專利名稱：產(chǎn)生并提供氧氣和氮?dú)獾臋C(jī)載系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生并供給氧氣的機(jī)載系統(tǒng)(航空業(yè)首字母縮寫(xiě)“OBOGS”)和氮?dú)獾臋C(jī)載系統(tǒng)(航空業(yè)首字母縮寫(xiě)“OBIGGS”)。
歷史上，首先開(kāi)發(fā)了OBOGS裝置，用于向軍用飛機(jī)的飛行員提供氧氣，后來(lái)在近期，用于向飛機(jī)乘客連續(xù)提供氧氣。OBOGS裝置一般是利用變壓吸附(首字母縮寫(xiě)PSA)的空氣組分分離類型。
然后出現(xiàn)了OBIGGS裝置以用于使直升機(jī)燃料箱惰性化，后來(lái)用于民用飛機(jī)。OBIGGS裝置通常是利用聚合物膜滲透的空氣組分分離類型。合并的OBOGS/OBIGGS系統(tǒng)于二十世紀(jì)八十年代開(kāi)發(fā)，例如在US-A-4681 602(Boeing)或US-A-5 069 692(Sundstrand)中所描述，其中來(lái)自O(shè)BIGGS裝置的貧氮混合物用來(lái)供給OBOGS。
同時(shí)，在二十世紀(jì)八十年代工業(yè)化開(kāi)發(fā)了固體電介質(zhì)型的利用離子-傳輸膜由空氣提供氧氣的裝置(被稱為SEOS)，如文件WO-A-91/06691(Ceramatec)中所述，其能夠在環(huán)境壓力下由空氣提供壓縮氧氣，被建議作為OBOGS裝置，也用于提供氮?dú)庖允褂拖涠栊曰?，如文件US-A-5 169 415(Sundstrand)所述。
經(jīng)過(guò)對(duì)民用大型運(yùn)輸飛機(jī)一方面對(duì)氧氣的需求、另一方面對(duì)氮?dú)庑枨蟮膹V泛調(diào)查研究之后，本發(fā)明人得出結(jié)論合并的OBOGS/OBIGGS系統(tǒng)，無(wú)論吸附類型或者滲透類型都是工業(yè)上不可行的，并且所述固體電介質(zhì)裝置允許的產(chǎn)出不能夠提供期望的輸出量。
因此需要一種具有輸出/重量比和生產(chǎn)與維修成本不會(huì)惡化飛機(jī)運(yùn)營(yíng)成本的適合向大型運(yùn)輸飛機(jī)提供氧氣或氮?dú)獾南到y(tǒng)。
為此，本發(fā)明提供一種用于產(chǎn)生并提供氧氣和氮?dú)獾臋C(jī)載系統(tǒng)，包括-具有空氣入口和至少一個(gè)出口的第一空氣分離裝置；
-具有空氣入口和出口的第二空氣分離裝置；-具有空氣入口和至少一個(gè)出口的第三空氣分離裝置；-第一與第二裝置的空氣入口應(yīng)能夠連接到壓縮空氣源；-所述第一分離裝置具有能夠與至少一個(gè)要惰性化的室連接的出口；和-所述第二和第三分離裝置的出口能夠與氧氣供給回路連接。
根據(jù)本發(fā)明的特定特征-所述第三空氣分離裝置是固體電解質(zhì)型；-所述第三空氣分離裝置的出口能夠與機(jī)載氧氣罐連接；-所述第二空氣分離裝置有利地是吸附型；-所述第一空氣分離裝置有利地是聚合物膜型。
本發(fā)明的其它特征與優(yōu)點(diǎn)在下面參照附圖
描述的實(shí)施方式中是明顯的，所述實(shí)施方式用于說(shuō)明而不具有限制意義，其中唯一的附圖示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的提供氧氣和氮?dú)獾臋C(jī)載系統(tǒng)。
在所述附圖顯示的實(shí)施方式中，民用大型運(yùn)輸飛機(jī)中的機(jī)載系統(tǒng)以1表示，主要包括OBIGGS型的第一空氣分離裝置2和OBOGS型的第二空氣分離裝置3和OBOGS型的第三空氣分離裝置4。
OBIGGS 2空氣分離裝置有利地是聚合物膜類型，如Medal Corp.在美國(guó)銷售的那些，包括壓縮空氣入口5，富含氮的混合物出口6和貧氮混合物出口7。
OBOGS 3空氣分離裝置有利地是PSA類型，其中有高性能吸附劑，例如本申請(qǐng)人銷售的沸石LiLSx吸附劑，包括壓縮空氣入口8，富含氧氣的混合物出口9和貧氧混合物出口10。
所述第一(2)和第二(3)空氣分離裝置的入口5和8可以通過(guò)分布/控制閥11連接到從飛機(jī)引擎13的壓縮階段引出的供給管線12，管線12通過(guò)熱交換器14冷卻來(lái)自引擎的壓縮氣體，并與控制閥15和上游過(guò)濾器16合為一體。
OBIGGS 2裝置的氮?dú)獬隹?通過(guò)分布閥13連接到用于向貨物運(yùn)輸艙15或燃料箱16、17提供惰性化的回路14a、14b，供給飛機(jī)的推進(jìn)引擎和輔助能量供應(yīng)設(shè)備。
OBOGS 3的氧氣出口9通過(guò)下游過(guò)濾器17和流量控制器18連接到向駕駛艙駕駛員面罩20和飛機(jī)乘客面罩21供給氧氣的回路19。
OBOGS 4陶瓷膜空氣分離裝置有利地是摻雜釔的氧化鋯類型，包括電能輸入口32，機(jī)艙壓力空氣吸入口22，貧氧混合物出口23和高純氧氣(純度高于99.9％)出口24，出口24位于絕對(duì)壓力高于100巴下的安全管線25中，安全管線25以流量控制裝置18為終點(diǎn)并與壓縮氧氣緩沖槽26合為一體。
控制閥15通過(guò)電子控制裝置27控制，該裝置接受管線12上游的壓力和溫度信號(hào)28和分離裝置2和3的輸出管線的氧氣含量測(cè)量信號(hào)29和來(lái)自飛行甲板的給定值信號(hào)30。
在所顯示的實(shí)施方式中，所述分離裝置2和3的廢氣出口7和10與用于排出飛機(jī)外部的管線31連接。
具有上述排列，所述分離裝置2和3可以利用來(lái)自引擎的壓縮空氣先后地和/或臨時(shí)性同時(shí)操作以分別提供氮?dú)夂脱鯕?，并且，可通過(guò)啟動(dòng)分離裝置4，補(bǔ)充罐26內(nèi)的超純氧氣的儲(chǔ)量，稀釋后用于補(bǔ)給全部或部分在分離裝置3出口9中的中等純度的氧氣流。
在一適合于大型運(yùn)輸飛機(jī)的特定實(shí)施方式中，OBIGGS 2以2-3巴的表壓下提供輸出量為150-250m3/小時(shí)，一般約200m3/小時(shí)的氮含量高于90％的氣體混合物，陶瓷OBOGS 4以高于110巴、一般約130巴壓力下提供輸出量為0.05-0.1m3/小時(shí)的純氧氣。
雖然已經(jīng)對(duì)照特定實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于此，對(duì)于本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō)在下述權(quán)利要求框架之內(nèi)的改進(jìn)和修改是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生并提供氧氣和氮?dú)獾臋C(jī)載系統(tǒng)，包括-具有空氣入口(5)和至少一個(gè)出口(6)的第一空氣分離裝置(2)；-具有入口(8)和至少一個(gè)出口(9)的第二空氣分離裝置(3)；-具有空氣入口(22)和至少一個(gè)出口(24)的第三空氣分離裝置(4)；-第一(2)與第二(3)分離裝置的入口(5)和(8)連接到壓縮空氣源(13)；-第一分離裝置(2)的出口(6)與至少一個(gè)要惰性化的室(15，16)連接；和-第二(3)和第三(4)分離裝置的出口(9，24)與向乘客提供氧氣的回路(19)連接(18)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第三分離裝置(4)為固體電解質(zhì)型。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第三分離裝置(4)的出口(24)可與壓縮氧氣罐(26)連接。
4.如權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述固體電解質(zhì)基于摻雜氧化鋯。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第二分離裝置(3)為變壓吸附型。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一分離裝置(2)為聚合物膜滲透型。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，特征在于要惰性化的室是行李艙(15)。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，特征在于要惰性化的室是燃料箱(16，17)。
全文摘要
本發(fā)明的機(jī)載系統(tǒng)包括通過(guò)出口(6)向飛機(jī)的惰性化室(15，16，17)提供氮?dú)獾腛BIGGS(2)；向飛機(jī)乘客面具(20，21)的回路(19)提供氧氣的第一個(gè)OBOGS(3)；所述OBIGGS(2)和OBOGS(3)用來(lái)自飛機(jī)引擎(13)的壓縮空氣供給，第二個(gè)固體電介質(zhì)OBOGS(4)通過(guò)出口(24)提供儲(chǔ)存在壓縮氧氣罐(26)中的純氧氣，所述罐(26)與氧氣供給管線(19)連接。
文檔編號(hào)A62B7/14GK1798687SQ200480015228
公開(kāi)日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月5日
發(fā)明者O·萬(wàn)德胡, S·萊西 申請(qǐng)人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究的具有監(jiān)督和管理委員會(huì)的有限公司