CN115575108A - 一种快速检验飞机用氧气面罩供氧性能的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种快速检验飞机用氧气面罩供氧性能的装置及方法,属于氧气面罩检测技术领域。所装置包括用于模拟人类口腔的密封工装,与氧气面罩连接形成气体腔;用于向气体腔输入氧气的供氧单元,与氧气面罩的供氧孔连接;用于模拟人类正弦式呼吸的模拟呼吸单元,与密封工装的一个接口连接;用于对气体腔内的空气样品进行采样的采样单元,与密封工装的另一个接口连接;用于调整泄漏量的泄漏量调节阀,安装在密封工装的第三个接口上;用于控制采样单元的启停、调控呼吸潮气量、呼吸量以及供氧量的控制单元,与相应的部件电性连接。该装置结构简单,操作简便,而且基于该装置能够在大气压力环境下快速完成氧气面罩供氧性能是否合格的检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速检验飞机用氧气面罩供氧性能的装置及方法,属于氧气面罩检测技术领域。
背景技术
飞机氧气面罩布置在飞机座舱内,在高空飞行发生紧急情况时,可为座舱内乘客及机组人员提供应急供氧,维持乘客安全的氧分压,是一种必备的应急救生装置。氧气面罩作为唯一的应急供氧装置,在不同飞行高度下所需提供的氧气流量不同,确保氧气面罩在不同高度下,保持乘客安全氧分压时所需的供氧流量尤为重要。根据适航条款规定,在不同的座舱高度环境下,通过氧气面罩被人体吸入的气体中氧气浓度含量不同,参见表1。
表1
序号 | 座舱压力高度(英尺) | 吸入氧气浓度最低值(%) |
1 | 15000 | 26.17% |
2 | 25000 | 35.60% |
3 | 30000 | 46.78% |
4 | 40000 | 88.98% |
因此,对于新研氧气面罩需要进行供氧性能实验,以获得不同飞行高度下,所需要给氧气面罩提供的氧气流量,即测定氧气面罩的性能代码。目前主要依据SAE AS8025标准对氧气面罩进行鉴定,在高度模拟舱内完成氧气面罩功能性能试验,得到性能代码。由于生产工艺等因素的影响,出厂前还需要对飞机用氧气面罩的供氧性能进行检验。如按照性能鉴定时对氧气面罩性能评价方法对待出厂的氧气面罩进行检验,需使用复杂的检验设备及漫长检验时间。
发明内容
为了快速检验出厂前氧气面罩的供氧性能是否合格,本发明提供了一种快速检验飞机用氧气面罩供氧性能的装置及方法,该装置结构简单,操作简便,在大气压力环境下即可快速完成飞机乘客用具备储气袋的连续供氧型氧气面罩供氧性能是否合格的检测,不需要使用高度模拟舱改变检测环境压力。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种快速检验飞机用氧气面罩供氧性能的装置,包括密封工装、模拟呼吸单元、供氧单元、采样单元及控制单元;
所述密封工装是一端为开口而另一端为封闭的中空结构,用于模拟人类的口腔;开口端与待检测的氧气面罩连接,使氧气面罩的内表面和密封工装的内腔之间组成气体腔;封闭端上设有与其内腔相通的三个接口,三个接口分别记为接口A、接口B和接口C;
所述供氧单元与待检测的氧气面罩的供氧孔连接,向氧气面罩与密封工装之间的气体腔输入氧气;
所述模拟呼吸单元与密封工装的接口A连接,用于模拟人类的正弦式呼吸;
密封工装的接口B上安装有泄漏量调节阀,通过调节泄漏量调节阀的开口,调整氧气面罩的泄漏量;
所述采样单元与密封工装的接口C连接,用于对氧气面罩与密封工装之间的气体腔内的空气样品进行采样,并测量所采集样品的氧气浓度;需要注意的是,在呼气阶段时进行采样,在吸气阶段时停止采样;
所述控制单元与采样单元、模拟呼吸单元以及供氧单元电性连接,用于控制采样单元的启动和停止、调控呼吸潮气量、呼吸量以及供氧量。
进一步地,所述供氧单元包括氧气钢瓶和气体质量流量计;氧气钢瓶通过氧气导管与氧气面罩的供氧孔连接,进而与氧气面罩与密封工装组成的气体腔相通;气体质量流量计安装在氧气导管上,并与控制单元电性连接;通过控制单元控制气体质量流量计的开度,进而调整进入气体腔的供氧流量。
进一步地,所述采样单元包括采样泵、样本收集舱以及氧气浓度传感器;采样泵的进气口通过管路与密封工装的接口C连接,采样泵的排气口通过管路与样本收集舱的进气孔连接,采样泵与控制单元电性连接;样本收集舱的出气孔通过管路与氧气浓度传感器连接,氧气浓度传感器与控制单元电性连接;
控制单元用于控制采样泵的启停,在呼气阶段时采样泵的电源接通,开始采样,在吸气阶段时采样泵电源断开,停止采样;采样泵用于采集氧气面罩与密封工装组成的气体腔内的气体样品,并输出给样本收集舱;氧气浓度传感器用于测量样本收集舱内的气体样品的氧气浓度,并将氧气浓度数据传输给控制单元进行显示。
进一步地,所述模拟呼吸单元为呼吸机,与控制单元电性连接;所述控制单元用于控制呼吸机的模拟呼吸,调控呼吸的呼吸量、潮气量。
采用本发明所述装置快速检验飞机用氧气面罩供氧性能的方法,具体包括以下步骤:
(1)调节泄漏量调节阀,将泄漏值调整为待检测氧气面罩的典型泄漏值(该泄漏值是通过鉴定试验获得的);
(2)启动模拟呼吸单元,输入需要模拟呼吸的潮气量N1以及呼吸量M1;
(3)启动供氧单元,输入供氧流量值X1 LPM-BTPS,1~5分钟后,观测所采集样品的氧气浓度值,若数值小于26.17%,则该氧气面罩供氧性能不合格,若数值大于等于26.17%,则进入步骤(4);
(4)调整模拟呼吸的潮气量N2以及呼吸量M2,并将供氧量调整为X2LPM-BTPS,1~5分钟后,观测所采集样品的氧气浓度值,若数值小于35.60%,则该氧气面罩供氧性能不合格,若数值大于等于35.60%,则进入步骤(5);
(5)将供氧量调整为X3 LPM-BTPS,1~5分钟后,观测所采集样品的氧气浓度值,若数值小于46.78%,则该氧气面罩供氧性能不合格,若数值大于等于46.78%,则进入步骤(6);
(6)将供氧量调整为X4 LPM-BTPS,1~5分钟后,观测所采集样品的氧气浓度值,若数值小于88.98%,则该氧气面罩供氧性能不合格,若数值大于等于88.98%,则该氧气面罩供氧性能合格,即在某一个条件下检测出现不合格,则该氧气面罩供氧性能判定为不合格,只有在四个条件下检测均无不合格,才能判定氧气面罩供氧性能为合格。
其中,N1及M1是中国民用航空规章第25部运输类飞机运输类飞机适航标准第25.1443条规定的小于18500英尺高度环境下呼吸所需要的潮气量及呼吸量,N2及M2是中国民用航空规章第25部运输类飞机运输类飞机适航标准第25.1443条规定的18500~40000英尺高度环境下呼吸所需要的潮气量及呼吸量;X1~X4是通过气体状态方程(PV=NRT)将鉴定试验获得氧气面罩的性能代码(即分别在15000英尺、25000英尺、30000英尺和40000英尺压力高度,为保证乘客吸入氧气浓度符合规定要求时所需提供的氧气流量)转换为对应大气环境下的氧气流量值。
另外,步骤(3)~(6)中调整供氧量后,经过相同的时间后再观测所采集样品的氧气浓度值。
有益效果:
(1)性能代码是每个型号氧气面罩不同压力环境下通过实际试验测得的供氧性能的最直接的体现,本发明通过理论换算,将氧气面罩性能代码转换为在大气环境条件下的供氧流量数值,以此评判氧气面罩的供氧性能,更具有适用性、合理性。
(2)本发明的检测方法覆盖了SAE AS8025标准规定的氧气面罩性能代码测定时的4个供氧性能值,具有可靠性高的优点。
(3)本发明所述装置结构简单,操作简便,而且在大气压力环境下即可快速完成飞机用氧气面罩功能性能是否合格的检测,为飞机用氧气面罩出厂前的质量检测提供了一种新途径,具有很好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1中所述快速检验飞机用氧气面罩供氧性能的装置示意图。
其中,1-氧气钢瓶,2-气体质量流量计,3-呼吸机,4-氧气面罩,5-密封工装,6-泄漏量调节阀,7-采样泵,8-样本收集舱,9-氧气浓度传感器,10-电脑。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述,其中,所述方法如无特别说明均为常规方法,所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
实施例1
一种快速检测飞机用氧气面罩供氧性能的装置,包括密封工装5、模拟呼吸单元、供氧单元、采样单元及控制单元;
所述密封工装5是一端为开口而另一端为封闭的中空结构,容积为50毫升,用于模拟人类的口腔;开口端与待检测的氧气面罩4连接,使氧气面罩4的内表面和密封工装5的内腔之间组成气体腔;封闭端上设有与其内腔相通的三个接口,三个接口分别记为接口A、接口B和接口C,如图1所示;
所述模拟呼吸单元为呼吸机3,用于模拟人类的正弦式呼吸;呼吸机3通过管路与密封工装5的接口A连接,呼吸机还与控制单元电性连接,如图1所示;控制单元用于控制呼吸机3的模拟呼吸,模拟呼吸的潮气量调节范围为0.3L-BTPS~1.5L-BTPS,每分钟呼吸量的调节范围为5LPM-BTPS~100LPM-BTPS,其中,L为升,LPM为升每分钟,BTPS为BodyTemperature and Pressure Saturated,即为37℃下、饱和水蒸气的环境大气压;
密封工装5的接口B上安装有泄漏量调节阀6,通过调节泄漏量调节阀6的开口,来调整氧气面罩4的泄漏量;
如图1所示,所述供氧单元包括氧气钢瓶1和气体质量流量计2;氧气钢瓶1通过氧气导管与氧气面罩4的供氧孔连接,进而与氧气面罩4和密封工装5组成的气体腔相通;氧气导管上安装有气体质量流量计2,气体质量流量计2与控制单元电性连接;通过控制单元控制气体质量流量计2的开度,进而调整进入到气体腔的供氧流量;
如图1所示,所述采样单元包括采样泵7、样本收集舱8以及氧气浓度传感器9;采样泵7的进气口通过管路与密封工装5的接口C连接,采样泵7的排气口通过管路与样本收集舱8的进气孔连接;样本收集舱8的出气孔通过管路与氧气浓度传感器9连接;采样泵7和氧气浓度传感器9均与控制单元电性连接;其中,控制单元用于控制采样泵7的启停,采样泵7用于采集氧气面罩4和密封工装5组成的气体腔内的空气样品并输出给样本收集舱8,氧气浓度传感器9用于测量样本收集舱8内的空气样品的氧气浓度并将氧气浓度数据传输给控制单元进行显示,另外注意的是:采样泵7的启停与呼吸机3联动,通过呼吸机3的反馈信号可以判断呼吸机3处于呼气阶段或是吸气阶段,在呼气阶段时采样泵7的电源接通,开始采样,在吸气阶段时采样泵7电源断开,停止采样;
控制单元为电脑10,与采样泵7、氧气浓度传感器9、呼吸机3以及气体质量流量计2电性连接,用于控制采样泵启停、调控呼吸潮气量、呼吸量以及供氧量;
对于某单位生产的飞机乘客用具备储气带的连续供氧型氧气面罩性能代码为05172232,任意取生产的两个氧气面罩采用所述装置快速检验氧气面罩供氧性能是否合格的具体步骤如下:
其中一个氧气面罩检测的具体步骤:
(1)将待检测的氧气面罩4佩戴在密封工装5上,调节泄漏量调节阀6,将泄漏值调整为该氧气面罩通过鉴定试验获得泄漏量100cc;
(2)启动呼吸机3,输入潮气量0.7L-BTPS及呼吸量15LPM-BTPS;
(3)打开氧气钢瓶1阀门,输入供氧流量值1.0LPM-BTPS,一分钟后,氧气浓度传感器9读数26.7%,则进入步骤(4);
(4)将呼吸机3模拟呼吸的潮气量调整为1.1L-BTPS以及呼吸量调整为30LPM-BTPS,并将氧气钢瓶1的供氧流量调整为5.8LPM-BTPS,一分钟后,氧气浓度传感器9读数36.1%,则进入步骤(5);
(5)将氧气钢瓶1的供氧流量调整为9.9LPM-BTPS,一分钟后,氧气浓度传感器9读数46.9%,则进入步骤(6);
(6)将氧气钢瓶1的供氧流量调整为27.5LPM-BTPS,一分钟后,氧气浓度传感器9读数89.3%,则判定该氧气面罩供氧性能合格。
另一个氧气面罩样品检测的步骤:
(1)将待检测的氧气面罩4佩戴在密封工装5上,调节泄漏量调节阀6,将泄漏值调整为该氧气面罩通过鉴定试验获得泄漏量100cc;
(2)启动呼吸机3,输入潮气量0.7L-BTPS及呼吸量15LPM-BTPS;
(3)打开氧气钢瓶1阀门,输入供氧流量值1.0LPM-BTPS,一分钟后,氧气浓度传感器9读数27.1%,则进入步骤(4);
(4)将呼吸机3模拟呼吸的潮气量调整为1.1L-BTPS以及呼吸量调整为30LPM-BTPS,并将氧气钢瓶1的供氧流量调整为5.8LPM-BTPS,一分钟后,氧气浓度传感器9读数35.1%,则判定该氧气面罩供氧性能不合格。
本实施例中,是根据伯努利气体状态方程PV=nRT,将氧气面罩的性能代码转换为对应大气环境下的氧气流量值。以高度40000英尺为例,将3.2LPM-NTPD换算成BTPS状态:
式中,T为开尔文温度值,P为环境压力值,BTPS状态为人体温度(37摄氏度,潮湿),NTPD为标准状态(21摄氏度,干燥),人体水蒸气分压为6.3kPa。则不同性能代码在大气环境下的氧气流量值详见表2。
表2
综上所述,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种快速检验飞机用氧气面罩供氧性能的装置,其特征在于:包括密封工装、模拟呼吸单元、供氧单元、采样单元及控制单元;
所述密封工装是一端为开口而另一端为封闭的中空结构,用于模拟人类的口腔;开口端与待检测的氧气面罩连接,使氧气面罩的内表面和密封工装的内腔之间组成气体腔;封闭端上设有与其内腔相通的三个接口,三个接口分别记为接口A、接口B和接口C;
所述供氧单元与待检测的氧气面罩的供氧孔连接,向氧气面罩与密封工装之间的气体腔输入氧气;
所述模拟呼吸单元与密封工装的接口A连接,用于模拟人类的正弦式呼吸;
密封工装的接口B上安装有泄漏量调节阀,用于调整氧气面罩的泄漏量;
所述采样单元与密封工装的接口C连接,用于对氧气面罩与密封工装之间的气体腔内的空气样品进行采样,并测量所采集样品的氧气浓度;
所述控制单元与采样单元、模拟呼吸单元以及供氧单元电性连接,用于控制采样单元的启动和停止、调控呼吸潮气量、呼吸量以及供氧量。
2.根据权利要求1所述的一种快速检验飞机用氧气面罩供氧性能的装置,其特征在于:所述供氧单元包括氧气钢瓶和气体质量流量计;
氧气钢瓶通过氧气导管与氧气面罩的供氧孔连接,气体质量流量计安装在氧气导管上,并与控制单元电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种快速检验飞机用氧气面罩供氧性能的装置,其特征在于:所述采样单元包括采样泵、样本收集舱以及氧气浓度传感器;
采样泵的进气口通过管路与密封工装的接口C连接,采样泵的排气口通过管路与样本收集舱的进气孔连接,采样泵与控制单元电性连接;样本收集舱的出气孔通过管路与氧气浓度传感器连接,氧气浓度传感器与控制单元电性连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种快速检验飞机用氧气面罩供氧性能的装置,其特征在于:所述模拟呼吸单元为呼吸机,与控制单元电性连接。
5.采用如权利要求1至4任一项所述装置快速检验飞机用氧气面罩供氧性能的方法,其特征在于:具体包括以下步骤:
(1)调节泄漏量调节阀,将泄漏值调整为待检测氧气面罩的典型泄漏值;
(2)启动模拟呼吸单元,输入需要模拟呼吸的潮气量N1以及呼吸量M1;
(3)启动供氧单元,输入供氧流量值X1 LPM-BTPS,1~5分钟后,观测所采集样品的氧气浓度值,若数值小于26.17%,则该氧气面罩供氧性能不合格,若数值大于等于26.17%,则进入步骤(4);
(4)调整模拟呼吸的潮气量N2以及呼吸量M2,并将供氧量调整为X2 LPM-BTPS,1~5分钟后,观测所采集样品的氧气浓度值,若数值小于35.60%,则该氧气面罩供氧性能不合格,若数值大于等于35.60%,则进入步骤(5);
(5)将供氧量调整为X3 LPM-BTPS,1~5分钟后,观测所采集样品的氧气浓度值,若数值小于46.78%,则该氧气面罩供氧性能不合格,若数值大于等于46.78%,则进入步骤(6);
(6)将供氧量调整为X4 LPM-BTPS,1~5分钟后,观测所采集样品的氧气浓度值,若数值小于88.98%,则该氧气面罩供氧性能不合格,若数值大于等于88.98%,则该氧气面罩供氧性能合格;
其中,N1及M1是中国民用航空规章第25部运输类飞机运输类飞机适航标准第25.1443条规定的小于18500英尺高度环境下呼吸所需要的潮气量及呼吸量,N2及M2是中国民用航空规章第25部运输类飞机运输类飞机适航标准第25.1443条规定的18500~40000英尺高度环境下呼吸所需要的潮气量及呼吸量;X1~X4是通过气体状态方程将鉴定试验获得氧气面罩的性能代码转换为对应大气环境下的氧气流量值。
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CN116593150A (zh) * | 2023-07-14 | 2023-08-15 | 珠海翔翼航空技术有限公司 | 一种飞机用氧气面罩供氧性能试验装置 |
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