一种直升机制氧用分子筛再生系统及方法与流程

1.本发明属于直升机分子筛制氧系统技术领域，涉及一种直升机制氧用分子筛再生系统及方法。


背景技术：

2.直升机分子筛供氧装置在制氧过程中需要引入发动机高温高压空气，来自发动机的高温高压空气含有一定量的水蒸气，如不经除水处理直接引入分子筛，分子筛床具有吸水性，可迅速吸收高压空气中的水蒸气，造成分子筛供氧装置制氧效率降低。目前飞机与直升机上分子筛供氧装置均采用温降高压除水方法，在高温高压空气引入端设置散热器与高压水分离器4，高压高温空气经散热器降温后产生部分冷凝水，高压水分离器4可将70％左右的冷凝水排出。但此种除水方式效率有限，引入空气中仍然含有30％左右的水蒸气，该部分水蒸气被分子筛床缓慢吸收，当吸收的水蒸气达到一定量后，分子筛供氧装置制氧效率会快速降低。因为直升机经常在中低空飞行，空气中湿度较大，分子筛供氧装置更容易吸收水蒸气，造成频繁更换机上分子筛床，保障工作量巨大。


技术实现要素：

3.发明目的：提供一种直升机制氧用分子筛再生系统及方法。本发明延长了分子筛的使用寿命，减少分子筛供氧装置的保障工作量，提高装备的通勤能力。
4.技术方案：
5.一种直升机制氧用分子筛再生系统，包括发动机引气通道(12)，发动机引气通道(12)的出口端与散热组件(3)入口端连接，散热组件(3)出口端与制氧主机(6)入口连接，制氧主机(6)出口经供氧管路(9)与供氧面罩(8)连接；所述的发动机引气通道(12)上设有关断阀i(2)；所述的制氧主机(6)的入口和出口分别设有关断阀ii(6.1)和关断阀iii(6.3)；关断阀i、ii和iii均由控制器(1)控制。
6.前述的直升机制氧用分子筛再生系统中，制氧主机(6)的入口设有温压传感器(5)，
7.前述的直升机制氧用分子筛再生系统中，所述的供氧管路(9)上设有氧分压传感器(7)。
8.前述的直升机制氧用分子筛再生系统中，所述的控制器(1)与上位机(10)连接。
9.前述的直升机制氧用分子筛再生系统中，上位机(10)与机电显示器(11)连接。
10.前述的直升机制氧用分子筛再生系统的使用方法，分子筛再生过程为：在直升机非制氧任务环境下，控制器(1)打开关断阀i、ii及散热组件(3)的散热风机(3.1)，关闭关断阀iii(6.3)，此时，发动机引气通道内的高温气体被抽送入制氧主机(6)内，对分子筛床(6.2)持续加热，将分子筛床(6.2)含有的水分蒸发成水蒸气，之后水蒸气从制氧主机(6)的排氮口(6.4)排出。
11.前述的直升机制氧用分子筛再生系统的使用方法中，进入分子筛床(6.2)的高温
气体温度为200℃
±
5℃，加热时间为3个小时。
12.前述的直升机制氧用分子筛再生系统的使用方法中，当氧分压传感器(7)检测到供氧管路(9)的氧分压≤18kpa时，再启动分子筛再生。
13.前述的直升机制氧用分子筛再生系统的使用方法中，分子筛再生启动时，控制器(1)先启动散热风机(3.1)，3秒后再打开关断阀ii(6.1)，以防止超高温空气未经散热进入制氧主机(6)。
14.前述的直升机制氧用分子筛再生系统的使用方法中，分子筛再生过程中，控制器1根据温压传感器(5)感受的空气温度控制散热风机(3.1)风速，使进入分子筛床(6.2)的高温空气维持在200℃
±
5℃。
15.有益效果：
16.目前直升机分子筛供氧装置采用的温降高压除水方式不能完全分离空气中的水蒸气，少量水蒸气随高压空气进入分子筛床，长时间工作会造成分子筛床吸收大量的水蒸气而失去制氧能力，分子筛供氧装置不能满足机上用氧要求，根据外场试飞数据，分子筛供氧装置使用约50飞行小时，分子筛会吸水严重，制氧性能下降，需要更换分子筛。本发明利用分子筛床具有遇高温自我干燥的物理特性，从发动机引入高温空气除掉分子筛床中的水分与杂质。分子筛供氧装置结合直升机飞行任务(该飞行任务不需要使用氧气)，在发动机开车时，打开控制器1上的分子筛再生开关，高温引气持续加热分子筛床，从而除掉分子筛床中的水分与杂质，经过试验室分子筛烘干试验，分子筛经过200℃高温气烘干后，重新填装分子筛进行制氧性能试验，分子筛制氧性能与新分子筛性能相当，制氧性能达到出厂状态。
17.直升机一般年均飞行300小时，由于平原时用氧时间较少，主要考虑高原状态，起飞即制氧，一年需要6次更换分子筛。如采用机上分子筛再生技术，分子筛寿命可做到与机同寿，大幅减少分子筛供氧装置的保障工作量，提高装备的通勤能力。
附图说明
18.图1本发明工作原理图。
19.附图标记：1-控制器；2-关断阀i；3-散热组件；3.1-散热风机；4-高压水分离器；5-温压传感器；6-制氧主机；6.1-制氧主机前端活门；6.2-分子筛床；6.3-制氧主机关断阀；6.4-排氮口；7-氧分压传感器；8-供氧面罩；9-供氧管路；10-上位机；11-机电显示器。
具体实施方式
20.实施例1。参加图1，本发明提供了一种直升机制氧用分子筛再生的方法。因分子筛床具有常温吸水，遇高温自我干燥的物理特性，当分子筛床吸收大量的水分失去制氧功能时，向分子筛床引入高温空气，分子筛床经过较长时间的加温，可将其自身吸收的水分释放出来，以达到除水的目的，此种高温除水的方法不影响分子筛床的物理结构，除水后分子筛床恢复制氧功能。当直升机执行飞行任务不需要使用氧气时，打开控制器上的分子筛再生开关，此时关断阀打开，散热风机工作，制氧主机出口处的关断阀关闭。分子筛供氧装置从发动机处引入320℃的高温空气，此时控制器根据温压传感器感受的空气温度控制散热风机风速，使进入分子筛床的高温空气维持在200℃，将分子筛加温至200℃，经3个小时持续
加温后，分子筛上的杂质及水分可脱离分子筛床，随高温引气从排氮口排到机外，而生成纯净的分子筛供分子筛供氧装置重新使用，此时分子筛供氧装置的制氧性能可达到出厂状态。
21.本发明的关键技术主要有以下几点：
22.1)所述系统中直升机制氧用分子筛再生的方法，利用分子筛床6.2具有遇高温自我干燥的物理特性，从发动机引入高温空气除掉分子筛床6.2中的水分与杂质；
23.2)所述系统中直升机制氧用分子筛再生的方法，结合直升机飞行任务进行，不需要特殊的保障设备、工作环境与使用要求；
24.3)所述系统中控制器1，用于控制关断阀i2、散热风机3.1及制氧主机6的启停，接收温压传感器5采集的温度和压力信号，并接收氧分压传感器7的氧分压值；
25.4)所述系统中控制器1，分子筛再生开启时，控制器1先启动散热风机3.1，3秒后再打开关断阀ii6.1，防止超高温空气未经散热进入制氧主机6；
26.5)所述系统中控制器1，分子筛再生过程中，控制器1根据温压传感器5感受的空气温度控制散热风机3.1风速，使进入分子筛床6.2的高温空气维持在200℃左右；
27.6)所述系统中制氧主机关断阀6.3，在分子筛再生过程中，制氧主机关断阀6.3处于常闭状态，防止高温高压空气经供氧管路9进入供氧面罩8；
28.7)所述系统中制氧主机6，在制氧主机6上设置排氮口6.4，正常制氧时，排氮口6.4将分子筛床6.2分离的氮气排出机外。分子筛再生时，排氮口6.4将含有水分与杂质的高温空气排出机外。
29.所述系统中控制器1，根据分子筛床6.2的再生情况，将相关工作情况通过上位机10传至机电显示器11上，方便机组人员知悉。
30.实施例2。一种直升机制氧用分子筛再生系统，参见图1，包括控制器1、关断阀i2、散热组件3、散热风机3.1、高压水分离器4、温压传感器5、制氧主机6、氧分压传感器7、供氧面罩8、供氧管路9及发动机引气通道12等组成。
31.图1为本发明应用示意图，其工作原理为：
32.分子筛供氧装置的分子筛床6.2吸收大量的水分导致制氧能力降低时，氧分压传感器7将采集的氧分压值传送至控制器1，控制器1将接受到的氧分压值与对应高度的氧分压极限值进行比较，如该氧分压值小于对应高度的氧分压极限值，控制器1发出“氧分压低”故障告警，并将故障告警信息通过上位机10传送至机电显示器11，在机电显示器11上显示“氧分压低”故障，机组人员根据故障信息判断分子筛床6.2制氧能力不足，需要对分子筛床6.2进行再生处理。
33.当直升机执行飞行任务不需要使用氧气，且飞行任务超过3个小时时，发动机开车后，打开控制器1上的分子筛再生开关，此时关断阀i2打开，散热风机3.1工作，制氧主机关断阀6.3关闭。分子筛供氧装置从发动机处引入320℃的高温空气，此时控制器1根据温压传感器5感受的空气温度控制散热风机3.1风速，使进入分子筛床6.2的高温空气维持在200℃，并将分子筛床6.2加温至200℃，经3个小时持续加温，分子筛床6.2上的杂质及水分可脱离分子筛床，随高温引气从排氮口6.4排到机外，而生成纯净的分子筛供分子筛供氧装置重新使用，此时分子筛供氧装置的制氧性能可达到出厂状态。
34.文中对本发明的原理及实施方式进行了阐述，应当指出，在不脱离本发明原理的
前提下，可对其进行若干改进和修饰，但这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。