一种具有闭合回路概念的飞机乘客氧气面罩 |
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| 申请号 | CN201310269699.7 | 申请日 | 2013-06-28 | 公开(公告)号 | CN103754370A | 公开(公告)日 | 2014-04-30 |
| 申请人 | 联合技术公司; | 发明人 | 沃尔夫冈·里特纳; 乎迪格·麦克斯; 君特尔·波姆咖尔登; 马克·何姆; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种飞机乘客用应急供 氧 装置，其包括带有面罩本体的氧气面罩，所述氧气面罩具有用于遮住乘客的嘴和/或鼻子的第一开口，连接所述第一开口和氧气源的第二开口；乘客服务单元； 连接线 ，其一端固定在氧气面罩本体上，另一端具有联结所述线至所述乘客服务单元的联结元件，其中化学反应组件包含在氧气面罩中。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种飞机乘客应急供氧装置，其包括： |
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| 说明书全文 | 一种具有闭合回路概念的飞机乘客氧气面罩技术领域[0001] 本发明涉及飞机乘客应急供氧装置，包括带有面罩本体的氧气面罩，面罩本体带有覆盖乘客的嘴和/或者鼻子的第一开口，连接所述第一开口到氧气来源的第二开口；乘客服务单元；连接线，其一端固定在氧气面罩本体上，另一端有连接所述线到乘客服务单元的联接元件。本发明另一方面是一种在紧急情况下救援飞机乘客的方法。 背景技术[0002] 飞机上的紧急情况可能是客舱降压，烟雾或者火灾，风湍流和机械撞击等。通常，飞行员在这样的紧急情况下力图实施飞机的迅速紧急下降并抵达最近的机场或者紧急着陆巷。在飞机着陆后，所有乘客必须快速撤离飞机。这样的快速撤离会被飞机客舱里的烟雾和/或者不充足的氧气所阻碍。 [0003] 已知在紧急情况下（如客舱减压，烟雾或者火灾），应向乘客提供氧气。为了这个目的，氧气面罩从乘客服务单元中掉落并且氧气通过所述氧气面罩提供给乘客。氧气面罩通过连接线连接到乘客服务单元。在乘客服务单元里包含氧气源，氧气源储存氧气并在氧源激活后向乘客提供所述氧气。通常，乘客可以拉连接线激活氧源，其中所述连接线可能是柔性管，其同时用来引导氧气从乘客服务单元流向氧气面罩，或者可能是电线或者绳索或者与连接线不同的类似物。已知在乘客服务单元以化合物的形式存储氧气且在激活后在化学反应中产生所述氧气。这种类型的氧气源被称为化学氧气发生器（COG）。另外已知在加压罐存储氧气，其中激活所述氧气源包括打开阀门或者密封组件来打开所述压力罐且允许氧气流从所述罐流向氧气面罩。 [0004] 这样的应急氧气装置已经显示在某些紧急情况下氧气是不足的，尤其是在客舱火灾产生烟雾或者在乘客快速撤离客舱期间。本发明的目的就是为飞机乘客提供应急供氧装置，它在此类紧急情况下提高了乘客的安全性，并且方便了乘客操作应急供氧装置。 发明内容[0005] 这个目的通过在介绍部分里描述的飞机乘客应急供氧装置来解决，其中氧气面罩包括连接到面罩本体的化学反应组件，其用于接收从所述面罩本体呼出的空气，通过所述呼出空气和化学反应材料（化学反应材料包含在所述化学反应组件里）之间的化学反应而产生富氧空气从而把所述呼出空气转换成供应空气；并且化学反应组件向面罩本体提供所述富氧空气作为供应空气。 [0006] 根据本发明化学反应组件被包括在氧气面罩里。氧气面罩因而以化学反应组件为特征，化学反应组件是氧气面罩的一部分或者与氧气面罩是整体的，或者直接附属于氧气面罩。这意味着化学反应组件是机械地固定到面罩上，这样乘客佩戴具有氧气面罩的化学反应组件。与飞机乘客氧气应急系统的现有技术相比，提供的化学反应组件能够把乘客呼出的空气转换成富氧的和任选二氧化碳减少的空气，它可以再次被乘客吸入。这样，乘客得到一种独立的氧气面罩，可以佩戴这种氧气面罩，且即使乘客离开他的座位，例如在惊慌的情况下或者也许在快速撤离过程中，也能接收从面罩本体出来的氧气 [0007] 根据本发明这种应急供氧装置的一个优势是允许乘客离开他的座位并且仍然供应氧气，它在紧急情况下保护乘客不受烟雾或者低氧之害。尤其是如果在飞机上引导快速撤离过程中它能显著地增加乘客的安全性，因为乘客甚至可能在通过紧急出口撤离客舱前在飞机客舱里连续等待几分钟，并且使乘客不受客舱里烟雾或者降低的氧气的威胁。 [0008] 根据本发明的第一方面，所述连接线是供氧线，其用于连接所述面罩本体到所述乘客服务单元里的氧源，其中所述氧源是化学氧气发生器或者加压氧气罐。 [0009] 根据本发明，化学反应组件适应于用乘客呼出的空气产生富氧空气。这样，化学反应组件包括化学反应材料，它能够用包含二氧化碳的呼出空气产生氧气。然而，通常这种适于把氧气消耗（oxygen-depleted）的空气转换成富氧空气的化学反应材料需要一些启动时间来提供所述富氧空气。在启动时间期间，乘客可由氧源供氧，该氧源在紧急情况下能够立即释放氧气。这样的氧源可以是化学氧气发生器，该发生器包含化学反应材料，化学反应材料在化学反应中独立于呼出空气来生产氧气，或者这样的氧源可以是以加压形式包含氧气的加压氧气罐。根据本发明优选的实施方案，连接线是柔性管或者软管，氧源布置在所述乘客服务单元里。在这种情况下，连接线必须从氧源提供初始启动氧气到氧气面罩，在紧急情况下立即给乘客供应氧气。在短暂的启动时间之后，期间通过所述连接线从乘客服务单元里的氧源给乘客供氧，包含在氧气面罩里的化学反应材料将启动化学反应，把呼出的氧气消耗的空气转换成富氧空气，从而独立于氧源给乘客供应富氧空气。 [0010] 依据优选的实施方式，这里所述连接线是连接所述面罩本体与乘客服务单元内的固定点的线或管，其中所述氧气面罩另外包含氧气源，其中所述氧气源是化学氧气发生器或者加压氧气罐。依据这个实施方式，氧气源再次被包含在供氧装置中用于在初次启动期间提供氧气，其中包含在化学反应组件中的化学反应材料不足以使乘客呼出的空气富含氧气从而为乘客供应富氧空气。在这一实施方式中，氧气源包含在氧气面罩中，即它是氧气面罩的一部分，和氧气面罩是一个整体或者直接就固定于氧气面罩上。在这种情况下，不需要连接线来将乘客服务单元产生的氧气引导或输送给氧气面罩，而可能是用于在氧气面罩掉落出乘客服务单元后对其进行支持或者可能是用于通过向所属连接线施加拉力来激活与所述连接线连接的开关元件来激活氧气供应的简单的线或管等。 [0011] 依据另一优选的实施方式，所述连接线包含联结元件（coupling element），所述联结元件用于如果没有超过沿所述连接线的预定拉力，则适于维持通过连接线和氧气面罩和乘客服务单元之间的所述联结元件提供的连接，并且如果超过沿所述连接线的预定较低拉力，则所述联结元件适于释放通过所述连接线以及氧气面罩和乘客服务单元之间的所述联结元件提供的连接。 [0012] 依据这一实施方式，乘客可以通过将连接线脱开联结元件从乘客服务单元上断开氧气面罩。这个联结元件用于维持乘客服务单元和氧气面罩之间的连接直到由乘客沿着所述连接线施加的预先设定的拉力。如果超过了所述拉力，联结元件将释放氧气面罩这样就允许乘客带着氧气面罩离开他的座位并继续得到氧气供应。联结元件可以放置在氧气面罩上或者在乘客服务单元，或者沿着连接线放置在氧气面罩和乘客服务单元之间。它可以包含互相联结的连接元件，其中所述两个连接元件之间的联结仅维持到预设拉力达到时，然后两个连接元件互相释放。联结元件可能是连接线的薄弱部分，以便在预设拉力下断开，需要弹力决定拉力的偏置弹簧联结来释放联结等。 [0013] 依据另一优选的实施方式，其中氧气源在乘客服务单元中提供，氧气通过乘客服务单元外部的流量连接线供应到氧气面罩，优选的是所述联结元件与集成在乘客服务单元中的启动单元连接并用于启动所述氧气源的氧气供应，其中如果沿连接线的拉力超过了较低拉力启动水平，所述启动单元将用于启动所述氧气源的氧气供应，所述较低拉力启动水平低于较低拉力预设值。依据这一实施方式，启动单元是集成在乘客服务单元中的并且由沿连接线的拉力来激活的。这一拉力将比预设较低拉力启动水平的值更大，以避免氧气供应的意外启动。然而，较低拉力启动水平将低于从乘客服务单元断开氧气面罩所需的预设较低拉力值。这时，乘客可能首先通过施加超过特定低限但又不超过第二预设限值的拉力来启动氧气供应并通过连接线立即收到氧气供应。之后，如果需要乘客可以施加更大的拉力从乘客服务单元上释放氧气面罩，例如，在紧急的快速撤离过程中。应该理解，该实施方式具有彼此不同的较低拉力启动水平和较低拉力，以使乘客不会过早地从乘客服务单元意外地释放氧气面罩。另外，可以理解，只有当两个拉力先后被施加时，联结元件才适于分离，即联结元件在独立于所述拉力大小的第一拉力下不会分离。在这一优选的设计选项中，第一拉力将在任意情况下通过激活启动单元启动氧气供应，且在任意情况下都不会从乘客服务单元上分离氧气面罩，而随后的拉拽动作会从乘客服务单元上释放氧气面罩。 [0014] 依据另一优选的实施方式，其中氧气源是布置在氧气面罩里并且连接线是线，绳索或者诸如此类，优选的，所述联结元件连接到集成在所述氧气面罩的启动单元，并用于启动所述氧气源的氧气供应，其中如果沿连接线的拉力超过了较低拉力启动水平，所述启动单元用于启动所述氧气源的氧气供应，所述较低拉力启动水平低于预设的较低拉力值。依据这一实施方式，启动单元放置在氧气面罩内且通过大于较低拉力启动水平的拉力激活。此外，通过施加大于较低拉力的拉力氧气面罩从乘客服务单元上释放，其中所述较低拉力大于所述较低拉力启动水平。可以理解，这一实施方式可以与前面描述的实施方式类似的方式设计，尤其是氧气面罩从乘客服务单元上分离可能需要独立于如前面所述的所述拉力大小的沿着所述连接线的第二拉力。 [0015] 依据另一优选的实施方式，所述化学反应组件是所述氧气面罩的一部分，尤其是和氧气面罩形成一个整体。特别优选的是配备化学反应组件作为整体部分或者使其与氧气面罩集成，从而提供依据本发明的易于操作的氧气面罩的紧凑设计。更进一步，优选的，所述氧气面罩另外包含连接到所述面罩本体的柔性缓冲器，其中所述柔性缓冲器通过所述化学反应组件连接到所述面罩本体。这一柔性缓冲器可以是袋子等并用于储存富氧空气或者乘客呼出的氧气消耗的空气。可以理解，依据第一设计选项，呼出的空气可以存储在氧气袋中并且如果乘客再次吸入则被引导通过化学反应组件，从而在这一吸入周期中使空气富含氧气。依据第二设计选项，呼出的空气可以被引导通过化学反应组件并在呼出周期中富含氧气。在这种情况下，富氧氧气的空气被存储在柔性缓冲器中并且乘客可以在吸入周期中直接吸入来自柔性缓冲器的所述富氧空气。依据第三设计选项，呼出周期中呼出的空气可以被引导通过化学反应组件以使空气富含氧气，然后存储在柔性缓冲器内并在吸入周期中被引导再次通过化学反应组件，之后进入面罩本体。在这一设计选项中，空气在一个呼吸周期中两次经过化学反应组件，这样就增强了其中的化学反应。 [0016] 依据更进一步优选的实施方式，氧气供应装置可以更进一步改进，其具有在化学反应组件和柔性缓冲器之间相互连接的呼气阀，在面罩本体和柔性缓冲器之间相互连接的吸气阀，其中所述呼出阀在化学反应组件中的压力高于柔性缓冲器中的压力时打开，在柔性缓冲器中的压力高于氧气面罩中的压力时关闭，其中所述吸气阀在柔性缓冲器中的压力高于氧气面罩中的压力时打开，在化学反应组件中的压力大于柔性缓冲器的压力时关闭。 [0017] 这一优选的实施方式用于引导回路中的呼出空气，其中富氧空气是由吸气阀向面罩本体提供的，氧气消耗的空气通过呼气阀从面罩本体引导。这一实施方式允许减少供应线中的可能纯氧空气的死体积以及将富氧空气引导至面罩本体的任何供应组件，并允许向乘客提供大量的氧气，尤其是在吸气过程的第一阶段。特别的，呼气阀和吸气阀可以直接布置在面罩本体上或者与面罩本体集成。 [0018] 依据另一优选的实施方式，化学反应材料为KO2（二氧化钾），二氧化钾是已知的能在长时间内使呼出的空气富含氧气的材料，因此允许小而且紧凑的化学反应组件布置在乘客供氧应系统的面罩本体上。 [0019] 依据另一优选的实施方式，依据本发明的供氧装置，可以进一步通过控制单元改进，该控制单元包含启动开关，其中所述启动开关与所述连接线连接并通过沿连接线的拉力激活，其中所述控制单元与氧气源连接并且当启动所述启动开关时用于启动所述氧气源的初始供应。这一控制单元可以是电子或者机械单元，例如机械开关，通过偏置弹簧启动单元等的拉力拉下的机械固定元件。控制单元可以通过打开阀，密封或者产生火花，电压或者电流开始氧气供应，以便分别激活压力氧气源和化学氧气发生器供应氧气。 [0020] 另一优选的，提供沿所述化学反应材料周围的密封，其中所述控制单元适于在所述启动开关激活时破坏所述密封。这一密封可以有效防止化学反应材料随着时间变质或丧失其化学性能，这样就保证了在紧急情况下可以向乘客提供氧气，同时能保证很长的使用周期。 [0021] 本发明的另一方面是一种在紧急情况下营救飞机乘客的方法，包括以下步骤：向乘客提供带有面罩本体的氧气面罩，其中所述氧气面罩从乘客服务单元中掉落并通过连接线连接在所述乘客服务单元上；在初期启动阶段通过所述氧气面罩从启动氧气源向乘客提供氧气，尤其是化学氧气发生器或者压力氧气源；将呼出空气从所述面罩本体引导至化学反应组件；执行化学反应组件中的化学反应，其中所述呼出空气与化学反应材料发生反应产生氧气，和/或减少所述呼出空气中的二氧化碳；将富氧的或者二氧化碳减少的空气从化学反应组件引导至面罩本体；通过断开所述连接线从所设乘客服务单元分离所述氧气面罩。 [0022] 该方法可以改进，因为所述启动氧气源布置在乘客服务单元且所述连接线是用于从乘客服务单元向所述氧气面罩引导初始启动氧气供应的柔性管。 [0024] 本发明优选的实施方式如图所示： [0025] 图1示出了根据本发明的氧气装置的第一实施方式的简化示意装配，[0026] 图1a为在释放状态下图1中示出的实施方式， [0027] 图2示出了根据本发明的氧气装置的第二实施方式的简单示意装配，[0028] 图2a为在释放状态下图2中示出的实施方式。 具体实施方式[0029] 图1和1a示出了本发明在紧急情况下的第一实施方式。氧气面罩1已经从乘客服务单元2脱离，乘客服务单元2作为飞机舱内的密封舱。乘客服务单元2包括存储空间20，其中氧气面罩1在常规飞行条件下被存储。在所述存储空间底部的罩盖11能被释放并且向存储空间的外面打开，这样在重力方向打开存储空间从而引起从氧气面罩1脱落。 [0030] 氧气面罩通过连接线20,21连接到乘客服务单元2。所述连接线包括系链21和柔性管20。柔性管的上部连接到化学氧气发生器30，并布置在乘客服务单元里。柔性管的下侧端连接到联结元件40。 [0031] 系链的21的下侧端也连接到联结元件。系链21的上端连接到可释放的销钉31上，销钉31是连接到化学氧气发生器30的启动单元32的一部分。 [0032] 联结单元40与控制单元50集成为整体，控制单元50连接到面罩本体60。 [0033] 面罩本体60包括大开口61，其用于遮住乘客的嘴和鼻子。另外，在所述面罩本体60上提供第一小开口62，所述第一开口62通过所述控制单元50和所述联结元件40与柔性管20流体连接。另外，第二小开口63存在于面罩本体60上。所述第二开口63连接具有化学反应组件70的面罩本体60的内部。所述化学反应组件70包括与面罩本体60流体连接的第一开口和与柔性囊袋80流体连接的第二开口72。 [0034] 最后，面罩本体60包括带集成单向阀65的第三开口64。 [0035] 根据第一实施方式的应急供氧装置的功能参考图1，1a作了详细的解释。在常规飞行条件下，氧气面罩完全保存在乘客服务单元的存储空间10里。在需要向乘客提供氧气的紧急情况下，罩盖被释放并打开，且氧气面罩1从存储空间落下而提供给乘客。系链21约束氧气面罩1在预设位置，在该位置乘客很容易抓住氧气面罩。 [0036] 乘客将抓住氧气面罩1并用第一拉力向下拉它。这个第一拉力将导致可释放的销钉31从启动单元32释放。销钉31从启动单元32的拉动将会引起火花，火花激活化学氧气发生器来产生氧气。化学氧气发生器30包括化合形式的氧气，其从无机过氧化物，氯酸盐，高氯酸盐和臭氧化物中选择。优选地，化学氧气发生器包括氯酸钠作为主要成分。在化学氧气发生器的放热反应中产生的氧气通过柔性管20引向氧气面罩。控制单元50包括吸气阀，如果乘客在面罩本体60内施加低压力，则吸气阀打开，这样一部分氧气就通过开口61提供给乘客的嘴和鼻子。该部分相当于在前述的呼气周期中通过化学氧气发生器产生的氧气量。只要该数量的氧气耗尽，乘客可能在面罩本体里施加更大的真空，导致单向阀65打开。通过此，环境空气被吸入面罩本体从而允许乘客完成吸气周期。这种环境空气可能具有低氧含量，但是因为第一部分的浓缩氧气送进乘客肺部，这第二部分的纯氧空气仅仅用来充满乘客的嘴和呼吸道，并且这里不要求富氧。 [0037] 通过所述第一开口62和所述第三开口64吸入第一和第二部分空气后乘客将呼出空气。如果在这个呼气周期中乘客在面罩本体里施加正压，包括在控制单元50里的阀单元将关闭，且单向阀65将关闭。从而呼出空气将从第二开口63流向化学反应组件70。化学反应组件70包括二氧化钾。二氧化钾与呼出空气中的二氧化碳发生如下的放热反应： [0038] 4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2 [0039] 这样，呼出空气里的二氧化碳在化学反应组件中化学结合，氧气在其中产生。包括在化学反应组件里的化学反应材料重要方面是，它有能力结合呼出空气中的二氧化碳，同时由呼出空气生产氧气。 [0040] 应该理解，其它材料也可用作化学反应成分。这个可能包括氢氧化锂和/或者呼吸石灰（breathing lime）或者碳酸钙。特别地，这种化学反应成分可能仅适合于提取呼出空气中的二氧化碳但不能产生额外的氧气。这样的化学反应成分可以与小氧气源（例如，小氧气压力罐或者小化学氧气发生器）结合使用。使用这种化学反应成分将使得乘客在飞机的疏散过程中不会因二氧化碳中毒而昏倒。 [0041] 空气在从第一开口71到第二开口72经过化学反应组件70后，富氧且低二氧化碳的呼出空气流进柔性囊袋80并临时存储在那里。柔性囊袋可以这种方式规定尺寸，即在乘客的一个呼吸周期中吸收全部的呼出空气。可选地，柔性囊袋可以这样的方式规定尺寸，仅吸收一部分所述呼出的空气，但是剩余部分通过呼气阀排出（没有示意）到客舱里的环境空气中。单向阀65适合根据氧气面罩内的高压打开，这样就允许呼出空气体积中的剩余第二部分进入环境空气。 [0042] 在随后的呼吸周期中，乘客将首先使用在先前呼气周期期间由化学氧气发生器产生的氧气。然后乘客将使用来自柔性囊袋80的呼出空气。在这个使用呼出空气期间，呼出空气再次经过化学反应组件70，这样更加丰富了氧气和消耗了二氧化碳。 [0043] 化学氧气发生器30规定了尺寸，用于提供不到一分钟的氧气。一个理解，化学氧气发生器适合于提供短时间的氧气，如仅仅30或者45秒，和较长时间的氧气，如1.5分钟，2分钟或者5分钟，这取决于系统组件的结构。通常希望在这样的时间之后化学反应组件 70中的化学反应已经充分开始，并且乘客从化学反应组件70的化学反应中获得充足的氧气来维持他的生命机能。 [0044] 然后，乘客可以再次把氧气面罩1拉向自己，从而在联结元件40上施加第二拉力。该第二拉力将引起联结元件的释放，从而切断由柔性管的氧气面罩1与乘客服务单元2的最后连接。然后乘客可带着氧气面罩1在客舱里移动，长期地供应富氧的和低二氧化碳的空气。特别地，乘客可以在乘客疏散期间使用其面罩直到飞机着陆后离开飞机客舱。 [0045] 图2和2a示出了依据本发明的应急氧气装置的第二实施方式。此第二实施方式包括带有面罩本体160的氧气面罩101，面罩本体160具有将面罩本体160的内部连接至化学反应组件170的大的第一开口161和小的第三开口163，该化学反应组件170连接柔性囊袋180。这些组件在设计和功能上对应于第一实施方式的带有第一开口61，第三开口63，化学反应组件70和柔性囊袋80的面罩本体60。 [0046] 另外，带有单向阀165的强制开口164设置在面罩本体160，该面罩本体在设计和功能上对应于第一实施方式中的具有单向阀65的强制开口64。 [0047] 作为与第一实施方式的重要不同，依据第二实施方式的应急氧气装置包含作为氧气面罩101一部分的氧气源。所述氧气源为集成了控制单元150和启动单元132连接在其上的化学氧气发生器130。化学氧气发生器130直接连接到面罩本体160。启动单元132通过可释放销钉131连接到系链120的一端。所述系链120的另一端连接到乘客服务单元102内部的固定点。 [0048] 参考图2,2a详细描述第二实施方式的功能： [0049] 在常规飞行条件下，氧气面罩101是完全存放在乘客服务单元102中的。在紧急情况下，罩盖111打开，氧气面罩从乘客服务单元102中脱落。氧气面罩101由系链120悬挂，并呈现给乘客从而容易抓住氧气面罩。在这种情况下，乘客可以决定或按指示在特定时间启动氧气流。 [0050] 如果乘客希望从氧气面罩101接收氧气，他就要抓取氧气面罩并拉向自己。这种情况下拉力会施加到系链120上并影响可释放销钉131使其从作为启动单元132一部分的联结元件140上被拉出来。这一拉拔动作将激发化学氧气发生器130，并在所述化学氧气发生器中引发化学反应，其中氧气从氯酸钠中产生。 [0051] 乘客将通过控制单元150吸入从化学氧气发生器中产生的氧气，作为吸入空气体积的第一部分。该氧气第一部分是在前述的呼出周期中产生的。 [0052] 如果化学氧气发生器130中没有更多的气态氧产生，单向阀165将打开并允许乘客将吸入空气体积的第二部分进入面罩本体，用所述第二部分的空气充满呼吸管道，嘴及鼻子。第二部分可以包含纯氧含量，它不会影响对乘客生命机能重要的氧气供应。 [0053] 化学氧气发生器130设计为能向乘客提供大约10-30个呼吸周期的氧气，即大约一分钟。之后，如前所述包含二氧化钾的化学反应组件170中的化学反应将完全开始，富氧且低二氧化碳的空气将在一个闭合回路中被提供给乘客。 [0054] 在第二实施方式中，需要单一的拉力来引发化学氧气发生器130到乘客的氧气供应，并在同时从系链120和乘客服务单元102上释放氧气面罩101。这样当使用本发明第二实施方式时，乘客在施加了所述拉力并开始氧气供应后可以立即离开其座位。 |
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