CN103959530A - 用于对飞机上产生的水进行再矿化和/或pH值修正的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对飞机上的机载燃料电池(P)所产生的水进行再矿化和pH值修正的方法，其特征在于包括把所述燃料电池所产生的水(E1)的一部分分流到至少一个盛有饱和试剂的处理罐(200)和把来自所述处理罐(200)的处理过的水(E2)与未分流的水(E3)相混合从而获得具有所希望的矿化和/或pH值的水(E5)。本发明还涉及实施该方法的设备。

Description

用于对飞机上产生的水进行再矿化和/或pH值修正的方法和设备

技术领域

本发明涉及客运飞机上的设备，且特别涉及能够在最佳条件下对飞机上产生的水的进行再矿化和pH值修正的适配方案。

背景技术

为了减小煤油消耗、噪音强度和二氧化碳的产生，飞机制造商转向用电力实施飞机在地面上的移动。

这种实施的一个技术解决方案在于用燃料电池对电动引擎供电。

在产生电力的同时，燃料电池进行的化学反应产生了水和热量。

为了减小一架客运飞机所携带的水量，会想到用燃料电池产生的水作为消耗用水和卫生设施用水。

但这样的使用遇到以下所述的多种技术问题。

燃料电池产生的水是去矿化的和酸性的，因而在注入飞机的供水网络之前需要进行再矿化和pH值修正操作。

除了保护旅客健康的考虑之外，这种操作也是为了保护所述供水网络通常采用的不锈钢管道。

然而，即使存在再矿化和pH值修正，它们也要求用于再矿化和/或pH值修正的产品与水之间的一个暴露时间和/或暴露表面，这与飞机上的拥挤和/或可提供的载重不相适应。

直到现在，这些各种技术问题阻止了把燃料电池产生的水实际用作客运飞机的消耗用水和卫生设施用水，即使该应用具有上述的优点。

发明内容

考虑到上述问题，本发明人进行了研究以期克服上述缺点。

这种研究导致了一种用于对飞机上的燃料电池所产生的水进行再矿化和pH值修正的方法，其显著之处在于包括把燃料电池所产生的水的一部分引入盛有饱和试剂的处理罐，并把来自该处理罐的处理过的水流与未经过处理罐的水流相混合从而获得具有所希望的矿化和/或pH值的水。

该特征的特别有利之处，在于它不再需要把来自燃料电池的所有的水通过与试剂直接接触而进行处理。

达到一定程度的饱和的试剂的使用，使得可以控制来自处理罐的水的处理参数。

该处理罐可包含一种单一的处理试剂并可与其他罐相联系，或包含用于多重处理的多种试剂。此时不再需要有与试剂的暴露时间或相对于一个处理量去量度一种试剂，因为本发明的该方法能够保证一定量的水经过处理罐且其处理水平受到控制，从而保证了混合之后能够获得所希望的矿化和/或pH水平。另外，再矿化和/或pH值修正是当水在处理罐中流动时被启动的，不需要显著的暴露时间。

应该理解的是，这种方法的实施将导致满足本发明的目的的特别紧凑的解决方案。本发明的该方法因而使得可以利用飞机上的燃料电池所产生的水以供旅客消耗和供应该飞机的卫生设施。

因此，本发明的另一个目的，是一种设备，它使得能够实施上述方法。根据本发明，该设备包括一个第一分配罐，来自燃料电池的去矿化的水到达该第一分配罐中，且从至少两条管道来自该第一分配罐：

-一条第一管道，它引入包含一种饱和试剂的一个第二处理罐，水与该饱和试剂相接触以进行再矿化和/或pH值修正，如此处理过的水被排入一条第三管道，

-一条第二管道，它使得直接来自第一罐的水能够进行流动，并与来自第二罐的经过处理的水再次汇合，以实现混合的目的。

分配罐的使用，保证了来自燃料电池的水得到分流。

为了使这种设备的能力加倍，根据本发明的另一个特别有利的方面，所述设备包括一个第一分配罐，来自燃料电池的去矿化的水到达该第一分配罐中，且从该第一分配罐引出三条管道：

-两条管道各引到一个不同的处理罐中，这两个处理罐包括与水接触的饱和试剂，如此处理之后的水被排放到一个第四管道和一个第五管道，

-来自所述分配罐的一条第三管道，它使得直接来自所述第一罐的水能够流动并在一个混合罐内与来自所述两个处理罐的处理过的水再次汇合，以进行混合。

处理能力的这种加倍，使得能够专业化。因此，根据本发明的另一个特别有利的方面，一个第一处理罐包括保证再矿化的一种饱和试剂且一个第二处理罐包括保证pH值修正的一种饱和试剂。

该设备的一种简化版本包括把用于排放来自燃料电池的去矿化水的管道分成两条管道，其中的一条引入一个处理罐，且离开所述罐的处理水管道与未处理水的管道接合以进行混合。为了保证基于所有的参数的处理，这样的一个设备可以级联地设置在一个同样的设备的上游或下游以进行基于另一参数的处理。

该方法的实施，不论该设备如何，都由于这样的事实而得到了便利，即：一或多条管道具有一个流量调节模块。因此，根据处理的类型或输送的量，流量受到了调节。

例如，为了对来自燃料电池的水和经过处理的水进行过滤，一或多条管道带有过滤模块。这些过滤模块可被设置在管道的位于所述罐中的端部。

当然，试剂的选择是关键的。为了实施该方法，试剂非常快地达到饱和，从而从操作开始就保证来自处理罐的水的处理参数的规律性。另外，可以设计成，试剂只当水流动时起作用且当水停滞时不起作用，从而防止过度浓缩。

根据一个非限定的实施例，用于再矿化和/或pH值修正的饱和试剂含有以下组合或单独的成分：

-碳酸钙，

-氢氧化钙，

-重碳酸盐，

-碳酸盐，

-硫酸，

-离子交换树脂，

-矿物吸收剂，

-氯化钠，

-氯化钙。

根据另一个特别有利的方面，该设备包括一个装置，该装置用于在该设备的出口处测量矿化度和pH值、把测量数据传送到一个用于控制流量调节模块的一个自动装置，从而使得可以自动提供最精确的再矿化和pH值修正。

根据本发明的另一个特别有利的特征，该设备包括至少一个流量计，使得能够测量混合之前和之后的水的流量，并包括设置在处理罐的出口处的至少一个计量泵从而测量将要与未处理的水相混合的处理过的水的量。

根据一个优选实施例，该设备包括与设置在处理罐的出口处的计量泵式的计量装置相联的、用于测量未转送的水的流量的装置(或一个流量计)，从而把足够量的处理过的水重新注入到未处理的水中。

该设备还包括用于对最后混合之后的水进行消毒的一个模块。

根据本发明的一个特别有利的特征，所述处理罐是可拆下的和可互换的。不论是否专门的配置，处理罐作为具有一个有限使用寿命的消耗品的设计，保证了对该方法及其效果的控制。

以上对本发明的基本构思和最基本的形式进行了说明；从以下结合附图对根据本发明的作为非限定的例子的多个实施例所进行的描述，其他细节和特征将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的一个第一实施例的示意横截面图。

图2是根据本发明的一个第二实施例的示意横截面图。

图3是根据本发明的一个第三实施例的示意横截面图。

图4是根据本发明的一个第四实施例的示意横截面图。

具体实施方式

如图1所示，总体上标为D的该设备是一个机载设备，它保证了飞机(未显示)的机载燃料电池(未显示)产生的、标为E1的水再矿化和pH值修正。该设备D包括一系列的不同体积的三个筒形罐100、200、300，这三个筒形罐同轴地一个接着一个地连续设置，从而形成了具有相同的外部直径的紧凑组件。

一个第一分配罐100接收来自标为P的燃料电池的去矿化水E1，且从第一分配罐100引出两条管道110和120：

-第一管道110引入包括快速饱和试剂R的一个第二处理罐200，水与快速饱和试剂R接触以得到再矿化和/或pH值修正，如此处理过的、被标为E2的水被排放到一条第三管道210，

-一条第二管道120使直接来自第一分配罐100的水E3能够流动并通过管道120与210的接合而与来自第二处理罐的处理过的水E2再次汇合，从而进行混合。

第三罐接收并优化混合的水E4。矿化的并具有修正的pH值的水E5离开罐300。

如图所示，多个过滤模块400沿着处理过或未处理过的水的路径排列。根据一个未显示的实施例，过滤装置被设置在分配罐中，从而使接收到的水在通过管道110和120分送之前就被过滤。

类似地，在管道120上设置了一个流量调节模块500。连接到管道110和120的出口之间的高度差保证了水在旁路回路中的流动，尽管有由于罐200中的反应剂R的存在而发生的水头损失。

根据另一个未显示的实施例，第一分配罐100也包括试剂以进行一个第一处理步骤。

最后一个罐也是同样的情况，它可配备一个过滤模块和/或试剂以完成处理。

图2所示的设备D’实施了相同的方法，但是借助了两个处理罐200a’和200b’。

象设备D一样，设备D’包括一个第一分配罐100’，来自燃料电池的、标为P的去矿化水E1到达第一分配罐100’，且三条管道从第一分配罐100’引出。

两条管道110’和120’各引入不同的处理罐200a’和200b’，而处理罐200a’和200b’包括快速饱和试剂R1和R2，不同罐中的与水接触的快速饱和试剂R1和R2可以是不同的，如此处理的水通过一条第四管道210a’和一条第五管道210b’被排放。

第三管道130’使直接来自第一分配罐100’的水能够流动并与来自两个处理罐的处理过的水在一个混合罐300’中再次汇合，以进行混合。

如所示，设备D’中设置了多个过滤模块400’，尤其是在处理罐的入口和出口处。

另外，管道110’、120’、130’配备有过滤模块500’。

图3中显示的设备D3具有图1的设备D的特征，其中添加了多种功能。因此，如所示，在此情况下在管道120与处理罐的排放管道210相交处的下游设置了一个流量计600。该管道210在其与管道120的相交处的上游配备有一个计量泵700，计量泵700的计量根据测量到的流量而得到控制。

另外，设备D3还包括在罐300的出口的下游的一个水消毒模块800以及一个新的过滤模块900。根据一个优选实施例，消毒模块800包括紫外线辐射发生装置以及臭氧发生装置。

另外，根据另一特征，最后的过滤装置900的过滤是借助活性碳进行的。

根据未显示的另一特征，罐300包括彼此连通的多个混合罐，以对可用空间进行更好的管理。

图4显示的设备D4具有一种简化的配置，其中用于排放来自燃料电池P的水E1的管道立即分成两条管道110和120，其中的一条引入一个处理罐200。用于处理过的水E2的、离开所述罐200的管道210与用于未处理的水E3的管道120再次汇合，以进行根据本发明的混合并形成具有所希望的pH值和/或矿化度的水E4。如对于设备D3所显示的，用于未处理的水E3的管道120配备有一个流量计600，该流量计600控制设置在用于排放处理过的水E2的管道210上的计量泵700的计量。这样的简化配置可根据所要处理的参数的数目而被划分。例如，在所示的设备中被再矿化的处理过的水可进行到其处理罐保证pH值修正的同样设备的入口，等等。

应该理解的是，对上述方法和设备的描述只是为了说明而非限定的目的。当然，在不脱离本发明的范围的前提下，可以对上述例子进行各种设置、修正和改进。

Claims (12)

1.对飞机上的机载燃料电池(P)所产生的水进行再矿化和pH值修正的方法，其特征在于包括把所述燃料电池所产生的水的一部分分流到至少一个盛有饱和试剂的处理罐(200)和把来自所述处理罐(200)的处理过的水与未分流的水相混合从而获得具有所希望的矿化和/或pH值的水。

2.用于实施根据权利要求1的方法的设备(D)，其特征在于包括一个第一分配罐(100)，来自燃料电池的去矿化的水抵达该第一分配罐中，且从该第一分配罐引出至少两条管道(110，120)：

-一条第一管道(110)引入包括饱和试剂(R)的一个第二处理罐(200)，水与饱和试剂(R)接触以得到再矿化和/或pH值修正，如此处理过的水被排放到一条第三管道(210)，

-一条第二管道(120)使直接来自第一分配罐(100)的水能够流动并与来自第二处理罐(200)的处理过的水再次汇合从而进行混合。

3.用于实施根据权利要求1的方法的设备(D’)，其特征在于该设备包括一个第一分配罐(100’)，来自燃料电池的去矿化的水抵达该第一分配罐中，且从该第一分配罐引出三条管道(110’，120’，130’)：

-两条管道(110’和120’)各引入一个不同的处理罐(200a’和200b’)，而该不同的处理罐(200a’和200b’)包括与水接触的饱和试剂(R1和R2)，如此处理的水被排放到一条第四管道(210a’)和一条第五管道(210b’)，

-一条第三管道(130’)使直接来自第一分配罐(100’)的水能够流动并在一个混合罐(300’)中与来自所述两个处理罐(200a’和200b’)的处理过的水再次汇合，以进行混合。

4.用于实施根据权利要求1的方法的设备(D4)，其特征在于

用于排放来自燃料电池(P)的水的管道立即分成两个管道(110和120)，其中的一条引入一个处理罐(200)，且离开所述处理罐的处理水管道(210)与未处理水管道(120)再次汇合以进行混合。

5.根据权利要求3的设备(D’)，其特征在于一个第一处理罐(200a’)包括保证再矿化的饱和试剂(R1)且第二处理罐(200b’)包括保证pH值修正的饱和试剂(R2)。

6.根据权利要求2－5中任何一项的设备(D，D’，D3，D4)，其特征在于一或多条管道配备有流量调节模块(500，500’)。

7.根据权利要求2－6中任何一项的设备(D，D’，D3，D4)，其特征在于一或多条管道配备有过滤模块(400，400’)。

8.根据权利要求2－7中任何一项的设备(D，D’，D3，D4)，其特征在于用于再矿化和/或pH值修正的饱和试剂含有以下组合或单独的成分：

-碳酸钙，

-氢氧化钙，

-重碳酸盐，

-碳酸盐，

-硫酸，

-离子交换树脂，

-矿物吸收剂，

-氯化钠，

-氯化钙。

9.根据权利要求2－7中任何一项的设备(D，D’，D3，D4)，其特征在于该设备包括一个测量装置，该测量装置用于测量该设备的出口处的矿化和pH值并把测量数据传送到一个用于控制流量调节模块的一个自动装置。

10.根据权利要求2－8中任何一项的设备(D，D’，D3，D4)，其特征在于处理罐(200，200a’，200b’)是可拆下和可互换的。

11.根据权利要求2－9中任何一项的设备(D，D’，D3，D4)，其特征在于该设备包括至少一个流量计(600)从而能够测量混合之前和之后的水的流量，并包括设置在处理罐的出口处的至少一个计量泵(700)从而测量将要与未处理的水相混合的处理过的水的量。

12.根据权利要求2－11中任何一项的设备(D，D’，D3，D4)，其特征在于该设备包括用于对最终混合之后的水进行消毒的模块(800)。