專利名稱：用于高原野戰(zhàn)環(huán)境的機(jī)動(dòng)氧氣車及機(jī)動(dòng)制氧方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特殊車輛及機(jī)動(dòng)制氧方法，特別涉及一種適合高原野戰(zhàn)環(huán)境的四驅(qū)越野氧氣車及機(jī)動(dòng)制氧方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)高原地域遼闊，戰(zhàn)略地位重要。其中，青藏高原平均海拔4500米左右，中印邊境長(zhǎng)達(dá)1700公里，至今還有14. 3萬(wàn)平方公里存在明顯的領(lǐng)土爭(zhēng)端。近年來(lái)，民族分裂勢(shì)力、宗教極端分子和恐怖組織內(nèi)外勾結(jié)，氣焰囂張，不斷制造事端。內(nèi)憂外患，對(duì)我國(guó)社會(huì)穩(wěn)定和國(guó)土安全造成嚴(yán)重影響。此外，高原地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)，部隊(duì)官兵急進(jìn)高原遂行救災(zāi)、反·恐、應(yīng)急、處突的任務(wù)逐年加劇。未來(lái)遇有戰(zhàn)事，更是亟需平原部隊(duì)急進(jìn)高原參戰(zhàn)。高原醫(yī)學(xué)救援最大的難題就是缺氧！ “十二五”期間，我軍把加強(qiáng)高原部隊(duì)制供氧建設(shè)作為大事來(lái)抓，確定了平、戰(zhàn)時(shí)的氧氣供需標(biāo)準(zhǔn)。目前，已經(jīng)開展了大型制氧站、連隊(duì)集中吸氧室的建設(shè)，初步解決了常駐高原部隊(duì)平時(shí)用氧難題。但是，在野戰(zhàn)環(huán)境下開展醫(yī)學(xué)救援時(shí)氧氣保障難題一直沒有解決，成了制約我軍高原部隊(duì)后勤建設(shè)的瓶頸。一來(lái)沒有電源，遠(yuǎn)離電網(wǎng)，無(wú)法安裝使用常規(guī)的分子篩制氧設(shè)備，二來(lái)環(huán)境惡劣，高寒氣壓低，普通制氧設(shè)備根本無(wú)法正常工作，從保障點(diǎn)罐裝的氧氣瓶容量有限，運(yùn)輸困難。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)高原野戰(zhàn)環(huán)境的機(jī)動(dòng)用氧難題，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易維護(hù)、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)氧濃度達(dá)到99. 5%以上的機(jī)動(dòng)制氧設(shè)備。本發(fā)明的另一目的是基于該機(jī)動(dòng)制氧設(shè)備所提出的一種機(jī)動(dòng)制氧方法。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種用于高原野戰(zhàn)環(huán)境的機(jī)動(dòng)氧氣車，包括四驅(qū)越野車輛平臺(tái)、發(fā)動(dòng)機(jī)及動(dòng)力輸出系統(tǒng)，其特征在于，該四驅(qū)越野車輛平臺(tái)的后部設(shè)置有制氧系統(tǒng)，所述動(dòng)力輸出系統(tǒng)中設(shè)置有“制氧”檔位的多級(jí)分動(dòng)器，該多級(jí)分動(dòng)器在“制氧”檔位時(shí)，通過(guò)與離合器的配合，實(shí)現(xiàn)越野車前后驅(qū)的分離，發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置將怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械能直接傳遞到制氧系統(tǒng)進(jìn)行制氧，所述制氧系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、脫水脫油單元、中空纖維膜富氧單元、氧氣濃度檢測(cè)單元和氧氣收集單元構(gòu)成。上述方案中，所述的傳動(dòng)裝置包括設(shè)置在多級(jí)分動(dòng)器上的傳動(dòng)軸和動(dòng)力輸出皮帶輪，以及設(shè)置在制氧系統(tǒng)上的從動(dòng)皮帶輪及與空氣壓縮機(jī)連接的動(dòng)力軸承，多級(jí)分動(dòng)器在“制氧”檔位時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械能直接借由動(dòng)力輸出皮帶輪和從動(dòng)皮帶輪輸出到空氣壓縮機(jī)。所述的中空纖維膜富氧單元包括有中空纖維膜柱，將該中空纖維膜柱密封在一個(gè)富氧集氣管中，中空纖維膜柱兩端開口在外，一端為壓縮空氣的進(jìn)口，另一端為富氮?dú)怏w排放口，在靠近富氮?dú)怏w排放口端的富氧集氣管外側(cè)開有富氧氣體出口。所述的富氧集氣管中封裝多個(gè)中空纖維膜柱。
一種機(jī)動(dòng)制氧方法，其特征在于，采用前述用于高原野戰(zhàn)環(huán)境的機(jī)動(dòng)氧氣車實(shí)現(xiàn)，外界空氣首先由“空氣壓縮機(jī)”壓縮推入“脫水脫油單元”進(jìn)行過(guò)濾預(yù)處理，然后潔凈空氣進(jìn)入“中空纖維膜富氧單元”進(jìn)行初級(jí)制氧，之后，經(jīng)“氧氣濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單元”判斷，將濃度〈99. 5%初級(jí)富氧氣重新循環(huán)至“中空纖維膜富氧單元”繼續(xù)提純，如此往復(fù)，直至得到濃度>99. 5%富氧氣，送至“氧氣收集單元”備用；其中“空氣壓縮機(jī)”的動(dòng)能來(lái)自于四驅(qū)越野車輛發(fā)動(dòng)機(jī)，將動(dòng)力輸出系統(tǒng)的多級(jí)分動(dòng)器置于“制氧”檔位，通過(guò)傳動(dòng)裝置獲得。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，采用四驅(qū)越野車平臺(tái)，直接利用自身發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)給制氧系統(tǒng)提供機(jī)械動(dòng)力，省去了“機(jī)械能一電能”的相互轉(zhuǎn)化，既可以提高工作效率，又可以使制氧車擺脫市電網(wǎng)絡(luò)和發(fā)電機(jī)的限制，提高了機(jī)動(dòng)性能和野戰(zhàn)性能。其中，制氧系統(tǒng)采用中空纖維膜多循環(huán)富氧技術(shù)，創(chuàng)立了不依賴分子篩變壓吸附及化學(xué)藥品的供氧新方法，制氧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)氧濃度高，可滿足我國(guó)《GB8982-2009醫(yī)用及航空呼吸用氧》新國(guó)標(biāo)的要求。
以下結(jié)合附圖
及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖I為本發(fā)明的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明車輛動(dòng)力輸出系統(tǒng)示意圖。圖3是本發(fā)明制氧系統(tǒng)工作流程圖。圖4是制氧系統(tǒng)內(nèi)的中空纖維膜富氧單元結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I圖2所示車輛平臺(tái)I的車輛動(dòng)力輸出系統(tǒng)中，多級(jí)分動(dòng)器5有三個(gè)檔位I)前輪驅(qū)動(dòng)；2)四輪驅(qū)動(dòng)；3)制氧。其中，多級(jí)分動(dòng)器5在“制氧”檔位時(shí)，通過(guò)與離合器3的配合，可以實(shí)現(xiàn)越野車前后驅(qū)均分離，發(fā)動(dòng)機(jī)2怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械能可以通過(guò)傳動(dòng)軸6和動(dòng)力輸出皮帶輪7，借由傳動(dòng)皮帶8和從動(dòng)皮帶輪及制氧系統(tǒng)動(dòng)力軸承9，輸出到越野車后部制氧系統(tǒng)10中的空氣壓縮機(jī)。直接利用車輛自身發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能制取高純醫(yī)用氧氣(符合《GB8982-2009》新國(guó)標(biāo))，不需要電力供應(yīng)與保障，適合野戰(zhàn)要求。如圖3所示制氧系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、外界空氣首先由“空氣壓縮機(jī)”壓縮推入“脫水脫油單元”進(jìn)行過(guò)濾預(yù)處理，然后潔凈空氣進(jìn)入“中空纖維膜富氧單元”進(jìn)行初級(jí)制氧，之后，經(jīng)“氧氣濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單元”判斷，將濃度〈99. 5%初級(jí)富氧氣重新循環(huán)至“中空纖維膜富氧單元”繼續(xù)提純。如此往復(fù)，直至得到濃度>99. 5%富氧氣，送至“氧氣收集單元”備用。無(wú)需分子篩變壓吸附和化學(xué)藥品，直接利用現(xiàn)場(chǎng)空氣經(jīng)過(guò)多次循環(huán)提純獲得高純氧氣。氧氣收集單元可以是一個(gè)緩沖罐，通過(guò)排放可直接使用，也可通過(guò)增壓裝置進(jìn)行灌裝。本實(shí)施例中，“脫水脫油單元”可以采用空氣動(dòng)力學(xué)及離心式分離原理的裝置，無(wú)需額外功率負(fù)載。內(nèi)部設(shè)計(jì)有導(dǎo)向器，高壓空氣進(jìn)入脫水脫油器內(nèi)，導(dǎo)向器將高速氣體導(dǎo)向圓周運(yùn)動(dòng)，空氣雜質(zhì)在巨大離心力作用下，由于各雜質(zhì)比重不同，瞬間實(shí)現(xiàn)分離，清潔空氣供給“中空纖維膜富氧單元”，而水、油、浮塵等雜質(zhì)則排出?！把鯕鉂舛葘?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單元”可利用電化學(xué)傳感器來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)富氧氣的氧濃度，由一塊9V電池供電。傳感器由正、反兩個(gè)電極組成，中間由一個(gè)薄電解層隔開。當(dāng)有氣體通過(guò)時(shí)，通過(guò)電極間連接的電阻器，就可以檢測(cè)到與被測(cè)氣濃度成正比的電流，測(cè)量該電流即可確定氣體濃度。如圖4所示中空纖維膜富氧單元選用氧氮分離系數(shù)α>4的高分子材料，如聚碳酸酯(。^ 7. 5)、聚砜(。^ 6. 2)、聚酰亞胺(。^ 6. 2)、聚4-甲基-I-戊烯(。^ 4. 2)等材料，拉制而成的中空纖維膜柱12，將該中空纖維膜柱密封在富氧集氣管13中，中空纖維膜柱兩端開口在外，一端為壓縮空氣11的進(jìn)口，另一端為富氮?dú)怏w排放口 15，富氧氣體則從富氧氣體出口 14 (靠近富氮?dú)怏w排放口的富氧集氣管 外周)收集。在實(shí)施過(guò)程中，富氧集氣管13中可以封裝多個(gè)中空纖維膜柱12，借以增加富氧氣體的流量和產(chǎn)量。
權(quán)利要求
1.一種用于高原野戰(zhàn)環(huán)境的機(jī)動(dòng)氧氣車，包括四驅(qū)越野車輛平臺(tái)、發(fā)動(dòng)機(jī)及動(dòng)力輸出系統(tǒng)，其特征在于，該四驅(qū)越野車輛平臺(tái)的后部設(shè)置有制氧系統(tǒng)，所述動(dòng)力輸出系統(tǒng)中設(shè)置有“制氧”檔位的多級(jí)分動(dòng)器，該多級(jí)分動(dòng)器在“制氧”檔位時(shí)，通過(guò)與離合器的配合，實(shí)現(xiàn)越野車前后驅(qū)的分離，發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置將怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械能直接傳遞到制氧系統(tǒng)進(jìn)行制氧，所述制氧系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、脫水脫油單元、中空纖維膜富氧單元、氧氣濃度檢測(cè)單元和氧氣收集單元構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求I所述的用于高原野戰(zhàn)環(huán)境的機(jī)動(dòng)氧氣車，其特征在于，所述的傳動(dòng)裝置包括設(shè)置在多級(jí)分動(dòng)器上的傳動(dòng)軸和動(dòng)力輸出皮帶輪，以及設(shè)置在制氧系統(tǒng)上的從動(dòng)皮帶輪及與空氣壓縮機(jī)連接的動(dòng)力軸承，多級(jí)分動(dòng)器在“制氧”檔位時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械能直接借由動(dòng)力輸出皮帶輪和從動(dòng)皮帶輪輸出到空氣壓縮機(jī)。
3.如權(quán)利要求I所述的用于高原野戰(zhàn)環(huán)境的機(jī)動(dòng)氧氣車，其特征在于，所述的中空纖維膜富氧單元包括有中空纖維膜柱，將該中空纖維膜柱密封在一個(gè)富氧集氣管中，中空纖維膜柱兩端開口在外，一端為壓縮空氣的進(jìn)口，另一端為富氮?dú)怏w排放口，在靠近富氮?dú)怏w排放口端的富氧集氣管外側(cè)開有富氧氣體出口。
4.如權(quán)利要求3所述的用于高原野戰(zhàn)環(huán)境的機(jī)動(dòng)氧氣車，其特征在于，所述的富氧集氣管中封裝多個(gè)中空纖維膜柱。
5.一種機(jī)動(dòng)制氧方法，其特征在于，采用權(quán)利要求I所述的用于高原野戰(zhàn)環(huán)境的機(jī)動(dòng)氧氣車實(shí)現(xiàn)，外界空氣首先由“空氣壓縮機(jī)”壓縮推入“脫水脫油單元”進(jìn)行過(guò)濾預(yù)處理，然后潔凈空氣進(jìn)入“中空纖維膜富氧單元”進(jìn)行初級(jí)制氧，之后，經(jīng)“氧氣濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單元”判斷，將濃度〈99. 5%初級(jí)富氧氣重新循環(huán)至“中空纖維膜富氧單元”繼續(xù)提純，如此往復(fù)，直至得到濃度>99. 5%富氧氣，送至“氧氣收集單元”備用；其中“空氣壓縮機(jī)”的動(dòng)能來(lái)自于四驅(qū)越野車輛發(fā)動(dòng)機(jī)，將動(dòng)力輸出系統(tǒng)的多級(jí)分動(dòng)器置于“制氧”檔位，通過(guò)傳動(dòng)裝置獲得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于高原野戰(zhàn)環(huán)境的機(jī)動(dòng)氧氣車及機(jī)動(dòng)制氧方法，利用車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的自身機(jī)械動(dòng)能制取氧氣，并采用了中空纖維膜多循環(huán)富氧技術(shù)，無(wú)需分子篩變壓吸附和化學(xué)藥品，直接利用現(xiàn)場(chǎng)空氣制取高純氧氣，并能灌裝氧氣瓶。整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易維護(hù)、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，符合野戰(zhàn)要求。產(chǎn)氧濃度可以達(dá)到99.5%以上，滿足我國(guó)《GB8982-2009醫(yī)用及航空呼吸用氧》新國(guó)標(biāo)的要求。
文檔編號(hào)C01B13/02GK102874762SQ201210392920
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者羅二平, 申廣浩, 栗文彬, 吳小明, 謝康寧, 湯池, 劉娟 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)