基于电动机驱动压缩机的座舱增压供氧系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电动机驱动压缩机的座舱增压供氧系统，包含温度传感器、第一电动控制阀、文丘里稳压器、第一流量传感器、中空纤维膜分离器、氧浓度传感器、第二电动控制阀、压缩机、电动机、冷却器、第二温度传感器、第三电动控制阀、第二流量传感器和控制器；本发明专利技术以中空纤维膜作为氧氮分离方式，并充分利用座舱对供给气体的压力要求，应用由电机驱动的压缩机，将中空纤维膜空气分离器分离的富氧气体予以回收，增压后供给座舱。本发明专利技术具有体积小、减少发动机引气量、发动机引气利用率高、系统简单、可靠性高、提高座舱环境舒适性等优点，更好地符合了飞机座舱增压供氧系统的发展方向。

Cabin pressurized oxygen supply system based on motor driven compressor

【技术实现步骤摘要】
基于电动机驱动压缩机的座舱增压供氧系统
本专利技术涉及航空系统
，尤其涉及一种基于电动机驱动压缩机的座舱增压供氧系统。
技术介绍
航空生理学研究表明,人如果长期暴露于高空低压环境下,就会出现高空减压、高空缺氧等症状,座舱内大幅度频繁的压力波动或压力变化特别容易引起中耳损伤,严重的情况下，还会危及生命。因此必须对座舱增压来提升座舱空气氧分压，以确保乘员不发生缺氧反应。对于续航时间较长民航客机,一般都选择保持座舱内环境压力相当于2400m以下的水平。目前，克服高空缺氧的有效措施主要有两项:一是采用加压座舱,使成员处于不缺氧的座舱高度;二是提高吸气中的氧气浓度,使氧分压达到规定水平。目前主流的大型客机均采用了飞机发动机引气这种供气方式，引气经过环控系统压力、温度调节后进入座舱，给乘客创造一个相对适宜的环境。由于不同海拔高度下发动机引气中的氧浓度均保持基本恒定（氮气体积浓度为78%，氧气体积浓度为21%），因此，这种方式不能有效提高座舱氧分压水平，确保乘员的氧分压仅能依靠座舱压力的提升，它加大了座舱结构强度和引气量需求，增加了燃油代偿损失。与此同时，燃油箱惰化系统中的机载制氮系统也需要从发动机引气，由于分离效率的限制，所得的产品气仅占全部引气量的一小部分，大多气体被作为废气排出，造成较大的代偿损失。如：在利用膜分离技术制取氮气时，当产生的富氮气体体积分数为95%时，对应的富氧气体体积分数将高达35%左右，而这部分富氧气体通常被当作废气排出机外而白白浪费，导致对发动机引气利用不够充分。因此，如果可以将制氮系统的排放废气（富氧气体）增压处理后用于座舱的增压供氧，则可以大大地减少飞机发动机的引气量，它一方面可提高膜制氮系统的分离效率，另一方面有利于提高座舱环境舒适性，降低座舱压力，减小了爆破减压的危险性和对机体结构的强度要求，然而由于制氮系统产生的富氧气体压力条件不满足直接通入座舱条件，要想利用这部分富氧气体对座舱进行增压供氧存在着一定技术难度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，为了克服现有飞机的发动机引气量大、代偿损失高、爆破减压危险性大等不足，提供一种带由电动机驱动压缩机的增压供氧系统。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：基于电动机驱动压缩机的座舱增压供氧系统，其特征在于，包含温度传感器、第一电动控制阀、文丘里稳压器、第一流量传感器、中空纤维膜分离器、氧浓度传感器、第二电动控制阀、压缩机、电动机、冷却器、第二温度传感器、第三电动控制阀、第二流量传感器和控制器；所述中空纤维膜分离器包含混合气体入口、氧气出口和氮气出口，用于将从混合气体入口进入的混合气体分离为富氧气体、富氮气体后分别经氧气出口、氮气出口输出；所述第一电动控制阀一端和发动机引气通过管道相连，第一电动控制阀的另一端、文丘里稳压器、中空纤维膜分离器的混合气体入口通过管道依次相连；所述中空纤维膜分离器的氮气出口通过所述第二电动控制阀和飞机的油箱管道相连；中空纤维膜膜分离器的氧气出口、压缩机、冷却器、第三电动控制阀的一端依次管道相连；所述第三电动控制阀的另一端和飞机座舱通过管道联通；所述电动机用于驱动所述压缩机工作；所述第一温度传感器设置在第一电动控制阀和发动机引气之间的管道中；所述第一流量传感器设置在文丘里稳压器、中空纤维膜分离器之间的管道中；所述第二温度传感器设置在冷却器、第三电动控制阀之间的管道中；所述第二流量传感器设置在第三电动控制阀和座舱之间的管道中；所述氧浓度传感器设置在中空纤维膜分离器、第二电动控制阀之间的管道中；所述控制器分别和所述第一温度传感器、第二温度传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、氧浓度传感器、电动机、第一电动控制阀、第二电动控制阀、第三电动控制阀电气相连，用于获取第一温度传感器、第二温度传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、氧浓度传感器的感应信息并控制电动机、第一电动控制阀、第二电动控制阀、第三电动控制阀工作。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术应用电动机驱动压缩机，将中空纤维膜分离器排放的气体予以回收。系统无专门的制氧设备，通过压缩机、冷却器将中空纤维膜分离器排放的富氧气体增压冷却调节到满足供入座舱的条件；减小了对发动机引气量的要求；提高了对发动机引气量的利用效率；提高了座舱环境舒适性；降低了对机体结构的强度要求，提高了经济性；系统运行可靠，体积小，重量轻，制造可行，符合机载设备的要求。它可应用于各种类型的民用飞机上，作为座舱增压供氧与油箱惰性化安全保护措施耦合的机载设备。附图说明图1是本专利技术基于电动机驱动压缩机的座舱增压供氧系统示意图。图中，1-第一温度传感器，2-第一电动控制阀，3-文丘里稳压器，4-第一流量传感器，5-中空纤维膜分离器，6-氧浓度传感器，7-第二电动控制阀，8-油箱，9-压缩机，10-电动机，11-冷却器，12-第二温度传感器，13-第三电动控制阀，14-第二流量传感器，15-座舱，16-控制器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：本专利技术可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本专利技术的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。如图1所示，本专利技术公开了一种基于电动机驱动压缩机的座舱增压供氧系统，包含温度传感器、第一电动控制阀、文丘里稳压器、第一流量传感器、中空纤维膜分离器、氧浓度传感器、第二电动控制阀、压缩机、电动机、冷却器、第二温度传感器、第三电动控制阀、第二流量传感器和控制器；所述中空纤维膜分离器包含混合气体入口、氧气出口和氮气出口，用于将从混合气体入口进入的混合气体分离为富氧气体、富氮气体后分别经氧气出口、氮气出口输出；所述第一电动控制阀一端和发动机引气通过管道相连，第一电动控制阀的另一端、文丘里稳压器、中空纤维膜分离器的混合气体入口通过管道依次相连；所述中空纤维膜分离器的氮气出口通过所述第二电动控制阀和飞机的油箱管道相连；中空纤维膜分离器的氧气出口、压缩机、冷却器、第三电动控制阀的一端依次管道相连；所述第三电动控制阀的另一端和飞机座舱通过管道联通；所述电动机用于驱动所述压缩机工作；所述第一温度传感器设置在第一电动控制阀和发动机引气之间的管道中；所述第一流量传感器设置在文丘里稳压器、中空纤维膜分离器之间的管道中；所述第二温度传感器设置在冷却器、第三电动控制阀之间的管道中；所述第二流量传感器设置在第三电动控制阀和座舱之间的管道中；所述氧浓度传感器设置在中空纤维膜分离器、第二电动控制阀之间的管道中；所述控制器分别和所述第一温度传感器、第二温度传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、氧浓度传感器、电动机、第一电动控制阀、第二电动控制阀、第三电动控制阀电气相连，用于获取第一温度传感器、第二温度传感器、第一流量传感器、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于电动机驱动压缩机的座舱增压供氧系统，其特征在于，包含温度传感器、第一电动控制阀、文丘里稳压器、第一流量传感器、中空纤维膜分离器、氧浓度传感器、第二电动控制阀、压缩机、电动机、冷却器、第二温度传感器、第三电动控制阀、第二流量传感器和控制器；/n所述中空纤维膜分离器包含混合气体入口、氧气出口和氮气出口，用于将从混合气体入口进入的混合气体分离为富氧气体、富氮气体后分别经氧气出口、氮气出口输出；/n所述第一电动控制阀一端和发动机引气通过管道相连，第一电动控制阀的另一端、文丘里稳压器、中空纤维膜分离器的混合气体入口通过管道依次相连；/n所述中空纤维膜分离器的氮气出口通过所述第二电动控制阀和飞机的油箱管道相连；中空纤维膜分离器的氧气出口、压缩机、冷却器、第三电动控制阀的一端依次管道相连；/n所述第三电动控制阀的另一端和飞机座舱通过管道联通；/n所述电动机用于驱动所述压缩机工作；/n所述第一温度传感器设置在第一电动控制阀和发动机引气之间的管道中；所述第一流量传感器设置在文丘里稳压器、中空纤维膜分离器之间的管道中；所述第二温度传感器设置在冷却器、第三电动控制阀之间的管道中；所述第二流量传感器设置在第三电动控制阀和座舱之间的管道中；所述氧浓度传感器设置在中空纤维膜分离器、第二电动控制阀之间的管道中；/n所述控制器分别和所述第一温度传感器、第二温度传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、氧浓度传感器、电动机、第一电动控制阀、第二电动控制阀、第三电动控制阀电气相连，用于获取第一温度传感器、第二温度传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、氧浓度传感器的感应信息并控制电动机、第一电动控制阀、第二电动控制阀、第三电动控制阀工作。/n...

【技术特征摘要】
1.基于电动机驱动压缩机的座舱增压供氧系统，其特征在于，包含温度传感器、第一电动控制阀、文丘里稳压器、第一流量传感器、中空纤维膜分离器、氧浓度传感器、第二电动控制阀、压缩机、电动机、冷却器、第二温度传感器、第三电动控制阀、第二流量传感器和控制器；
所述中空纤维膜分离器包含混合气体入口、氧气出口和氮气出口，用于将从混合气体入口进入的混合气体分离为富氧气体、富氮气体后分别经氧气出口、氮气出口输出；
所述第一电动控制阀一端和发动机引气通过管道相连，第一电动控制阀的另一端、文丘里稳压器、中空纤维膜分离器的混合气体入口通过管道依次相连；
所述中空纤维膜分离器的氮气出口通过所述第二电动控制阀和飞机的油箱管道相连；中空纤维膜分离器的氧气出口、压缩机、冷却器、第三电动控制阀的一端依次管道相连；
所述第三电动控制阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：周鹏鹤，刘卫华，张瑞华，喻成璋，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32