專利名稱：用于高原野戰環境的機動氧氣車及機動制氧方法
技術領域：
本發明涉及一種特殊車輛及機動制氧方法，特別涉及一種適合高原野戰環境的四驅越野氧氣車及機動制氧方法。
背景技術：
我國高原地域遼闊，戰略地位重要。其中，青藏高原平均海拔4500米左右，中印邊境長達1700公里，至今還有14. 3萬平方公里存在明顯的領土爭端。近年來，民族分裂勢力、宗教極端分子和恐怖組織內外勾結，氣焰囂張，不斷制造事端。內憂外患，對我國社會穩定和國土安全造成嚴重影響。此外，高原地區地質災害多發，部隊官兵急進高原遂行救災、反·恐、應急、處突的任務逐年加劇。未來遇有戰事，更是亟需平原部隊急進高原參戰。高原醫學救援最大的難題就是缺氧！ “十二五”期間，我軍把加強高原部隊制供氧建設作為大事來抓，確定了平、戰時的氧氣供需標準。目前，已經開展了大型制氧站、連隊集中吸氧室的建設，初步解決了常駐高原部隊平時用氧難題。但是，在野戰環境下開展醫學救援時氧氣保障難題一直沒有解決，成了制約我軍高原部隊后勤建設的瓶頸。一來沒有電源，遠離電網，無法安裝使用常規的分子篩制氧設備，二來環境惡劣，高寒氣壓低，普通制氧設備根本無法正常工作，從保障點罐裝的氧氣瓶容量有限，運輸困難。

發明內容
針對高原野戰環境的機動用氧難題，本發明的目的是提供一種結構簡單、易維護、環境適應性強，產氧濃度達到99. 5%以上的機動制氧設備。本發明的另一目的是基于該機動制氧設備所提出的一種機動制氧方法。為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的一種用于高原野戰環境的機動氧氣車，包括四驅越野車輛平臺、發動機及動力輸出系統，其特征在于，該四驅越野車輛平臺的后部設置有制氧系統，所述動力輸出系統中設置有“制氧”檔位的多級分動器，該多級分動器在“制氧”檔位時，通過與離合器的配合，實現越野車前后驅的分離，發動機通過傳動裝置將怠速運轉的機械能直接傳遞到制氧系統進行制氧，所述制氧系統由空氣壓縮機、脫水脫油單元、中空纖維膜富氧單元、氧氣濃度檢測單元和氧氣收集單元構成。上述方案中，所述的傳動裝置包括設置在多級分動器上的傳動軸和動力輸出皮帶輪，以及設置在制氧系統上的從動皮帶輪及與空氣壓縮機連接的動力軸承，多級分動器在“制氧”檔位時，發動機將怠速運轉的機械能直接借由動力輸出皮帶輪和從動皮帶輪輸出到空氣壓縮機。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口，另一端為富氮氣體排放口，在靠近富氮氣體排放口端的富氧集氣管外側開有富氧氣體出口。所述的富氧集氣管中封裝多個中空纖維膜柱。
一種機動制氧方法，其特征在于，采用前述用于高原野戰環境的機動氧氣車實現，外界空氣首先由“空氣壓縮機”壓縮推入“脫水脫油單元”進行過濾預處理，然后潔凈空氣進入“中空纖維膜富氧單元”進行初級制氧，之后，經“氧氣濃度實時監測單元”判斷，將濃度〈99. 5%初級富氧氣重新循環至“中空纖維膜富氧單元”繼續提純，如此往復，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”的動能來自于四驅越野車輛發動機，將動力輸出系統的多級分動器置于“制氧”檔位，通過傳動裝置獲得。本發明的優點是，采用四驅越野車平臺，直接利用自身發動機的動力，通過傳動系統給制氧系統提供機械動力，省去了“機械能一電能”的相互轉化，既可以提高工作效率，又可以使制氧車擺脫市電網絡和發電機的限制，提高了機動性能和野戰性能。其中，制氧系統采用中空纖維膜多循環富氧技術，創立了不依賴分子篩變壓吸附及化學藥品的供氧新方法，制氧系統結構簡單、環境適應性強、產氧濃度高，可滿足我國《GB8982-2009醫用及航空呼吸用氧》新國標的要求。
以下結合附圖
及具體實施方式
對本發明作進一步的詳細描述。圖I為本發明的系統整體結構示意圖。圖2是本發明車輛動力輸出系統示意圖。圖3是本發明制氧系統工作流程圖。圖4是制氧系統內的中空纖維膜富氧單元結構示意圖。
具體實施例方式如圖I圖2所示車輛平臺I的車輛動力輸出系統中，多級分動器5有三個檔位I)前輪驅動；2)四輪驅動；3)制氧。其中，多級分動器5在“制氧”檔位時，通過與離合器3的配合，可以實現越野車前后驅均分離，發動機2怠速運轉的機械能可以通過傳動軸6和動力輸出皮帶輪7，借由傳動皮帶8和從動皮帶輪及制氧系統動力軸承9，輸出到越野車后部制氧系統10中的空氣壓縮機。直接利用車輛自身發動機的機械能制取高純醫用氧氣(符合《GB8982-2009》新國標)，不需要電力供應與保障，適合野戰要求。如圖3所示制氧系統包括空氣壓縮機、外界空氣首先由“空氣壓縮機”壓縮推入“脫水脫油單元”進行過濾預處理，然后潔凈空氣進入“中空纖維膜富氧單元”進行初級制氧，之后，經“氧氣濃度實時監測單元”判斷，將濃度〈99. 5%初級富氧氣重新循環至“中空纖維膜富氧單元”繼續提純。如此往復，直至得到濃度>99. 5%富氧氣，送至“氧氣收集單元”備用。無需分子篩變壓吸附和化學藥品，直接利用現場空氣經過多次循環提純獲得高純氧氣。氧氣收集單元可以是一個緩沖罐，通過排放可直接使用，也可通過增壓裝置進行灌裝。本實施例中，“脫水脫油單元”可以采用空氣動力學及離心式分離原理的裝置，無需額外功率負載。內部設計有導向器，高壓空氣進入脫水脫油器內，導向器將高速氣體導向圓周運動，空氣雜質在巨大離心力作用下，由于各雜質比重不同，瞬間實現分離，清潔空氣供給“中空纖維膜富氧單元”，而水、油、浮塵等雜質則排出。“氧氣濃度實時監測單元”可利用電化學傳感器來實時檢測富氧氣的氧濃度，由一塊9V電池供電。傳感器由正、反兩個電極組成，中間由一個薄電解層隔開。當有氣體通過時，通過電極間連接的電阻器，就可以檢測到與被測氣濃度成正比的電流，測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的進口，另一端為富氮氣體排放口 15，富氧氣體則從富氧氣體出口 14 (靠近富氮氣體排放口的富氧集氣管 外周)收集。在實施過程中，富氧集氣管13中可以封裝多個中空纖維膜柱12，借以增加富氧氣體的流量和產量。
權利要求
1.一種用于高原野戰環境的機動氧氣車，包括四驅越野車輛平臺、發動機及動力輸出系統，其特征在于，該四驅越野車輛平臺的后部設置有制氧系統，所述動力輸出系統中設置有“制氧”檔位的多級分動器，該多級分動器在“制氧”檔位時，通過與離合器的配合，實現越野車前后驅的分離，發動機通過傳動裝置將怠速運轉的機械能直接傳遞到制氧系統進行制氧，所述制氧系統由空氣壓縮機、脫水脫油單元、中空纖維膜富氧單元、氧氣濃度檢測單元和氧氣收集單元構成。
2.如權利要求I所述的用于高原野戰環境的機動氧氣車，其特征在于，所述的傳動裝置包括設置在多級分動器上的傳動軸和動力輸出皮帶輪，以及設置在制氧系統上的從動皮帶輪及與空氣壓縮機連接的動力軸承，多級分動器在“制氧”檔位時，發動機將怠速運轉的機械能直接借由動力輸出皮帶輪和從動皮帶輪輸出到空氣壓縮機。
3.如權利要求I所述的用于高原野戰環境的機動氧氣車，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口，另一端為富氮氣體排放口，在靠近富氮氣體排放口端的富氧集氣管外側開有富氧氣體出口。
4.如權利要求3所述的用于高原野戰環境的機動氧氣車，其特征在于，所述的富氧集氣管中封裝多個中空纖維膜柱。
5.一種機動制氧方法，其特征在于，采用權利要求I所述的用于高原野戰環境的機動氧氣車實現，外界空氣首先由“空氣壓縮機”壓縮推入“脫水脫油單元”進行過濾預處理，然后潔凈空氣進入“中空纖維膜富氧單元”進行初級制氧，之后，經“氧氣濃度實時監測單元”判斷，將濃度〈99. 5%初級富氧氣重新循環至“中空纖維膜富氧單元”繼續提純，如此往復，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”的動能來自于四驅越野車輛發動機，將動力輸出系統的多級分動器置于“制氧”檔位，通過傳動裝置獲得。
全文摘要
本發明公開了一種用于高原野戰環境的機動氧氣車及機動制氧方法，利用車輛發動機的自身機械動能制取氧氣，并采用了中空纖維膜多循環富氧技術，無需分子篩變壓吸附和化學藥品，直接利用現場空氣制取高純氧氣，并能灌裝氧氣瓶。整體結構簡單、易維護、環境適應性強，符合野戰要求。產氧濃度可以達到99.5%以上，滿足我國《GB8982-2009醫用及航空呼吸用氧》新國標的要求。
文檔編號C01B13/02GK102874762SQ201210392920
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月15日 優先權日2012年10月15日
發明者羅二平, 申廣浩, 栗文彬, 吳小明, 謝康寧, 湯池, 劉娟 申請人:中國人民解放軍第四軍醫大學