dc26连接而输出电源，打开电源开关13，控制器14通电工作，同时控制压缩机3、电磁阀5、风机15工作。本供氧装置采用环境空气作为气源，空气经过过滤器2净化后进入压缩机3，经过压缩机3加压后通过散热器4降温，风机15工作加速箱体1的内、外空气流动，并促使散热器4散热。而后在电磁阀5的控制下分别进入两个分子筛塔6，分子筛塔6与电磁阀5交互式连接（两位四通电磁阀的工作原理是已知，在此不累述），通过分子筛塔的分离作用，将氮、氧气体分离，氮气经电磁阀5从排氮接口11流出。最后通过管路排出车外，高浓度的氧气进入储氧罐7中，再通过减压阀8和流量计9调节后，从出氧接口10流出供车辆乘载员吸用，满足车载人员在缺氧环境下的吸氧需要。

本实用新型中“固设”、“固定连接”、“安装”等均表示相互连接的两部件之间是固定在一起，一般是通过焊接、螺钉或胶粘等方式固定在一起；“架设”是指直接放置或固定连接；“活动安装”是指两部件连接在一起并能相对运动；“拆卸式连接”一般指通过螺钉连接，随时可拆下或连接上。