一种分子筛制氧供气系统及方法与流程

1.本发明属于直升机机载环控系统的氧气系统技术领域，涉及一种分子筛制氧供气系统及方法。


背景技术：

2.随着飞行高度的增加，空气中的氧气含量不断下降，随着海拔的升高和氧分压的下降，供氧不足易使人员产生一系列生理和病理改变。因此在一定高度以上，必须补充一定数量的氧气以保证人员生命安全。
3.分子筛制氧系统是一种常见的机载供氧装置，分子筛氧气系统通过变压吸附的原理，在一定压力下让氮气吸附、氧气通过(吸附)以及在环境压力下让氮气排出(解吸)，从而产出满足机组人员生理要求的成品气。但由于分子筛制氧系统中包含多种机电产品，存在一定的故障率，再结合空中环境的复杂性以及高空供氧的必要性，因此分子筛制氧系统的安全可靠至关重要。


技术实现要素：

4.发明目的：提供一种分子筛制氧供气系统及方法。本发明通过自身的模块设计与控制策略，确保分子筛氧气系统的运行，从而应对各种突发情境，以实现安全可靠的高空供氧。
5.技术方案：
6.一种分子筛制氧供气系统，包括集成式控制盒，集成式控制盒分别经气路ⅰ和气路ⅲ与分子筛氧源和供氧面罩连接；所述的集成式控制盒包括电子控制模块，电子控制模块与氧源切换模块电连接；氧源切换模块包括肺式调节机构，肺式调节机构和四通阀；肺式调节机构的进气端与四通阀的一个出气端连接，肺式调节机构的出气端经气路ⅲ供氧面罩连接；四通阀的另一出气端经气路ⅲ供氧面罩连接连接；四通阀的一个进气端经气路ⅰ与分子筛氧源连接。
7.前述的分子筛制氧供气系统中，其特征在于，四通阀的另一个进气端经气路ⅱ与应急氧瓶出气端连接。
8.前述的分子筛制氧供气系统中，应急氧瓶出气端还经气路ⅳ与供氧面罩连接，气路ⅳ上设有电磁阀；所述的集成式控制盒还包括手动操纵模块，用于控制电磁阀的通/断。
9.前述的分子筛制氧供气系统中，所述的集成式控制盒还包括故障警告模块，用于发送故障警告信号。
10.前述的分子筛制氧供气系统中，所述的集成式控制盒与上位机连接，用于接收故障警告模块的故障警告信号。
11.前述的分子筛制氧供气系统的供氧方法，在分子筛氧气系统正常工作时，集成式控制盒中氧源切换模块的四通阀，将氧源切换至分子筛氧源，环境空气通过分子筛氧源转变为成品气，成品气通过气路ⅰ经集成式控制盒，并通过肺式调节机构，最后经气路ⅲ至供
氧面罩，实现“肺式供氧”。
12.前述的分子筛制氧供气系统的供氧方法中，当集成式控制盒中肺式调节机构发生故障时，电子控制模块根据控制策略调节四通阀，四通阀将氧源切换至分子筛氧源，成品气通过气路ⅰ经集成式控制盒，但不通过肺式调节机构，最后经气路ⅲ至供氧面罩，实现“连续供氧”。
13.前述的分子筛制氧供气系统的供氧方法中，分子筛氧源中的部件发生故障时，电子控制模块根据控制策略调节四通阀，四通阀将氧源切换至应急氧瓶，应急氧瓶中的氧气通过气路ⅱ经集成式控制盒中的肺式调节机构，最后经气路ⅲ至供氧面罩，实现“自动应急肺式供氧”。
14.前述的分子筛制氧供气系统的供氧方法中，当集成式控制盒中肺式机构11及分子筛氧源中部分部件同时故障时，电子控制模块根据控制策略调节四通阀，四通阀将氧源切换至应急氧瓶，应急氧瓶中的氧气通过气路ⅱ，经集成式控制盒，但不经肺式调节机构，最后经气路ⅲ至供氧面罩，实现“自动应急供氧”。
15.前述的分子筛制氧供气系统的供氧方法中，当集成式控制盒中氧源切换模块发生故障时，操作员操作手动操纵模块控制电磁阀打开，应急氧瓶中的氧气通过气路ⅳ直接进入供氧面罩，实现极端故障条件下的“手动应急供氧”。
16.有益效果：
17.本发明进行模块化设计，在控制盒中将机载分子筛制氧系统的控制功能进行高度集成；并通过不同模块间的指令、信号传递，按照控制策略，实现不同阀门、气路的切换；
18.本发明氧源切换模块中设有四通阀及是否经过肺式调节阀的不同通路，以实现不同情境下的氧源切换及供氧方式；
19.综上所述，本发明通过模块化、轻量化设计，对分子筛氧气系统进行集成控制，通过阀门、气路切换，应对机载分子筛制氧系统使用过程中的不同故障情形，确保分子筛氧气系统的运行，实现安全可靠的高空供氧。
附图说明
20.图1是本发明系统结构图；
21.图2是本发明“肺式供氧”原理图；
22.图3是本发明“连续供氧”原理图；
23.图4是本发明“自动应急肺式供氧”原理图；
24.图5是本发明“自动应急供氧”原理图。
具体实施方式
25.实施例1。下面结合附图对本发明进一步说明。图1是本发明中分子筛氧气系统的组成和结构示意图。
26.如图2所示，在分子筛氧气系统正常工作时，集成式控制盒3中氧源切换模块10的四通阀12，将氧源切换至分子筛氧源1，环境空气通过分子筛氧源1转变为成品气，成品气通过气路ⅰ经集成式控制盒3，并通过肺式调节机构11，最后经气路ⅲ至供氧面罩，实现“肺式供氧”；
27.如图3所示，当集成式控制盒3中肺式调节机构11发生故障时，故障告警模块9向电子控制模块8发送指令，同时故障告警模块将该故障上传至上位机记录，并供操作员查看，电子控制模块8根据控制策略调节四通阀12，四通阀12将氧源切换至分子筛氧源1，成品气通过气路ⅰ经集成式控制盒3，但不通过肺式调节机构11，最后经气路ⅲ至供氧面罩，实现“连续供氧”；
28.如图4所示，分子筛氧源1中的部件发生故障时，向集成式控制盒3中的故障告警模块9发送故障信号，故障告警模块9向电子控制模块8发送指令，同时故障告警模块将该故障上传至上位机记录，电子控制模块8根据控制策略调节四通阀12，四通阀12将氧源切换至应急氧瓶2，应急氧瓶2中的氧气通过气路ⅱ经集成式控制盒3中的肺式调节机构11，最后经气路ⅲ至供氧面罩，实现“自动应急肺式供氧”；
29.如图5所示，当集成式控制盒3中肺式机构11及分子筛氧源1中部分部件同时故障时，向集成式控制盒3中的故障告警模块9发送故障信号，故障告警模块9向电子控制模块8发送指令，同时故障告警模块将该故障上传至上位机记录，电子控制模块8根据控制策略调节四通阀12，四通阀12将氧源切换至应急氧瓶2，应急氧瓶2中的氧气通过气路ⅱ，经集成式控制盒3，但不经肺式调节机构11，最后经气路ⅲ至供氧面罩，实现“自动应急供氧”；
30.当集成式控制盒3中氧源切换模块10发生故障时，向集成式控制盒3中的故障告警模块9发送故障信号，故障告警模块9向上位机6发送告警显示，操作员操作手动操纵模块7控制电磁阀5打开，应急氧瓶2中的氧气通过气路ⅳ直接进入供氧面罩，实现极端故障条件下的“手动应急供氧”。
31.实施例2。一种分子筛制氧供气系统，参见图1-图5，包括集成式控制盒3，集成式控制盒3分别经气路ⅰ和气路ⅲ与分子筛氧源1和供氧面罩4连接；所述的集成式控制盒3包括电子控制模块8，电子控制模块8与氧源切换模块10电连接；氧源切换模块10包括肺式调节机构11，肺式调节机构11和四通阀12；肺式调节机构11的进气端与四通阀12的一个出气端连接，肺式调节机构11的出气端经气路ⅲ供氧面罩4连接；四通阀12的另一出气端经气路ⅲ供氧面罩4连接连接；四通阀12的一个进气端经气路ⅰ与分子筛氧源1连接。
32.四通阀12的另一个进气端经气路ⅱ与应急氧瓶2出气端连接。
33.应急氧瓶2出气端还经气路ⅳ与供氧面罩4连接，气路ⅳ上设有电磁阀5；所述的集成式控制盒3还包括手动操纵模块7，用于控制电磁阀5的通/断。
34.前述的集成式控制盒3还包括故障警告模块9，用于发送故障警告信号。
35.前述的集成式控制盒3与上位机6连接，用于接收故障警告模块9的故障警告信号。
36.前述的分子筛制氧供气系统的供氧方法，在分子筛氧气系统正常工作时，集成式控制盒3中氧源切换模块10的四通阀12，将氧源切换至分子筛氧源1，环境空气通过分子筛氧源1转变为成品气，成品气通过气路ⅰ经集成式控制盒3，并通过肺式调节机构11，最后经气路ⅲ至供氧面罩，实现“肺式供氧”。
37.当集成式控制盒3中肺式调节机构11发生故障时，电子控制模块8根据控制策略调节四通阀12，四通阀12将氧源切换至分子筛氧源1，成品气通过气路ⅰ经集成式控制盒3，但不通过肺式调节机构11，最后经气路ⅲ至供氧面罩，实现“连续供氧”。
38.分子筛氧源1中的部件发生故障时，电子控制模块8根据控制策略调节四通阀12，四通阀12将氧源切换至应急氧瓶2，应急氧瓶2中的氧气通过气路ⅱ经集成式控制盒3中的
肺式调节机构11，最后经气路ⅲ至供氧面罩，实现“自动应急肺式供氧”。
39.当集成式控制盒3中肺式机构11及分子筛氧源1中部分部件同时故障时，电子控制模块8根据控制策略调节四通阀12，四通阀12将氧源切换至应急氧瓶2，应急氧瓶2中的氧气通过气路ⅱ，经集成式控制盒3，但不经肺式调节机构11，最后经气路ⅲ至供氧面罩，实现“自动应急供氧”。
40.当集成式控制盒3中氧源切换模块10发生故障时，操作员操作手动操纵模块7控制电磁阀5打开，应急氧瓶2中的氧气通过气路ⅳ直接进入供氧面罩，实现极端故障条件下的“手动应急供氧”。