[发明专利]一种提高机载分子筛制氧效率的系统与方法

权利要求书

1.一种提高机载分子筛制氧效率的系统，其特征在于，包含过滤器（1）、压缩机（2）、第一电动调节阀（3）、第一换热器（4）、第二换热器（5）、水分离器（6）、过滤器（7）、油雾分离器（8）、涡轮（9）、三床型分子筛（10）、第三换热器（11）、第二电动调节阀（12）、氧浓度传感器（13）、储氧罐（14）、压力传感器（15）、第三电动调节阀（16）、第四电动调节阀（17）、第四换热器（18）、温度传感器（19）、火焰抑制器（20）、第五电动调节阀（21）、油箱（22）、自动控制器（23）和风扇（24）；

所述第一换热器（4）、第二换热器（5）、第三换热器（11）、第四换热器（18）均包含热侧通道和冷侧通道；所述三床型分子筛（10）包含混合气体入口、富氧气体出口和富氮气体出口，用于将从混合气体入口进入的混合气体分离为富氧气体、富氮气体后分别经富氧气体出口、富氮气体出口输出；

所述压缩机（2）一端通过过滤器（1）和发动机引气管道相连，压缩机（2）的另一端、第一电动调节阀（3）、第一换热器（4）的热侧通道、第二换热器（5）的热侧通道、水分离器（6）的入口通过管道依次相连；

所述第一换热器（4）冷侧通道的入口接外界空气、第一换热器（4）冷侧通道的出口和第二换热器（5）冷侧通道的入口通过管道相连；所述第二换热器（5）冷侧通道的出口和外界空气管道相连；所述风扇（24）设置在第二换热器（5）冷侧通道和外界空气相连的管道中，用于将外部空气抽入第一换热器（4）冷侧通道后经第二换热器（5）冷侧通道排出；

所述水分离器（6）的空气出口和过滤器（7）的入口通过管道相连，水分离器（6）的液态水出口将液态水排至机外；

所述过滤器（7）的出口、油雾分离器（8）、涡轮（9）、三床型分子筛（10）的混合气体入口通过管道依次相连；

所述三床型分子筛（10）的富氧气体出口依次通过第三换热器（11）的热侧通道、氧浓度传感器（13）和储氧罐（14）管道相连，富氮气体出口依次通过压力传感器（15）、第三电动调节阀（16）、第四换热器（18）的热侧通道、温度传感器（19）、火焰抑制器（20）、第五电动调节阀（21）和油箱（22）管道相连；

所述第三换热器（11）冷侧通道的入口通过第二电动调节阀（12）和外界空气管道相连，冷侧通道的出口接外界空气；所述第四换热器（18）冷侧通道的入口通过第四电动调节阀（17）和外界空气管道相连，冷侧通道的出口接外界空气；

所述自动控制器（23）的输入端分别和氧浓度传感器（13）、压力传感器（15）、温度传感器（19）电气相连，输出端分别和第一电动调节阀（3）、第二电动调节阀（12）、第三电动调节阀（16）、第四电动调节阀（17）、风扇（24）、压缩机（2）电气相连，用于根据氧浓度传感器（13）、压力传感器（15）、温度传感器（19）的感应数据控制第一电动调节阀（3）、第二电动调节阀（12）、第三电动调节阀（16）、第四电动调节阀（17）、风扇（24）、压缩机（2）工作。

2.基于权利要求1所述提高机载分子筛制氧效率的系统的工作方法，其特征在于，引气分离及惰化发热具体步骤如下：

发动机引气通过管道及过滤器（1）进入压缩机（2）增压升温；由压缩机（2）供给的高温高压气体经过第一电动调节阀（3）进入第一换热器（4）预冷后，再经过第二换热器（5）冷却；第一换热器（4）和第二换热器（5）冷源由风扇（24）抽吸冲压空气提供；

经第二换热器（5）冷却后的混合气体经过水分离器（6）、过滤器（7）、油雾分离器（8）除去水汽杂质后通入涡轮（9）增压，随后进入三床型分子筛（10）；

三床型分子筛（10）将混合气体分离为富氧气体和富氮气体，其中，产生的富氧气体通过第三换热器（11）、氧浓度传感器（13）排入储氧罐（14），供机组人员使用，产生的富氧气体排出大气。

3.基于权利要求1所述提高机载分子筛制氧效率的系统的工作方法，其特征在于，数据采集及控制的具体步骤如下：

氧浓度传感器（13）通过探杆探测所述经第三换热器（11）冷却后的富氧气体氧浓度并将信号传输到所述自动控制器（23）；当氧浓度大于预设的氧浓度阈值时，所述自动控制器（23）输出控制信号连通所述压缩机（2）、第一电动调节阀（3），系统开始工作；当氧浓度小于预设的氧浓度阈值时，系统停止工作；

温度传感器（19）测得第四换热器（18）热测通道出口气体温度，并将信号传输到所述自动控制器（23）；当温度大于预设的温度阈值时，所述自动控制器（23）输出控制信号开启第四电动调节阀（17），增大进入第四换热器（18）的冲压空气，将富氮气体温度进一步降低，同时关闭所述第五电动调节阀（21），以防止高温气体进入油箱，保证油箱（22）安全；

压力传感器（15）测得氮气压力，并将信号传输到所述自动控制器（23）；当压力大于预设的压力阈值时，调节第三电动调节阀（16）增大第四换热器（18）的入口流量，将氮气压力进一步降低。