[實用新型]一種結合空氣沖洗與膜分離的機載制氮裝置

有效

• 申請號: 201922236414.5
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN211712638U
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 江榮杰;馮詩愚;陳廣豪;彭孝天;潘俊
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C01B21/04
• 分類號: C01B21/04;B01D53/22;B64D13/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種結合空氣沖洗與膜分離的機載制氮裝置，屬于航空系統技術領域，有效增大了膜絲內外氧氣分壓壓差，增加了氧氣滲透速率，更加快捷地將膜絲內氣體中的氧氣和氮氣分離出來，且空氣預處理簡單。本發明在經典的機載中空纖維膜制氮裝置中插入專門的與外界連通的沖洗空氣通氣管，通入空氣后沖洗中空纖維膜膜絲。在沖洗中空纖維膜的時候，由于空氣的沖入，膜絲外的氧分壓不斷降低，導致膜絲內外壓差增大，加速膜絲內氧氮分離。在中空纖維膜分離裝置中加入通氣管后，提高了氧氮分離效率，加快了氮氣的高濃度連續輸出，而且空氣預處理簡單，可直接使用常溫常壓的環境空氣或者飛機座艙環境引氣。

技術領域

本發明屬于航空系統技術領域，尤其涉及一種結合空氣沖洗與膜分離的機載制氮裝置。

背景技術

對于所有飛機來說，燃油、氧氣和點火源就是它們的“燃燒三角形”。其中，燃油是指燃油受熱蒸發出來的燃油蒸汽，在燃燒時產生大量熱空氣，會引起燃油箱內部壓力的快速升高而導致燃油箱爆炸；助燃物就是一定量值濃度的氧氣；點火源包括雷電、炮火、靜電火花、線路打火、熱源等。對于所有飛機來說，閃電襲擊、油泵故障、電器短路和靜電火花引起燃油箱的起火與爆炸都是最為嚴重的問題。因此，如何提高油箱的防火防爆能力，也就成為了工程師們極為關注的研究問題。為滿足該需要，提高燃油箱的防火防爆能力，目前已被大量采用的油箱惰化技術的具體措施——機載制氮技術。

就當前機載制氮技術研究及應用現狀而言，它們基本都采用從飛機發動機壓氣機或者環控系統中引氣，并利用膜分離技術對其進行分離，來制取較高濃度的富氮氣體。然而現代飛機的機載制氮系統多是從發動機引氣生成所需的惰性氣體，由于分離效率的限制，所得的氮氣濃度受限，因此氣體進口需要很大的壓力。

發明內容

本發明提供了一種結合空氣沖洗與膜分離的機載制氮裝置，有效增大了膜絲內外氧氣分壓壓差，增加了氧氣滲透速率，更加快捷地將膜絲內氣體中的氧氣和氮氣分離出來，且空氣預處理簡單，所述裝置具有結構簡單，安裝方便，壽命長，分離速度快的優點。

為實現以上目的，本發明采用以下技術方案：

一種結合空氣沖洗與膜分離的機載制氮裝置，包括：沖洗空氣通氣管5、膜絲6、四通中柱7、三通中柱11、通氣管固定板13；四通中柱7的下端與三通中柱11的上端連接，四通中柱7內柱面上端連接第一膜絲固定板9，四通中柱7內柱面下端連接第二膜絲固定板10；三通中柱11的內柱面下端連接通氣管固定板13，沖洗空氣通氣管5穿過第二膜絲固定板10位于四通中柱和三通中柱11內，沖洗空氣通氣管5下端固定在通氣管固定板13上的管孔內，沖洗空氣通氣管5在三通中柱11內的管壁無開孔，在四通中柱7內的管壁有多個開孔，沖洗空氣通氣管5底端開口、頂端封閉；膜絲6填充在四通中柱7的內柱面和沖洗空氣通氣管5的外柱面之間，且膜絲6頂端和底端分別由第一膜絲固定板9和第二膜絲固定板10固定；第一封頭2的底端端面與四通中柱7的頂端端面連接，第二封頭14的頂端端面與三通中柱11的底端端面連接。

以上所述結構中，第一膜絲固定板9的頂端與四通中柱7的頂端處于同一平面上；第二膜絲固定板10的底端與四通中柱7的底端處于同一平面上；沖洗空氣通氣管5的底端與通氣管固定板13的底端處于同一平面上；第一封頭2頂端設置引氣出口接頭1；第二封頭14底端設置沖洗空氣入口接頭15；四通中柱7上部的一側設置第一沖洗空氣出口接頭4，下部另一側設置第二沖洗空氣出口接頭8；三通中柱11側面設置引氣入口接頭12；第一封頭2與四通中柱7通過螺栓a3緊固連接；第二封頭14與三通中柱11通過螺栓b16緊固連接；第一封頭2、螺栓a3、螺栓b16、沖洗空氣通氣管5、四通中柱7、三通中柱11、通氣管固定板13、第二封頭14采用的材料包含金屬、塑料和有機玻璃；膜絲6采用的材料包含聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚砜(PSF)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰亞胺(PI)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚乙醚(PPO)。

以上裝置的應用方法，包括以下步驟：