BR102012027291B1

BR102012027291B1 - tanque de combustível

Info

Publication number: BR102012027291B1
Application number: BR102012027291-1A
Authority: BR
Inventors: Walter Schwarting; Sylvain GOEK
Original assignee: Astrium Gmbh
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2020-12-01
Also published as: DE102011117489A1; US20130105490A1; EP2636602A1; CN103090176A; DE102011117489B4; US9052062B2; EP2636602B1; JP2013095415A; CN103090176B; JP6152258B2; BR102012027291A2

Abstract

TANQUE DE COMBUSTÍVEL. A presente invenção refere-se a um tanque de combustível para o armazenamento simultâneo de líquidos, que são expelidos do tanque por meio de um gás comprimido, e que é apropriado, em particular, para um emprego em espaçonaves, é montado como tanque de membrana, sendo que, a membrana é constituída de um material de polímero. A membrana é mantida em um recesso interno da parede externa do tanque por meio de um anel de mola, sendo que, a seção transversal do anel de mola apresenta aproximadamente a forma de um "C".

Description

[001] A presente invenção refere-se a um tanque de combustível para o armazenamento de líquidos, que são expelidos do tanque por meio de um gás comprimido, em particular, para o emprego em espa- çonaves, que é montado como tanque de membrana, e no qual a membrana é constituída de um material sintético.

[002] Como recipientes para o armazenamento de líquidos, em particular, para o armazenamento de combustíveis, que são admitidos por um gás comprimido separado do respectivo líquido, são empregados, de preferência, tanques de membrana. As aplicações desse tipo ocorrem tipicamente na viagem espacial sob as condições da ausência de peso, mas também sob/com gravitação, por exemplo, em sistemas com alteração de posição rápida e forte como aviões ou submarinos. Enquanto a forma externa de tanques desse tipo, no mais das vezes, é executada como esfera, a membrana interna nesses tanques, em geral,é um corpo de forma semiesférica, que é preso em sua borda equatorial.

[003] As membranas empregadas em tanques desse tipo são constituídas, na maioria das vezes, de material de elastômero compatível quimicamente. Esse material precisa ser mantido sem relaxamento, permanentemente à prova de vazamentos na tensão equatorial, portanto, sem a perda de sua propriedade elástica. A parte principal do volume do tanque dentro do volume da semiesfera da membrana está cheia de líquido, enquanto uma pequena parte do volume do tanque e, na verdade, aquela fora da membrana é admitida com o gás comprimido.

[004] Para uma retirada de líquido, isto é, para o esvaziamento do tanque é necessária uma pressão de gás elevada para a expulsão do líquido contra a resistência de fluxo condicionada ao sistema, bem como, contra uma pressão interna. Para isso, um reservatório de pressão no lado do gás comprimido propicia que ele possa ser disposto dentro ou fora do tanque. A pressão do tanque necessária pode ser retirada ou no modo de relaxamento, no denominado modo de "blowdown", ou, porém, no caso de um tanque de gás externo pode ser através de um regulador de pressão constante.

[005] Com a retirada de líquido crescente ocorre um processo de inversão da membrana, através de seu plano equatorial até o esvaziamento total do volume do tanque. Em oposição às membranas de polímero plásticas as membranas de elastômero resistem a esses processos de inversão, sem a ocorrência de rasgos e de vazamentos causados por eles. Para o emprego de tanques de membrana com os líquidos bastante agressivos quimicamente usados na viagem espacial, como com os tipos de oxidantes com base de dióxido de nitrogênio, certamente não estão disponíveis materiais de membrana de elastô- mero, com compatibilidade suficiente. Pelo contrário, todas as membranas de material sintético compatíveis quimicamente, apropriadas para esses tipos de oxidantes pertencem à classe de substância dos polímeros de perfluor. Estes, porém, são de natureza plástica e como materiais plásticos por falta de força de reajuste própria, permanente-menteestável, com isso, não são apropriadas para uma armação direta.

[006] Os problemas mecânicos que surgem durante o emprego de materiais de polímeros plásticos são os seguintes: 1. Formação de fissura durante o processo de inversão, 2. Permeação e vazamento devido aos poros, em particular, em materiais de paredes finas, 3. Fuga sob a influência de forças de compressão com a consequência de uma fixação permanente não segura e somente vedação provisória da colocação da membrana.

[007] Enquanto os dois primeiros problemas nos tanques conhecidos, e que se encontram atualmente em emprego podem ser considerados como já resolvidos, o problema da fuga na armação pode ser solucionado até o momento ainda de modo satisfatório. Enquanto que os materiais de membrana elásticos, em virtude de suas forças de reajusteelásticas podem ser fixados e vedados através de um aperto, para materiais plásticos até o momento um ambiente elástico para a função de aperto e de vedação até o momento não é conhecido. Essa propriedade elástica do ambiente de aperto precisa estar na situação de compensar a fuga de um material de polímero plástico e, com isso, uma soltura mecânica, bem como, uma possível perda de estanquei- dade. Para as propriedades de aperto e de vedação em longo prazo, portanto, para o período de tempo todo de uma missão ou de uma outraaplicação, é decisivo o fato de que, no final da fuga do polímero, um equilíbrio de forças estável se ajusta entre as forças elásticas do aperto e as forças de reajuste atuantes. Isto precisa ser assegurado, sobretudo, também sob a influência de um ambiente quimicamente agressivo e, em particular, no caso de uma expansão por meio da atuação de combustíveis, em cargas alternadas que surgem simultaneamente, em virtude de alterações de temperatura positivas e negativas, bem como, no caso de alterações da pressão do tanque, podem ter influência sobre a tensão da prisão.

[008] A tarefa da invenção é desenvolver um tanque de combustível do tipo mencionado no início, de tal modo que, no caso da membrana empregada, não surjam problemas nem em consequência da agressividade do líquido armazenado no tanque, nem devido a problemasmecânicos causados por uma fuga da membrana.

[009] A invenção soluciona essa tarefa pelo fato de que ela prevê que, a membrana seja constituída de um material de polímero, e por meio de um anel de mola, cuja seção transversal apresenta aproxima- damente a forma de um "C", é mantida em um recesso da parede externa do tanque de modo estanque, como contra mancal.

[0010] Além disso, é sugerido que, na área de retenção, a membrana apresente um ângulo de entrelaçamento de, pelo menos, 180 graus no anel de mola.

[0011] Em aperfeiçoamento vantajoso do tanque de acordo com a invenção está previsto que, a constante de mola e o diâmetro do anel de mola sejam dimensionados em adaptação à deformação permanente do material de polímero da membrana.

[0012] A liga, da qual o anel previsto de acordo com a invenção é constituído, neste caso, de forma vantajosa é escolhida, de tal modo que, o anel é absolutamente compatível quimicamente com o conteúdo do tanque. A escolha de material orienta-se, neste caso, na lista de metais testados quanto à compatibilidade com o combustível ou oxidante respectivamente, empregado.

[0013] A fim de evitar um escorregamento para fora dessa câmara da membrana, em consequência da carga mecânica está previsto que, a superfície do anel de mola seja áspera.

[0014] Em alternativa é sugerido que, o anel de mola esteja equipado com um revestimento, com base nos materiais sintéticos de perfluoro compatíveis, e esteja disponível fixo com a membrana através de colagem ou vulcanização.

[0015] A invenção oferece a vantagem que, em virtude da compatibilidadequímica muito alta da membrana de separação é preparado um design de tanque universal, com uma adequação tanto para combustíveis como também para os oxidantes baseados em dióxido de nitrogênio, empregados em sistemas de acionamento tipicamente de duas substâncias, mas também para diversos outros líquidos agressivos.

[0016] A seguir a disposição de acordo com a invenção será escla- recida em mais detalhes com auxílio de um exemplo de execução representado esquematicamente.

[0017] Em uma representação parcialmente cortada está representada uma parede do tanque 1 com uma membrana de polímero 3 presa em um recesso 4 correspondente de uma parede do tanque 1, através de um anel de mola 2, que apresenta uma seção transversal na forma de um "C".

[0018] Uma vez que um corpo de polímero plástico, em virtude de suas propriedades de material naturais não pode ser preso em um ambiente rígido, por exemplo, de metal, sem que no passar do tempo essa ligação de aperto, em virtude de processos de fuga, se torne solta e permeável, como representado, a membrana de polímero 3 plástica que não apresenta nenhuma força de reajuste própria, por meio do anel de mola 2 prenda no recesso 4 da parede do tanque 1, com formação de uma tensão de mola.

[0019] O projeto de todas as forças que participam tanto no aperto, como também na força de fricção adesiva proporciona uma força de retenção e vedação permanente.

Claims

1. Tanque de combustível para o armazenamento de líquidos, que são expelidos do tanque por meio de um gás comprimido, em particular, para o emprego em espaçonaves, que é montado como tanque de membrana, e no qual a membrana (3) é constituída de um material de polímero, caracterizado pelo fato de que a membrana (3) por meio de um anel de mola (2), cuja seção transversal apresenta aproximadamente a forma de um "C", é mantida em um recesso (4) da parede externa (1) do tanque de modo estanque, como contra mancal.

2. Tanque combustível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, na área de retenção, a membrana (3) apresenta um ângulo de entrelaçamento de, pelo menos, 180 graus no anel de mola (2).

3. Tanque de combustível de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, a constante de mola e o diâmetro do anel de mola (2) são dimensionados em adaptação à deformação permanente do material de polímero da membrana.

4. Tanque de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que, o anel (2) é constituído de metal compatível com o combustível ou oxidante respectivamente, empregado.

5. Tanque de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, a superfície do anel de mola (2) é áspera.

6. Tanque de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, o anel de mola (2) está equipado com um revestimento, e está unido de modo fixo com a membrana através de colagem ou vulcanização.