耦合耗氧式和冷却式的油箱惰化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种耦合耗氧式和冷却式的油箱惰化装置，包括燃油箱，燃油箱的出口通过管道依次连接抽气风机、回热器、预热器、反应器、分流器、水分离器、主控器、初级换热器、连接有电机的压缩机、次级换热器、燃料分离器、涡轮、第二电磁阀、燃油箱的入口形成闭环；所述的分流器通过管道连接回热器，回热器通过管道连接水分离器。本实用新型专利技术将耗氧型惰化和冷却惰化技术耦合，不仅可以控制油箱内上部气相空间氧气浓度低于9%，还可以控制油箱内上部气相空间燃油蒸汽浓度在可燃极限之下，实现安全、绿色、高效、经济的油箱惰化。经济的油箱惰化。经济的油箱惰化。

【技术实现步骤摘要】
耦合耗氧式和冷却式的油箱惰化装置


[0001]本技术涉及航空系统
，具体是一种耦合耗氧式和冷却式的油箱惰化装置。

技术介绍

[0002]1996年TWA800航班在爬升过程中中央翼油箱在点火源作用下产生爆炸，全机无人幸免，事故发生后，国外开始关注民用飞机燃油箱安全问题。燃烧爆炸需要三个要素：点火源，燃料和氧气（或空气）。在机载油箱上部的气相空间，聚集着大量易燃易爆的燃油蒸汽混合物，其燃油蒸汽和空气混合气体的浓度达到可燃极限时，燃油蒸汽极易被点燃，引发严重的飞机燃爆事故。将惰化气体通入油箱上部气相空间，来控制并保持气相空间氧浓度的主动式防爆技术应用最广泛。
[0003]采用中空纤维膜来产生富氮气体的惰化系统体积重量均具有优势，因此是主流的机载惰化技术。但是，中空纤维膜仍然存在一些固有的缺点很难克服，分离膜制氮过程中需要消耗大量发动机引气导致飞机代偿损失大、对气源需求压力较高高导致在很多机型上应用效果较差（如直升机）、膜丝和渗透孔径很小容易被堵塞、引气中的臭氧会导致膜性能衰减、富氮气体填充油箱时会使燃油蒸汽外泄污染环境等。
[0004]目前正在开发的新型的机载惰化技术，例如绿色惰化采用可控的无焰催化燃烧，降低氧含量使油箱达到惰化；冷却惰化抽取油箱气相空间气体通入制冷系统中降温，改变了空气与燃油蒸汽比例完成油箱惰性化。而现有的单一的系统都有一些缺点：耗氧型惰化系统需要抽取燃油箱上部气体并对其加热，并需要通过冲压空气进行补气，需要对流经反应器气体进行降温处理；冷却惰化的效果与油箱内外的传热传质情况直接相关，当油箱内部传质过快时，冷却惰化系统面临失效的风险，其使用局限于内热源不大的油箱。

技术实现思路

[0005]本技术为了解决现有技术的问题，提供了一种耦合耗氧式和冷却式的油箱惰化装置，将耗氧型惰化和冷却惰化技术耦合，不仅可以控制油箱内上部气相空间氧气浓度低于9%，还可以控制油箱内上部气相空间燃油蒸汽浓度在可燃极限之下，实现安全、绿色、高效、经济的油箱惰化。
[0006]本技术提供了一种耦合耗氧式和冷却式的油箱惰化装置，包括燃油箱，燃油箱的出口通过管道依次连接第一阻火器、第一电磁阀、第一流量计、抽气风机、回热器、第一温度传感器、预热器、第二温度传感器、反应器、分流器、水分离器、主控器、第二压力传感器、第五温度传感器、初级换热器、连接有电机的压缩机、第六温度传感器、次级换热器、燃料分离器、涡轮、第七温度传感器、第四流量计、第二电磁阀、第一浓度传感器、第三压力传感器、第二阻火器、燃油箱的入口形成闭环；所述的分流器通过管道依次连接第一压力传感器、第四温度传感器、第二流量计、回热器，回热器通过管道依次连接第三温度传感器、水分离器；所述燃料分离器通过管道依次连接第三流量计、旁通阀、第七温度传感器，燃料分离
器通过管道依次连接第五流量计、燃油箱的入口。
[0007]进一步改进，燃油箱内设置有第四压力传感器、第八温度传感器、第二浓度传感器。
[0008]进一步改进，所述的电磁阀和传感器均与主控器连接。
[0009]耦合耗氧式和冷却式的油箱惰化装置的油箱惰化方法，包括以下步骤：
[0010]1）将油箱上部气相空间的燃油蒸汽和空气抽吸出来；
[0011]2）通过回热器、预热器对抽出的空气、燃油蒸汽混合气体进行预热处理达到反应所需温度后送入催化氧化反应器；
[0012]3）在催化氧化反应器中进行可控的无焰催化燃烧，碳氢物被氧化为二氧化碳和水，反应后的产物进入分流器，一部分进入回热器热侧通道，另一部分流入飞机空调系统进行冷却；
[0013]4）在冷却系统中，步骤3）反应后的产物先经过水分离器将水蒸气分离，再通过初级热交换器进行换热，进入压气机压缩，得到高温高压的气体并将其输入到次级热交换器中，将气体冷却，之后流经涡轮膨胀，得到低温低压的混合物，使用油分离器将液态燃油分离出来，将燃油通过管道通入油箱中的燃油，混合气体通过管道通入油箱中的气相空间，与燃油箱上部原有的混合气体均匀混合。
[0014]在惰化过程中，随着油箱上部气相空间各气体的分压变化,气体会向燃油中溶解或从燃油中逸出，流经冷却系统后的气体进入油箱，有效降低了燃油箱上部气相空间燃油蒸汽浓度和温度，控制燃油的蒸发，从而进一步实现油箱的惰化。
[0015]本技术有益效果在于：
[0016]1. 耦合耗氧式和冷却式的油箱惰化系统无需从发动机引气，可用于无合适气源的机型中，例如直升机，预热和启动速度快，氧气在反应器中被消耗，对冷却系统负荷不大且成本远低于目前广泛使用的机载中空纤维膜惰化技术，比中空纤维膜惰化效率更高、惰化所需时间更短。
[0017]2. 本系统体积小，重量轻，改装及检修更方便，可以将燃油箱气相空间混合物温度和作为标准，轻松连续监测系统性能和燃油箱可燃性状态。惰化过程中无燃油蒸汽排出，绿色环保。通过对油箱温度的控制，可控制燃油蒸气和氧气在燃油中的溶解和逸出，进一步减少油箱可燃性。
[0018]3. 解决了耗氧型惰化系统需要需要通过冲压空气进行补气，需要对流经反应器气体进行降温处理的问题，利用冷却惰化的方式弥补了能量浪费的问题，并且提高了单一冷却惰化系统的安全性问题。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0020]图1为一种耦合耗氧式和冷却式的油箱惰化系统示意图。
[0021]其中，1
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燃油箱、2
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第一阻火器、3
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第一电磁阀、4
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第一流量计、5
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抽气风机、6
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回
热器、7
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第一温度传感器、8
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预热器、9
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第二温度传感器、10
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反应器、11
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分流器、12
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第三温度传感器、13
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第一压力传感器、14
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第四温度传感器、15
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第二流量计、16
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水分离器、17第二压力传感器、18
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第五温度传感器、19
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初级换热器、20
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电机、21
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压缩机、22
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第六温度传感器、23
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次级换热器、24
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涡轮、25
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第三流量计、26
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旁通阀、27
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第七温度传感器、28
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第四流量计、29
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燃料分离器、30
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第二电磁阀、31
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第一浓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合耗氧式和冷却式的油箱惰化装置，其特征在于：包括燃油箱（1），燃油箱（1）的出口通过管道依次连接第一阻火器（2）、第一电磁阀（3）、第一流量计（4）、抽气风机（5）、回热器（6）、第一温度传感器（7）、预热器（8）、第二温度传感器（9）、反应器（10）、分流器（11）、水分离器（16）、主控器（39）、第二压力传感器（17）、第五温度传感器（18）、初级换热器（19）、连接有电机（20）的压缩机（21）、第六温度传感器（22）、次级换热器（23）、燃料分离器（29）、涡轮（24）、第七温度传感器（27）、第四流量计（28）、第二电磁阀（30）、第一浓度传感器（31）、第三压力传感器（32）、第二阻火器（33）、燃油箱（1）的入口形成闭环...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冠男，王立群，冯诗愚，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：