技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种氧气发生器，其具有压缩单元和分离单元，所述分离单元使压缩空气分离成第一富氧部分和第二富氮部分。
背景技术
[0002] 已知这种类型的氧气发生器是固定的单元，例如用于为医疗目的提供富氧空气。
发明内容
[0003] 本实用新型提供所述类型的氧气发生器在移动用途中的新的应用。这些应用涉及在高海拔、特别是在高海拔操作的
飞行器中为人供应含有足够的氧气的呼吸空气。特别是，这些飞行器可以是未设置有呼吸空气供应的飞机，或甚至是在高海拔使用的机动车。
[0004] 该目的通过本实用新型提供的氧气发生器实现，该氧气发生器具有压缩单元和分离单元，所述分离单元使压缩空气分离成第一富氧部分和第二富氮部分，其特征在于，所述压缩单元和分离单元以及辅助部件布置在便携式结构中，该便携式结构具有简单的几何形状，例如具有柱形如圆柱形或立方形的内部轮廓。所述氧气发生器结构紧凑并且因而能作为便携单元被放置在未配备呼吸空气供应的未加压的飞行器或车辆中。
[0005] 借助于根据本实用新型的氧气发生器，在高海拔操作的飞行器的乘客可在甚至很长的时间被充分供应含有足够氧气的呼吸空气，而来自氧气瓶的供应仅能用于有限的时间段(通常约两小时)。
[0006] 由于根据本实用新型的氧气发生器的尺寸紧凑，其可以固定地安装在飞行器或车辆中(如果适当的话)，即使在所述飞行器或车辆自身并未设计用于安装氧气发生器的空间时。甚至如果在设计中提供了用于安装的空间，也只需要很小，其结果是仅需要在飞行器或车辆的已知的先前未加压的设计上进行微小的改动，这对驾驶和飞行性能仅有可忽略的影响，造成的与规定相关的
风险非常小，并且可以增加有限范围的检测而获得飞行器或车辆的批准。
[0007] 本实用新型还包括其它有利的方面。
[0008] 根据本实用新型的一有利方面，所述压缩单元和所述分离单元彼此相邻地布置。这在氧气发生器的特别紧凑的尺寸方面具有优势。
[0009] 根据本实用新型的另一有利方面，所述分离单元与压缩单元和辅助部件具有大致相同的轴向尺寸。这也用于上述目的。
[0010] 根据本实用新型的另一有利方面，所述压缩单元包括
活塞式
压缩机，其具有设置成径向相对布置的两个活塞-缸单元。具有这种结构的压缩机具有尺寸紧凑的大的整体运行腔室。
[0011] 有利地，所述活塞-缸单元关于流动方向
串联连接。压缩机用于对吸入空气进行高度压缩。
[0012] 根据本实用新型的另一有利方面，所述便携式结构的形式类似于箱子。这在氧气发生器向使用地点的简单运送的方面具有优势。
[0013] 在此，有利地，所述便携式结构设置有连接装置，该连接装置能与通过乘客舱的壁部承载的对应连接装置协作。由此氧气发生器能以简单的方式牢固地固定在飞行器或车辆的壁上的使用
位置。
[0014] 根据本实用新型的另一有利方面，所述压缩单元包括直流驱动
马达。该直流驱动马达可以优选地由飞行器或车辆的直流机载电源供电。这在从飞行器或车辆的机载电源向氧气发生器供给
能量的方面具有优势。
[0015] 在该情况下，有利地，直流驱动马达是
电子开关马达。该进一步改进的优势在于氧气发生器的制氧率能以简单的方式——也就是通过直流马达的电动开关——电子地控制。
[0016] 有利地，所述直流驱动马达的速度根据选自下列组的至少一个
传感器的输出
信号进行控制：空气
压力传感器，高度传感器，氧浓度传感器，状况传感器，飞行监测传感器。在这种情况下，制氧率根据相应的环境条件和/或所需条件自动地进行控制。
[0017] 在该情况下，有利地，氧气发生器包括用于直流驱动马达的
电流限制器。在该氧气发生器中，确保压缩机的驱动马达不会使供给压缩机的电源过载。此外，这样同时消除了氧气发生器
过热的可能性。
[0018] 典型的用于将吸入空气流分离成第一富氧输出流和第二富氮输出流的分离单元包括
吸附剂床层，该吸附剂床层通过电驱动装置从进气位置移动到第一泄压位置，然后移动到第二泄压位置。根据本实用新型的一有利方面，所述分离单元包括用于驱动该分离单元的吸附剂床层的驱动马达(或者说，用于驱动该分离单元的吸附腔室的驱动马达)，所述驱动马达是直流马达，其中所述驱动马达的速度根据选自下列组的传感器的
输出信号进行控制：空气
压力传感器，高度传感器，氧浓度传感器，状况传感器，飞行监测传感器。所述驱动马达优选是电子开关直流马达。该进一步改进确保该移动也取决于环境条件或氧气需求而被控制。
[0019] 根据本实用新型的另一有利方面，氧气发生器包括连接在压缩单元的输出端与分离单元的入口之间的
冷凝器。在这种情况下，避免了在空气被压缩时产生的湿气以任何不可忽略的程度到达分离单元的可能性。
[0020] 根据本实用新型的另一有利方面，氧气发生器包括连接在分离单元的入口的上游的第一
过滤器。该进一步改进在所产生的富氧空气的清洁性方面以及分离单元的防尘方面具有优势。
[0021] 根据本实用新型的另一有利方面，氧气发生器包括连接在分离单元的出口的下游的精细过滤器。相似地，该方面用于产生清洁的富氧空气。
[0022] 根据本实用新型的另一有利方面，氧气发生器包括处于出口侧的电流限制节流
阀。该方面使得能够限制富氧空气的输出率。
[0023] 有利地，所述
节流阀的
喷嘴能通过伺服马达调节，该伺服马达根据选自下列组的传感器的输出信号进行操作：空气压力传感器，高度传感器，氧浓度传感器，状况传感器，飞行监测传感器。相似地，调节呼吸空气的输出流量使得能够顾及自动改变环境条件。
[0024] 根据本实用新型的另一有利方面，在氧气发生器的出口处设置有接头件。该氧气发生器可以在流量方面迅速连接到使用地点的安装装置并在必要时再从该安装装置处断开。
附图说明
[0025] 本实用新型将在下面通过示例
实施例和参照附图更详细地说明，在附图中：
[0026] 图1示出了用于向未加压的、相对较小的飞行器的乘客供应富氧呼吸空气的系统的线路图；
[0027] 图2示出了便携式氧气发生器从
正面左侧观察的透视图，该便携式氧气发生器是图1所示系统的一部分；
[0028] 图3示出了根据图2的氧气发生器从后面右侧观察的视图；
[0029] 图4示出了根据图2和3的氧气发生器的俯视图；
[0030] 图5示出了根据图2至4的氧气发生器的侧视图，其中右手侧的
外壳壁已经被移除以显示氧气发生器的功能单元的空间布置；以及
[0031] 图6示出了氧气发生器的功能单元的透视图。
具体实施方式
[0032] 在图1中，10代表总体的氧气发生器，其通过柔性管线段12连接至分配管线14，该分配管线放置在未提供压力补偿(即，未加压)的相对较小的飞行器的乘客舱中。呼吸面罩18-1、18-2、18-3、18-4分别借助于柔性管线段20-1、20-2、20-3和20-4经旋转
滑阀16-1、16-
2、16-3和16-4连接至分配管线14。
[0033] 氧气发生器10通过快速连接接头22——示意性地示出并包括接头部分22A和22B——连接至管线段12。
[0034] 氧气发生器10包括压缩单元24，该压缩单元包括压缩机26和电动开关的直流驱动马达28。
[0035] 压缩机26——其结构在下面具体描述——通过入口过滤器30从乘客舱的内部空间吸入空气。压缩单元26的输出端连接至过压阀32和
散热器34。
散热器34通过
水分离器36——该水分离器包括过滤器——连接至分离单元38的混合入口。分离单元38在第一出口
40输出富氧空气并相应地在第二出口42输出富氮空气。
[0036] 分离单元38是吸附分离单元，其利用氧气气体和氮气气体在特定吸附材料上的附着程度不同的事实。分离单元包含吸附腔室，该吸附腔室通常关闭，并且该吸附腔室中
定位有
比表面积较大的吸附材料。对于当前描述，假设吸附材料结合氧分子比结合氮分子更强。如果空气作用于吸附材料的封闭体积并且封闭吸附腔室从分离单元的入口站移动到第一出口站，然后移动到第二出口站，那么将在第一出口站获得富氮空气以及在第二出口站获得富氧空气。
[0037] 此处所实现的分离的程度取决于所使用的吸附材料的类型、吸附腔室中的主导压力和吸附腔室从入口站经第一出口站移动到第二出口站的速度。
[0038] 为了移动不同的吸附腔室，分离单元38包括电子
齿轮马达44。
[0039] 在分离单元38的出口输出的富氮气体被输出到乘客舱并通过抽吸从该处移除，因为未加压的飞机通常在乘客舱的后端具有
通风口，该通风口连接到飞机周围的大气。这个通风口通过利用文丘里(Venturi)效应不断地抽吸而移除乘客舱中的空气的一部分。相应量的未消耗的空气通过乘客舱的未不透光地封闭的区域、特别是
门口等从外侧流入乘客舱的内部空间而替换乘客舱中的空气。
[0040] 空气的富氧部分通过水分离器46——该水分离器包括过滤器——和节流阀48供给到快速连接接头22。
[0041] 节流阀48可以在飞行过程中通过伺服马达50调节。
[0042] 控制单元52确保在图1中示出的氧气发生器10的各个功能部件被调节成共同工作。
[0043] 控制单元52在入口侧连接到选择单元54，飞机的驾驶员根据预期飞行条件和乘客数量在选择单元处预选所需的制氧率。
[0044] 控制单元52还连接到压力表56，该压力表测量空气压力。替代地和/或附加地，控制单元52可以连接至提供当前飞行条件的特征信号的其它传感器。这些传感器可以是例如飞机高度计(其已经设置用于导航目的)或者GPS单元，该GPS单元输出对应于当前飞行高度的信号。
[0045] 控制单元52还连接至状况传感器58，当驾驶员或另一乘客出现行为异常时该状况传感器输出信号。这种类型的传感器例如响应于被监测的人的瞳孔运动，响应于来自该人的异常控制命令(例如偏离航线和突然校正航线)。
[0046] 控制单元52还接收(作为另一
输入信号)浓度传感器60的输出信号，该浓度传感器确定分离单元38的氧气输出管线中的氧气浓度。控制单元52通过位于快速连接接头22上游的吞吐量传感器62了解当前输出到消耗者的富氧气体的量。
[0047] 此外，控制单元52连接到开关管线，该开关管线包括串联连接且常闭的按钮64-1、64-2、64-3和64-4。
[0048] 大约来说，控制单元52运行使其通常根据选择单元54的位置而产生并输出氧气，但如果飞行高度增加、飞行员或乘客的行为发生状况或者由飞行员或乘客提出要求则增加输出。
[0049] 为了这样执行，控制单元52改变来自驱动马达28的供应，通过增加供应电流的
频率而增加其速度。在这一点上，通过电流限制器66，到达驱动马达28的供应电流总是保持低于飞机的机载电源所允许的最大电流，以便输出而对机载电源的主要负载(点火、导航、无线电通信等)不具有不利作用。
[0050] 控制单元52相应地还控制分离单元38的齿轮马达44。
[0051] 此外，控制单元52能通过作用于伺服马达50而调节节流阀48。
[0052] 图1所示的氧气发生器10的功能部件全部容纳在类似箱子/行李箱的外壳68中，现在参照图2至5更详细地描述该外壳。
[0053] 外壳68具有前壁70，该前壁在上半部分构造有宽槽72并且在其下半部分设置有另一宽槽74，其基底形式为开槽栅格。
[0054] 在外壳68的上部、弯曲的过渡部分76中，设有窗口78，该窗口接收显示单元80，氧气发生器10的当前操作状态可在该显示单元读出，特别是指示操作的中断。
[0055] 上盖壁82承载主开关84、操作小时计数器86、指示灯88和选择构件90。
[0056] 外壳68的后壁92具有与前壁70中的槽72、74大致平齐的上宽槽94和下宽槽96。
[0057] 槽96的基底的形式也是开槽栅格。
[0058] 滚子100安装在位于外壳的后壁92与基底壁98之间的凹进的
角部中。
[0059] 基底壁98具有窄部102，该窄部在其大部分长度上延伸并由升高的、肋状部分104、106界定，所述肋状部分形成外壳68站立其上的脚部。
[0060] 壁70、82、92和98相互连接成一体件。它们可以例如由单件铸件108形成。
[0061] 外壳68的侧面由金属板
侧壁110、112形成，所述侧壁
螺纹连接到铸件108上。侧壁110、112在其竖直边缘上有凹部，其形成槽72、74和94、96的顺滑连续。
[0062] 此外，这样形成的
螺纹连接到外壳单元的上侧的是半柱体形状的顶部件114。该半柱体通道在其上侧具有大的卵形开口116，盖壁82通过该卵形开口保持可见且可接近。这样，顶部件114的两个端部形成半圆
手柄，氧气发生器10可借助于该手柄被提起。
[0063] 在顶部件114上方设置有
支架件118，其通过支承
螺栓120铰
接地连接至外壳68并且其轮廓使其跟随/遵循开口106的边缘，并且在图2和3所示的向下折叠的条件下，紧密地跟随顶部件114的形状。
[0064] 支架件118可以逆
时针枢转，如图2可见，在该情况下形成手柄，氧气发生器10可借助于该手柄被推动或拉动。在这一点上，支架件114的枢转路径可通过止动部进行界定，使得倾斜力矩可施加在外壳68上，并造成基底部分104、106离开安装表面，并且外壳68可随后通过滚子100在安装表面上移动。
[0065] 槽72、74、94和96可用于将氧气发生器10
锁定在对应的安装在乘客舱的壁上的保持件上。应理解的是，在这一点上，乘客舱的与槽74和96协作的保持件构造成使得定位在该处、用于将外壳68的内部空间连接到周围环境的开槽栅格不会被封闭一大于可忽略的量。
[0066] 图5和6示出了氧气发生器10的功能部件如何适配在大致立方形的空间中，该空间在垂直于图5中的视图平面的方向上的尺寸与其它主要尺寸相比较小。
[0067] 两个子单元被相互邻接地(如图5中可见的左右邻接)适配到该扁的立方体中，这些子单元一方面由分离单元38和与其关联的齿轮马达44形成，另一方面包括压缩单元14、散热器34、水分离器36、水分离器46和节流阀48。
[0068] 因此，这两个子单元在竖直方向(如图5可见)和垂直于图5中的视图平面的方向上具有大致相同的尺寸。
[0069] 如图6中特别可见，压缩机26是具有设置成径向相对布置的两个压缩级的单元。此处，
热交换器设置在图6中的右侧的缸的端部侧上。
[0070] 通风器122设置用于散热器34，其布置在驱动马达28上方，并且该通风器122还借助于控制单元52从机载电源供电。
[0071] 两个外壳部124、126(注塑模制塑料件)接收控制单元52的子单元。
[0072] 驱动马达28是电子开关的、轻型直流马达。其速度可由控制单元52控制，导致压缩机24的工作频率也可以被控制。
[0073] 电动马达42、44、50从飞机的机载电源——通常是27伏直流电源——供电。这也适用于氧气发生器的电子部件。在此，驱动压缩机26的驱动马达28具有最大动力需求。电流限制器66确保驱动马达28不会通过提取大电流而使机载电源向其它重要消耗装置的供电发生风险。
[0074] 在实践中，足以在4km至6km的高度向四个人供氧的氧气发生器10可以被容纳在尺寸为约62x56x27cm的外壳中。
[0075] 在这一点上，该装置的总重量是大约28kg。当通过27伏直流机载电源工作时，氧气发生器使用约25A并产生每分钟约4升的氧气。
[0076] 从上述数据可见，氧气发生器仍可由一个人携带和安装，并且还可以在滚子100上长距离地滚动。
