CN101767652B - 飞机加油车燃油洗涤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞机加油车燃油洗涤装置，包括富氮气体发生装置、燃油循环泵、气油混合装置以及加油车油罐，富氮气体发生装置的富氮气出口通过输气管与气油混合装置进气口连接，且富氮气体发生装置富氮气出口与气油混合装置进气口之间的输气管上连接有洗涤截止阀，燃油循环泵通过输油管与气油混合装置进油孔连接，而该气油混合装置的输出孔则与加油车油罐连接，且加油车油罐的排气口连接有洗涤排气阀，因此，本发明通过对加油车油罐输油时进行燃油洗涤，有效地克服了克服机载制氮系统所存在的技术缺点，其无需考虑设备的重量体积，可采用较大的分离膜面积及较高的分离压力，得到大流量和高纯度的洗涤用富氮气体。
Description
技术领域
本发明属于防火防爆技术领域，涉及一种飞机燃油洗涤装置，特别涉及一种飞机加油车燃油洗涤装置。
背景技术
随着飞机飞行速度及性能的提高，它所带来的气动加热与电子设备热负荷的增大，使得现代军用机将普遍趋于采用燃油综合热管理技术。简单地说，就是采用燃油作为热沉。对于军用机，据统计，即便不采用燃油作为热沉，其燃油系统起火或爆炸就已经成为了引起其失事的主要原因之一。而当采用燃油综合热管理技术后，它将使得飞机油箱温度进一步提高，也就是说，它还将增加飞机油箱起火爆炸的概率。因此，对于现代军用机，迫切需要采用有效措施，使得飞机燃油箱始终处于安全状态，即提高燃油系统的防火防爆能力。
事实上，飞机燃油系统的防火防爆能力，不仅直接关系到飞机生存力和易损性，同时也关系到飞机的利用率、成本以及人员安全。因而，作为解决飞机燃油箱爆炸问题一个新的设计思想——燃油箱惰性化技术，就得到了人们的广泛关注，国外对此开展了大量的研究工作。
所谓的油箱惰性化技术就是通过技术措施，使飞机油箱上部空间气相层的氧浓度，在整个飞行过程中始终保持低于支持燃油燃烧所需要的氧浓度水平，并以此来保障飞机油箱的安全性。国外大量研究结果表明：当飞机油箱上部空间的氧浓度低于9％时，即便飞机遭遇到23mm口径燃烧弹的击中，也不会引起燃烧和爆炸。为此，在国外现代飞机设计中，普遍要求将油箱惰性化水平规定为：军用机油箱上部空间气相层中氧浓度≤9％；民用机油箱上部空间气相层中氧浓度≤12％。
机载油箱惰性化主要有两种方式，一是燃油洗涤技术：该技术通过将富氮气体通入燃油中，从而将燃油中溶解的氧气加以置换，降低燃油中的含氧率；第二种是油箱冲洗技术：该技术通过将富氮气体通入油箱上部气相空间，将该空间中的部分氧气排出，以达到燃油中氧浓度的降低。其中，洗涤技术大多与冲洗配合用于军用飞机，而在民机中往往只采用冲洗技术。
另外，现有技术中，飞机上的燃油洗涤大多采用机载制氮设备来完成，即直接从飞机发动机压气机或飞机环控系统引气并处理达到一定压力、温度、含水量等指标后，引入采用分子筛或中空纤维膜的机载空气分离设备得到富氮气体，将富氮气体通入飞机燃油箱来 洗涤燃油。
采用机载制氮系统来洗涤燃油可有效降低后勤保障的难度和复杂性，同时相对于其他机载惰化系统而言，其全寿命维护费用低，但是其仍然存在一些不足，例如
根据国外的实验资料，当燃油被充分洗涤后，即使燃油上部气相空间为含氧量为21％的空气，只要燃油静止无扰动，燃油中的氧含量也要经过数十小时后才与气相中的空气重新达到平衡。此外，很多机场给飞机加油采用加油车，特别是一些前线机场无燃油输送管路，因此可考虑利用车载制氮装置，用较大的洗涤流量及较高纯度的富氮气体，直接对加油车上的油罐进行洗涤，并将洗涤好的燃油采用上部充富氮气体的方式加以保护。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种车载燃油洗涤装置，该装置采用加油车车载制氮系统产生富氮气体，直接对加油车油罐中的燃油进行洗涤，有效地克服机载制氮系统所存在的技术缺点。
为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：
进一步地，一种飞机加油车燃油洗涤装置，包括富氮气体发生装置、燃油循环泵、气油混合装置以及加油车油罐，气油混合装置上分别设置有进气口、进油孔以及输出孔，富氮气体发生装置的富氮气出口通过输气管与气油混合装置进气口连接，且富氮气体发生装置富氮气出口与气油混合装置进气口之间的输气管上连接有洗涤截止阀，燃油循环泵通过输油管与气油混合装置进油孔连接，而该气油混合装置的输出孔则与加油车油罐连接，且加油车油罐的排气口连接有洗涤排气阀。
进一步地，富氮气体发生装置富氮气出口还与富氮气体储存装置连接，所述富氮气体储存装置包括富氮气体压缩机以及通过输气管与该富氮气体压缩机输出端连接的富氮储气瓶，且富氮气体压缩机与富氮储气瓶之间的输气管上连接储气截止阀。
进一步地，富氮气体发生装置包括空气压缩机、富氮气体发生器以及通过输气管连接在空气压缩机出气口和富氮气体发生器空气入口之间的换热器，所述富氮气体发生器的富氮气出口通过输气管与气油混合装置进气口连接，另空气压缩机与换热器之间的输气管上连接有排气截止阀。
进一步地，所述气油混合装置由一个以上的洗涤喷嘴组成，且每一个洗涤喷嘴的输出孔低于加油车油罐的最低燃油液面。
进一步地，换热器与富氮气体发生器之间还通过输气管连接有具备净化除湿功能的气体后处理单元，该气体后处理单元为通过输气管串联成一体的除水过滤器和除杂过滤器，或者为通过输气管串联成一体的除水过滤器、除杂过滤器和除油过滤器。
进一步地，所述富氮气体发生器采用卧式固定管板结构形式，包括两端敞口设置的壳体以及一根以上的管状中空纤维膜，壳体的两敞口端凸缘设置，所述壳体两敞口端附近的内壁面上分别安装有左管板和右管板，每一根管状中空纤维膜的两端分别对应地安装在左管板和右管板上，而壳体的两敞口凸缘端还分别对应地与左封头和右封头连接，另左封头上设置有空气入口，而右封头上则设置富氮气体出口，且壳体上设置有壳程出口。
进一步地，所述壳体呈圆柱状，管状中空纤维膜采用聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜或聚偏氟乙烯膜中一种材料制作而成。
进一步地，洗涤排气阀的出口通过输气管与尾气回收装置连接，该尾气回收装置包括洗涤尾气处理单元、洗涤尾气压缩机以及燃油回收泵，洗涤尾气处理单元上分别设置有出油孔和出气孔，该洗涤尾气处理单元出油孔通过输油管与燃油回收泵进液孔连接，而燃油回收泵出油孔则与加油车油罐连接，且洗涤尾气处理单元与燃油回收泵之间的输油管上连接有单向阀，另洗涤尾气处理单元的出气孔与洗涤尾气压缩机的进气孔连接，而洗涤尾气压缩机的出气孔则通过输气管与富氮气体发生器的空气入口连接，且洗涤尾气压缩机出气孔与富氮气体发生器空气入口之间的输气管上连接有三通阀，该三通阀余下的出气口与大气环境相通。
进一步地，所述洗涤尾气处理单元为气油分离装置。
进一步地，所述空气压缩机和/或洗涤尾气压缩机由设置于加油车上一台以上的内燃机或者防爆电动机驱动。
根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果：
本发明采用车载设备直接对燃油进行洗涤，由于采用车载设备，无需考虑设备的重量体积，可采用较大的分离膜面积及较高的分离压力，得到大流量和高纯度的洗涤用富氮气 体，且加油车油罐内部可布置较大的洗涤喷嘴或多个喷嘴，使洗涤气分布更加均匀。此外，富氮气体由中空纤维膜发生器产生，且空气采用压缩机直接压缩，可根据需要提高富氮气体发生器的工作效率，与采用纯氮气或液氮储罐不同，本发明对后勤保证的要求也会大幅度降低，无需在每个机场建设空气分离站。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图；
图2为本发明的另一种结构示意图；
图3为中空纤维膜富氮气体发生器结构示意图
图4为气体后处理单元的一种结构示意图；
图5为气体后处理单元的另一种结构示意图；
其中：空气滤清器1 空气压缩机2 排气截止阀3 换热器4 气体后处理单元5 富氮气体发生器6 洗涤排气阀7 加油车油罐8 燃油循环泵9 洗涤喷嘴10 洗涤截止阀11 富氮气压缩机12 储气截止阀13 富氮储气瓶14 洗涤尾气处理单元15 洗涤尾气压缩机16 三通阀17 单向阀18 燃油回收泵19 壳程出口20 壳体21 左封头22 空气入口23 右管板24 富氮气出口25 管状中空纤维膜26 右封头27 左管板28 除水过滤器29 除杂过滤器30 除油过滤器31。
具体实施方式
附图非限制性地公开了本发明所涉及的两种实施例的具体结构示意图，以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。
实施例1
如图1、图3和图4所示，本发明所述的飞机加油车燃油洗涤装置，包括富氮气体发生装置、燃油循环泵9、气油混合装置以及加油车油罐8，其中：
气油混合装置上分别设置有进气口、进油孔以及输出孔，且该气油混合装置由一个以上的洗涤喷嘴10组成，同时每一个洗涤喷嘴10的输出孔，即喷嘴口安装位置低于加油车油罐8的最低燃油液面，以保证加油车油罐8内燃油洗涤的安全可靠；
富氮气体发生装置包括空气压缩机2、富氮气体发生器6以及通过输气管连接在空气压缩机2出气口和富氮气体发生器6空气入口23之间的换热器4，空气在进入空气压缩机2进行压缩前，先通过空气滤清器1过滤掉大的固体粉尘等杂质，所述富氮气体发生器6的富氮气出口25通过输气管与气油混合装置进气口连接，且富氮气体发生器6的富氮气出口25与气油混合装置进气口之间的输气管上连接有洗涤截止阀11，另空气压缩机2与换热器 4之间的输气管上连接有排气截止阀3，所述富氮气体发生器6包括两端敞口设置的壳体21以及一根以上的管状中空纤维膜26，所述壳体21呈圆柱状，且壳体21的两敞口端凸缘设置，管状中空纤维膜26采用聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜或聚偏氟乙烯膜中一种材料制作而成，另所述壳体21两敞口端附近的内壁面上分别安装有左管板28和右管板24，每一根管状中空纤维膜26的两端分别对应地安装在左管板28和右管板24上，而壳体21的两敞口凸缘端还分别对应地与左封头22和右封头27连接，另左封头22上设置有空气入口23，而右封头27上则设置富氮气体出口，且壳体21上设置有壳程出口20，本发明通过采用空气压缩机2加压以提高富氮气体发生器6的制备效率以及富氮气体的输出压强，提高富氮气体与燃油循环泵9输出燃油中氮/氧的置换速率；
再有，换热器4与富氮气体发生器6之间还通过输气管连接有具备净化除湿功能的气体后处理单元5，该气体后处理单元5为通过输气管串联成一体的除水过滤器29和除杂过滤器31，从而对空气依次进行除湿除杂处理，以提高富氮气体发生器6的制备效率以及使用寿命；
燃油循环泵9通过输油管与气油混合装置进油孔连接，而该气油混合装置的输出孔则与加油车油罐8连接，且加油车油罐8的排气口连接有洗涤排气阀7，该洗涤排气阀7的出口直接与大气环境连通。
富氮气体发生装置富氮气出口25还与富氮气体储存装置连接，所述富氮气体储存装置包括富氮气体压缩机以及通过输气管与该富氮气体压缩机输出端连接的富氮储气瓶14，且富氮气体压缩机与富氮储气瓶14之间的输气管上连接储气截止阀13，由此可知，本装置同时具备燃油洗涤和富氮气体储存功能，洗涤燃油时，打开洗涤截止阀11并关闭储气截止阀13，使富氮气体全部流入气油混合装置(即洗涤喷嘴10)，和来自燃油循环泵9抽吸的燃油混合后通入加油车油罐8下部并形成直径较小的气泡，以洗涤燃油；储存富氮气体时，关闭洗涤截止阀11并打开储气截止阀13，使气体全部被富氮气压缩机12吸入并加压至合适压力后，进入富氮储气瓶14储存，富氮储气瓶14中的富氮气体用于加油车气动设备供气。
本实施例的工作过程如下：
大气环境中的空气通过空气滤清器1过滤掉大的固体粉尘等杂质后，被采用气缸无油润滑的活塞空气压缩机2压缩后进入换热器4释放出热量，使压缩后的气体温度达到合适值后，通过气体后处理单元5，气体后处理单元5中依次布置了除水过滤器29和除杂过滤器30，在这两个过滤器的作用下，气体中的水分和固体杂质被去除，然后通过富氮气体发生器6上的空气入口23进入管状中空纤维膜26的内管中，部分氧气透过管状中空纤维膜 26的管壁进入富氮气体发生器6的壳程，并通过壳程出口20排入大气环境中，气体中的氮含量逐渐增加最终得到富氮气体，通过富氮气出口25流出富氮气体发生器6。当燃油需要洗涤时，洗涤截止阀11打开，而储气截止阀13关闭，富氮气体全部流入洗涤喷嘴10的进气口，与来自加油车油罐8中并被燃油循环泵9加压的燃油混合，形成微小的气泡后，通过洗涤喷嘴10上的输出孔流出，进入加油车油罐8的底部，由于富氮气中氧含量很低，因此与燃油中所溶解的气体发生传质，将燃油中溶解的氧气用富氮气体中的氮气置换出来，减少了燃油中溶解氧的质量，达到了燃油洗涤的目的；当燃油不需要洗涤，且富氮储气瓶14中的压力未达到设定压力时，洗涤截止阀11关闭，而储气截止阀13打开，同时富氮气压缩机12工作，将富氮气体加压后，存储在富氮储气瓶14中，富氮储气瓶14中的气体用于加油车上各气动控制元件的使用，也可作为燃油洗涤时的补充气源。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：洗涤排气阀7的出口通过输气管与尾气回收装置连接，该尾气回收装置包括洗涤尾气处理单元15、洗涤尾气压缩机16以及燃油回收泵19，所述洗涤尾气处理单元15为气油分离装置，该洗涤尾气处理单元15上分别设置有出油孔和出气孔，所述洗涤尾气处理单元15出油孔通过输油管与燃油回收泵19进液孔连接，而燃油回收泵19出油孔则与加油车油罐8连接，且洗涤尾气处理单元15与燃油回收泵19之间的输油管上连接有单向阀18，另洗涤尾气处理单元15的出气孔与洗涤尾气压缩机16的进气孔连接，而洗涤尾气压缩机16的出气孔则通过输气管与富氮气体发生器6的空气入口23连接，且洗涤尾气压缩机16出气孔与富氮气体发生器6空气入口23之间的输气管上连接有三通阀17，该三通阀17余下的出气口与大气环境相通，另外，连接于换热器4与富氮气体发生器6之间的气体后处理单元5为通过输气管串联成一体的除水过滤器29、除杂过滤器31和除油过滤器31。
本实施例的工作过程与实施例1不同之处如下：
当燃油进行洗涤时，虽然燃油中的溶解氧被置换出来，但是通过洗涤排气阀7出口的洗涤尾气中含氧量仍然低于大气环境中空气的含氧量，根据管状中空纤维膜26的分离特点，当气体的含氧量越低，则分离效果越好，此外，洗涤过程中，洗涤尾气中会含有一定量的燃油蒸汽，因此洗涤尾气首先被引入洗涤尾气处理单元15，将洗涤尾气中的燃油蒸汽通过冷凝方式分离出来，并通过燃油回收泵19加压后送回加油车油罐8中，由于存在单向阀18，因此加油车油罐88中的燃油不会逆向流动影响洗涤尾气处理单元15中的分离效果；分离燃油蒸汽后的洗涤尾气通过洗涤尾气压缩机16加压至合适压力后，部分洗涤尾气与来自气 体后处理单元5的气体混合后进入富氮气体发生器6，剩余的洗涤尾气被直接排放到大气环境中，洗涤尾气的分配量可通过调节三通阀17的开度进行调整。
与实施例1相比，本实施例中不会由于洗涤而造成燃油的浪费，而且充分利用了洗涤尾气较高的含氮量特性，提高富氮发生器的工作效率，进而减少空气压缩机2的引气量及功率消耗。
所述空气压缩机2和/或洗涤尾气压缩机16由设置于加油车上一台以上的内燃机或者防爆电动机驱动。
所述空气压缩机2采用为螺杆压缩机、活塞压缩机、离心式压缩机或罗茨风机中任一种结构形式，且空气压缩机2气缸可以采用无油润滑，也可以采用有油润滑，同时，当空气压缩机2为无油润滑时，气体后处理单元5包括通过管道连接在一起的除水过滤器29和除杂过滤器31；而当空气压缩机2为有油润滑时，气体后处理单元5包括通过管道连接在一起的除水过滤器29、除杂过滤器30和除油过滤器31。
富氮气压缩机12的结构形式为活塞压缩机。
上面结合附图所描述的本发明优选具体实施例仅用于说明本发明的实施方式，而不是作为对前述发明目的和所附权利要求书内容和范围的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术和权利保护范畴。
Claims (9)
1.一种飞机加油车燃油洗涤装置，其特征在于，包括富氮气体发生装置、燃油循环泵、气油混合装置以及加油车油罐，气油混合装置上分别设置有进气口、进油孔以及输出孔，富氮气体发生装置的富氮气出口通过输气管与气油混合装置进气口连接，且富氮气体发生装置富氮气出口与气油混合装置进气口之间的输气管上连接有洗涤截止阀，燃油循环泵通过输油管与气油混合装置进油孔连接，而该气油混合装置的输出孔则与加油车油罐连接，且加油车油罐的排气口连接有洗涤排气阀；洗涤排气阀的出口通过输气管与尾气回收装置连接，该尾气回收装置包括洗涤尾气处理单元、洗涤尾气压缩机以及燃油回收泵，洗涤尾气处理单元上分别设置有出油孔和出气孔，该洗涤尾气处理单元出油孔通过输油管与燃油回收泵进液孔连接，而燃油回收泵出油孔则与加油车油罐连接，且洗涤尾气处理单元与燃油回收泵之间的输油管上连接有单向阀，另洗涤尾气处理单元的出气孔与洗涤尾气压缩机的进气孔连接，而洗涤尾气压缩机的出气孔则通过输气管与富氮气体发生装置的富氮气体发生器空气入口连接，且洗涤尾气压缩机出气孔与富氮气体发生装置的富氮气体发生器空气入口之间的输气管上连接有三通阀，该三通阀余下的出气口与大气环境相通。
2.根据权利要求1所述飞机加油车燃油洗涤装置，其特征在于，富氮气体发生装置富氮气出口还与富氮气体储存装置连接，所述富氮气体储存装置包括富氮气体压缩机以及通过输气管与该富氮气体压缩机输出端连接的富氮储气瓶，且富氮气体压缩机与富氮储气瓶之间的输气管上连接储气截止阀。
3.根据权利要求1或2所述飞机加油车燃油洗涤装置，其特征在于，富氮气体发生装置包括空气压缩机、富氮气体发生器以及通过输气管连接在空气压缩机出气口和富氮气体发生器空气入口之间的换热器，所述富氮气体发生器的富氮气出口通过输气管与气油混合装置进气口连接，另空气压缩机与换热器之间的输气管上连接有排气截止阀。
4.根据权利要求3所述飞机加油车燃油洗涤装置，其特征在于，所述气油混合装置由一个以上的洗涤喷嘴组成，且每一个洗涤喷嘴的输出孔低于加油车油罐的最低燃油液面。
5.根据权利要求3所述飞机加油车燃油洗涤装置，其特征在于，换热器与富氮气体发生器之间还通过输气管连接有具备净化除湿功能的气体后处理单元，该气体后处理单元为通过输气管串联成一体的除水过滤器和除杂过滤器，或者为通过输气管串联成一体的除水过滤器、除杂过滤器和除油过滤器。
6.根据权利要求4所述飞机加油车燃油洗涤装置，其特征在于，所述富氮气体发生器包括两端敞口设置的壳体以及一根以上的管状中空纤维膜，壳体的两敞口端凸缘设置，所述壳体两敞口端附近的内壁面上分别安装有左管板和右管板，每一根管状中空纤维膜的两端分别对应地安装在左管板和右管板上，而壳体的两敞口凸缘端还分别对应地与左封头和右封头连接，另左封头上设置有空气入口，而右封头上则设置富氮气体出口，且壳体上设置有壳程出口。
7.根据权利要求6所述飞机加油车燃油洗涤装置，其特征在于，所述壳体呈圆柱状，管状中空纤维膜采用聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜或聚偏氟乙烯膜中一种材料制作而成。
8.根据权利要求1所述飞机加油车燃油洗涤装置，其特征在于，所述洗涤尾气处理单元为气油分离装置。
9.根据权利要求6所述飞机加油车燃油洗涤装置，其特征在于，所述空气压缩机和/或洗涤尾气压缩机由设置于加油车上一台以上的内燃机或者防爆电动机驱动。
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