在飞机上为飞机乘客混合地产生氧气制造技术

本文提供的是一种产生用于飞机上乘客和/或机组人员呼吸的氧气的混合系统(100)。所述系统包括第一化学氧气发生器组件(112)，其配置为在出现紧急情况时和在初始下降模式期间立即供给适于呼吸的氧气。获得由数种类型的化学氧气发生器中的放热分解反应产生的热并供应至第二氧气发生器(114)。第二氧气发生器是固体电解质氧分离系统，其在约650℃至750℃的高温下，利用电压在专门的陶瓷材料内部，从空气催化分离氧气。将热从第一氧气发生器供应至第二氧气发生器的能力实质上减少了直到第二陶瓷氧气发生器可作为氧气供给接管的滞后时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】在飞机上为飞机乘客混合地产生氧气背景本专利技术一般地涉及一种为包括飞机上的机组人员和乘客提供可调节的氧气流的系统和方法。本专利技术更具体地涉及一种在包括飞机下降期间，确保适于呼吸的氧气可以立即和间歇地用于飞机上的机组人员和乘客的系统和方法。该系统的组件包括氧气发生器和将来自第一氧气发生器中放热分解反应的热传递至依赖热的第二氧气发生器的热交换器界面。用于向飞机乘客供给氧气的传统系统和方法通常依赖于气态氧，所述气态氧既可以是由位于乘客座椅上方的乘客服务单元(PSU)以化学方法产生的，或者也可以是由加压气缸分配的，通常通过飞机上的集中的分配网络分配或由多个分开的单个气缸分配。当应急氧气被供给至面具时，附在面具上的储气袋通常接收恒定的氧气流。氧气一般地以计算的速率一一适应甚至具有大得多的平均潮气量，其呼吸比平均呼吸率快的乘客的需要一一连续供应。进入储气袋和进入面具的连续的氧气流通常被客舱空气稀释。以化学方法产生氧气的系统作为一次性设备提供，其一旦被激活就只能使用一次并且必须被替换用于将来使用。以化学方法产生氧气的系统通常适合于持续时间22分钟以下的较短的飞行。然而，在以化学方法产生氧气的系统满足氧气需求的适合性方面，飞行路线的地形也是决定因素。对于较长持续时间的飞行和遭遇多变或有挑战性的地形的飞行，气态氧可被储存在气缸中。来自气体的加压气缸的氧气可分配自飞机分配网络中的一个或多个来源，或者可为每个乘客或乘务员提供单个气缸。不论哪种情况，考虑到飞机的有限空间，来自气缸的氧气通常不远离飞机的照明系统的组件，增加了危害潜力。例如，座椅上方的单个气缸或分配网络的出口靠近灯。遍布飞机的大量的管道需要并入这些加压氧气缸作为向乘客分配氧气的机载氧气供给系统的一部分，必须定期检查泄漏，这增加了维护成本。加压氧气缸还必须足够坚固以便防止爆炸危险，这导致重量增加，并因此增大了油耗和燃料成本。提高这种飞机应急氧气供应系统在氧气的产生、存储、分配或消耗方面的效率可因此产生重量节省。相反，提高飞机应急氧气供应系统的效率而没有同量的缩小尺寸将给予系统操作中较大的安全系数。因此以任何可能的方式提高应急或补充氧气供应系统的效率是高度期望的。对机舱乘员进行适当充氧需要输送的补充氧气流速取决于在给定高度的一般压力。输送到使用者的氧气的量可根据高度有利地变化，以产生适当的充氧作用，而避免比需要量大的氧气效率低的和浪费的输送。也已知分子筛氧气发生(MSOG)系统从供应气体产生氧气或富氧气体和残余气体的供应。这种机载氧气发生器(OBOG)设备的分子筛氧气发生器(MSOG)类型依赖变压吸附(PSA)技术以产生包含高达95%的氧气的富氧气体，其含有大于大约9%的氧气的残余气体流。然而，在操作的初始阶段，此系统对于满足飞机乘客对氧气的需要具有有限的适用性，在高海拔对其是立即需要的。此外，此系统没有使氧气消耗最小化或存储氧气。并入分子筛氧气发生系统的变压吸附技术基于原理:在压力下的气体一般地被吸引到固体表面，然后气体被吸附到固体表面。更高的压力产生较大的气体吸附。当压力减小或从高到低摇摆时，气体被释放或脱附。气体混合物可通过变压吸附被分离，因为不同气体趋于不同程度地吸引或吸附至不同的固体材料。因此，当压力减小时，不太强力地吸引至固体材料的气体将首先脱附以形成出口流。在吸附气体的固体材料床达到它的吸附容量后，进一步降低压力以释放更强力吸引的气体。随着施加到机载氧气发生器(OBOG)，发动机排放气体通常被供应到变压吸附设备，空气的氮气成分比空气的氧气成分更强力地被吸附到固体材料床，并且产生富氧气体出口流。用于变压吸附系统的吸附剂必须具有区分表明选择性吸附的两种或多种气体的能力。用于变压吸附系统的合适的吸附材料通常是由于它们的大表面积选出的非常多孔材料，例如活性炭、硅胶、氧化铝和沸石。吸附在这些表面上的气体可以由只有一个或至多数个分子厚度的层组成。具有几百平方米每克的表面积的吸附材料使能够吸附气体中的吸附剂重量的很大部分。除了对于不同气体的差别吸附选择性，沸石和称作碳分子筛的一些类型的活性炭的分子筛特征有助于基于尺寸排除一些气体分子。已知另一种系统利用分子筛床和/或渗透膜技术，以产生，第一，用于机组人员呼吸的氧气，和第二，用作飞机的油箱中的惰性环境的氮气。然而这种系统仍需为氧气和氮气供应压缩机，以便氧气可以以适合呼吸的压力递送。此外，可产生的氧气的浓度由于使用的传统机载氧气发生器设备技术的性质被限制。由于高温需求，在全部氧气容量被利用之前有时间滞后。另一种类型的机载氧气发生器是陶瓷氧气发生器(COG)，其利用固体电解质氧气分离(SEOS)技术，其中使用电压以供应需要的热，在大约650°C到750°C的高温下氧气从专门的陶瓷材料内的空气中被催化分离。虽然此过程在压力下可产生适合用于在任何高度，包括超过30，000英尺的更高的高度下呼吸的基本上纯的氧气产品，但是当为设备通电时氧气不是立即可用的，因为设备需要首先达到需要的操作温度。虽然基于在压力下提供适于呼吸的更纯的或更高度浓缩的富氧气体的能力，陶瓷氧气发生器设备通常优于分子筛氧气发生器设备，但是由于从这种设备氧气产生必要的高温需求，来自陶瓷氧气发生器设备的氧气也不是立即可用的。当在飞机上出现紧急情况时，需要以适于呼吸的浓度、温度和压力的迅速可用的氧气。在大于30，000英尺的高的高度下，需要99%或更高纯度的氧气。在等于或小于30，000英尺的较低高度下，含90-95%氧气的氧气可以是合适的。紧急情况可以包括意外客舱减压、意外下降等等。通过使陶瓷氧气发生器设备和在短期内提供氧气的其他来源结合，期望提供利用并入固体电解质氧气分离技术的陶瓷氧气发生器设备的优点，而不牺牲在下降或出现紧急情况期间的短期内可呼吸的氧气的可用性的系统。理想地，这种系统也将存储氧气并最大化氧气利用效率。进一步期望存储可用的或通过间歇地提供氧气到乘客或机组人员的面具产生的氧气，利用反馈机制使得根据为了安全具有允许的限度的需要提供氧气。最后，高度期望通过更快加热这些系统依赖的陶瓷膜，减少供给来自并入固体电解质氧气分离技术的陶瓷氧气发生器系统的氧气需要的等待时间。本专利技术满足这些和其它要求。专利技术概述简要并概括来说，本专利技术提供了在飞机上产生用于飞机乘客的氧气的混合系统，和并入此混合系统的方法。更具体地，混合系统通过从在化学氧气发生器发生的放热分解反应收集热，来加热陶瓷氧气发生器的陶瓷膜。氧气发生系统是混合的，因为其并入了两种不同类型的氧气发生器一一化学氧气发生器和陶瓷氧气发生器，利用一个系统的内在的热力学利于另一个系统。化学氧气发生器中的反应放出的过量的热可通过两个发生器之间的热交换界面输送至陶瓷氧气发生器。来自化学氧气发生器的热使得使用陶瓷氧气发生器更实用，因为其加热更快，使其在较短的时间内准备好使用，并且加热花费更少。化学氧气发生器供给的氧气可在出现紧急情况时的第一阶段和飞机的初始下降模式期间输送给乘客。一旦陶瓷氧气发生器比其它氧气发生器一一由于经由化学氧气发生器中的放热化学分解反应产生的热的辅助一一更快达到操作温度，陶瓷氧气发生器供给的氧气可在第二阶段输送给乘客。在足够的安全限度内，必要时提供多个每个类型的发生器一一化学氧气发生器本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于为飞机的机组人员或乘客提供用于呼吸的补充氧气的混合系统，包括：机载氧气发生器，其需要加热以达到操作温度；和化学氧气发生器，其配置为产生氧气和热，所述化学氧气发生器与所述机载氧气发生器热连通，其中由所述化学氧气发生器产生的热被供给至所述机载氧气发生器，从而加速达到所述机载氧气发生器的操作温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·S·克萨格，D·德根哈特，
申请(专利权)人：BE航天公司，
类型：发明
国别省市：美国;US