[實用新型]耦合耗氧式和冷卻式的油箱惰化裝置

有效

• 申請號: 202220904828.X
• 申請日: 2022-04-19
• 公開（公告）號: CN217515378U
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 劉冠男;王立群;馮詩愚
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64D37/32
• 分類號: B64D37/32;B64D37/34
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

本實用新型提供了一種耦合耗氧式和冷卻式的油箱惰化裝置，包括燃油箱，燃油箱的出口通過管道依次連接抽氣風機、回熱器、預熱器、反應器、分流器、水分離器、主控器、初級換熱器、連接有電機的壓縮機、次級換熱器、燃料分離器、渦輪、第二電磁閥、燃油箱的入口形成閉環；所述的分流器通過管道連接回熱器，回熱器通過管道連接水分離器。本實用新型將耗氧型惰化和冷卻惰化技術耦合，不僅可以控制油箱內上部氣相空間氧氣濃度低于9%，還可以控制油箱內上部氣相空間燃油蒸汽濃度在可燃極限之下，實現安全、綠色、高效、經濟的油箱惰化。

技術領域

本實用新型涉及航空系統技術領域，具體是一種耦合耗氧式和冷卻式的油箱惰化裝置。

背景技術

1996年TWA800航班在爬升過程中中央翼油箱在點火源作用下產生爆炸，全機無人幸免，事故發生后，國外開始關注民用飛機燃油箱安全問題。燃燒爆炸需要三個要素：點火源，燃料和氧氣（或空氣）。在機載油箱上部的氣相空間，聚集著大量易燃易爆的燃油蒸汽混合物，其燃油蒸汽和空氣混合氣體的濃度達到可燃極限時，燃油蒸汽極易被點燃，引發嚴重的飛機燃爆事故。將惰化氣體通入油箱上部氣相空間，來控制并保持氣相空間氧濃度的主動式防爆技術應用最廣泛。

采用中空纖維膜來產生富氮氣體的惰化系統體積重量均具有優勢，因此是主流的機載惰化技術。但是，中空纖維膜仍然存在一些固有的缺點很難克服，分離膜制氮過程中需要消耗大量發動機引氣導致飛機代償損失大、對氣源需求壓力較高高導致在很多機型上應用效果較差（如直升機）、膜絲和滲透孔徑很小容易被堵塞、引氣中的臭氧會導致膜性能衰減、富氮氣體填充油箱時會使燃油蒸汽外泄污染環境等。

目前正在開發的新型的機載惰化技術，例如綠色惰化采用可控的無焰催化燃燒，降低氧含量使油箱達到惰化；冷卻惰化抽取油箱氣相空間氣體通入制冷系統中降溫，改變了空氣與燃油蒸汽比例完成油箱惰性化。而現有的單一的系統都有一些缺點：耗氧型惰化系統需要抽取燃油箱上部氣體并對其加熱，并需要通過沖壓空氣進行補氣，需要對流經反應器氣體進行降溫處理；冷卻惰化的效果與油箱內外的傳熱傳質情況直接相關，當油箱內部傳質過快時，冷卻惰化系統面臨失效的風險，其使用局限于內熱源不大的油箱。

實用新型內容

本實用新型為了解決現有技術的問題，提供了一種耦合耗氧式和冷卻式的油箱惰化裝置，將耗氧型惰化和冷卻惰化技術耦合，不僅可以控制油箱內上部氣相空間氧氣濃度低于9%，還可以控制油箱內上部氣相空間燃油蒸汽濃度在可燃極限之下，實現安全、綠色、高效、經濟的油箱惰化。

本實用新型提供了一種耦合耗氧式和冷卻式的油箱惰化裝置，包括燃油箱，燃油箱的出口通過管道依次連接第一阻火器、第一電磁閥、第一流量計、抽氣風機、回熱器、第一溫度傳感器、預熱器、第二溫度傳感器、反應器、分流器、水分離器、主控器、第二壓力傳感器、第五溫度傳感器、初級換熱器、連接有電機的壓縮機、第六溫度傳感器、次級換熱器、燃料分離器、渦輪、第七溫度傳感器、第四流量計、第二電磁閥、第一濃度傳感器、第三壓力傳感器、第二阻火器、燃油箱的入口形成閉環；所述的分流器通過管道依次連接第一壓力傳感器、第四溫度傳感器、第二流量計、回熱器，回熱器通過管道依次連接第三溫度傳感器、水分離器；所述燃料分離器通過管道依次連接第三流量計、旁通閥、第七溫度傳感器，燃料分離器通過管道依次連接第五流量計、燃油箱的入口。

進一步改進，燃油箱內設置有第四壓力傳感器、第八溫度傳感器、第二濃度傳感器。

進一步改進，所述的電磁閥和傳感器均與主控器連接。

耦合耗氧式和冷卻式的油箱惰化裝置的油箱惰化方法，包括以下步驟：

1）將油箱上部氣相空間的燃油蒸汽和空氣抽吸出來；

2）通過回熱器、預熱器對抽出的空氣、燃油蒸汽混合氣體進行預熱處理達到反應所需溫度后送入催化氧化反應器；