CN104875900A - 用于约束设备干舱内的引燃的系统与方法 - Google Patents

用于约束设备干舱内的引燃的系统与方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及约束设备干舱内的引燃的系统和方法。本发明提供一种设备干舱。所述设备干舱包括：至少一个隔墙，该至少一个隔墙将所述设备干舱分成多个隔间，其中，所述至少一个隔墙包括板以及至少一个阻焰器，该至少一个阻焰器定位在所述板内，并且提供所述多个隔间的第一隔间与第二隔间之间的蒸汽连通及流体连通，所述至少一个阻焰器构造成将所述第一隔间中的燃烧气体排放至所述第二隔间中。

Description

用于约束设备干舱内的引燃的系统与方法
技术领域
本公开的领域总体涉及设备干舱，更具体地说，涉及减缓可能发生在设备干舱中的引燃后果(例如爆炸)。
背景技术
燃料箱与其它系统通常包括一个或多个诸如图1中所示的传统设备干舱10之类的设备干舱。设备干舱10由外壁12与内壁14限定，并且包括多件电气设备16。如果燃料泄漏到设备干舱10中，那么电气设备16中的故障可能会引燃泄漏的燃料。
因此，联邦航空条例规定可燃流体可能泄漏的区域包括最小化燃烧可能性的手段及发生引燃时最小化生成物危害的手段。引燃发生的危害之一在于不通风的舱内压力会大幅增大。例如，如果设备干舱10中发生引燃，那么压力可从环境压力增大至大约120磅/平方英寸绝对压力(psia)。对于常规操作而言，对于设备干舱10的结构设计压力会非常低。因此，为了有助于处理因引燃产生的增大压力，典型的设备干舱设计会需要附加的结构材料来增大强度，该结构材料相当昂贵并且相当沉重。
在至少一些公知的燃料箱组件中，使用泡沫板减小引燃威胁。泡沫板具有允许燃料渗入板的孔结构，从而最小化燃料的变位。而且，在发生引燃的情况下，板抑制火焰蔓延。这种泡沫板可能妨碍出入设备，并且可能本身是可燃的。在其它公知电气外罩中，由引燃产生的压力排出至外罩周围的外部环境。然而，在一些诸如加压舱中的燃料箱设备舱之类的实施中，向周围环境排放过量的压力是不可行的或者不合意的，甚或是不服从规定的。
针对这些及其它考虑，提出本文做出的本公开。
发明内容
在一个方面中，提供一种设备干舱。设备干舱包括至少一个隔墙，该至少一个隔墙将所述设备干舱分成多个隔间，其中，所述至少一个隔墙包括板以及至少一个阻焰器，该至少一个阻焰器定位在所述板内，并且提供所述多个隔间的第一隔间与第二隔间之间的蒸汽连通及流体连通，所述至少一个阻焰器构造成将所述第一隔间中的燃烧气体排放至所述第二隔间中。
在另一方面中，提供一种燃料箱组件。该燃料箱组件包括：燃料储存隔间；定位在所述燃料储存隔间内的至少一个泵干舱；以及设备干舱，该设备干舱定位在所述燃料储存隔间内，并且包括至少一个隔墙，该至少一个隔墙将所述设备干舱分成多个隔间。所述至少一个隔墙包括板以及至少一个内部阻焰器，该至少一个内部阻焰器定位在所述板内，并且提供所述多个隔间的第一隔间与第二隔间之间的蒸汽连通及流体连通，所述至少一个内部阻焰器构造成将所述第一隔间中的燃烧气体排放至所述第二隔间中。
在再一方面中，提供一种用于约束设备干舱内的引燃的方法。所述方法包括：利用至少一个隔墙将所述设备干舱分成多个隔间，其中，所述至少一个隔墙包括板以及至少一个阻焰器，该至少一个阻焰器定位在所述板内并且提供所述多个隔间的第一隔间与第二隔间之间的蒸汽连通及流体连通；以及将所述第一隔间内的由引燃产生的燃烧气体通过所述至少一个阻焰器排放至所述第二隔间中。
附图说明
图1是公知的设备干舱的示意图。
图2是示例性飞行器制造与养护方法的流程图。
图3是飞行器的框图。
图4是存在引燃的示例性设备干舱的示意图。
图5是可使用图4中所示的设备干舱的示例性燃料箱的立体示意图。
图6是图5中所示的燃料箱的示意性侧视图。
图7是图4中所示的设备干舱的立体剖切图。
图8是具有阻焰器的示例性隔墙的前视图，该隔墙可与图4中所示的设备干舱一起使用。
具体实施方式
本文描述的系统与方法提供一种包括隔墙的设备干舱。隔墙将设备干舱划分成第一隔间与第二隔间。而且，隔墙包括板以及定位在板内的至少一个阻焰器。因此，在第一隔间发生引燃的情况下，由引燃产生的燃烧气体通过阻焰器排放到第二隔间中。这大幅减小了由燃烧产生的压力及温度，并且防止引燃蔓延至第二隔间。
更具体地参照附图，可在如图2中所示的飞行器制造与养护方法100及图3中所示的飞行器102的背景下描述本公开的实施。在前期制作过程中，示例性方法100可包括飞行器102的规格和设计104及材料采购106。在生产过程中，进行飞行器102的部件和子组件制造108以及系统整合110。此后，飞行器102可经过检定和交付112以便投入服务114。在由客户使用的服务期间，飞行器102被安排进行例行维护116(也可包括改造、重构、翻新等)。
可由系统集成商、第三方及/或操作员(例如客户)进行或执行方法100的各个过程。为了本描述之目的，系统集成商可包括但不限于任一数量的飞行器制造者与主系统分包者；第三方可包括但不限于任一数量的供应商、转包商以及供货商；并且操作员可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
如图3中所示，由示例性方法100生产的飞行器102可包括具有多个系统120与内饰122的机体118。高级系统120的实施例包括一个或多个推进系统124、电气系统126、液压系统128以及环境系统130。可包括任一数量的其它系统。尽管示出了航空航天的实施例，但是本发明的原理可应用于诸如汽车工业之类的其它工业。
在此实施的设备与方法可应用到制造与养护方法100的任一个或多个阶段中。例如，能以类似飞行器102在服务114中生产部件或子组件的方式装配或制造对应生产过程108的部件或子组件。而且，例如在大幅地加快飞行器102的装配或减少飞行器102的成本时，可在生产阶段108与110期间利用一个或多个设备实施方式、方法实施方式或其组合。类似地，可在飞行器102处于服务114时利用一个或多个设备实施方式、方法实施方式或其组合来例如但不限于进行维护116。
图4是示例性设备干舱400的示意图。与公知设备干舱10(图1中所示)相同，设备干舱400包括一件或多件电气设备。然而，为了清楚起见，图4中未示出电气设备。设备干舱400由外壁402与内壁404限定。在本示例性实施中，外壁402也形成燃料箱(图4中未示出)的外壁，并且内壁404限定燃料箱的燃料储存隔间406。燃料箱可例如是飞行器102(图3中所示)的燃料箱。
尽管在本示例性实施中，设备干舱400在燃料箱中实施，但是本领域中的那些技术人员会理解，设备干舱400可在包括密封的电气外罩在内的多种系统中实施。例如，设备干舱400可以是电池筒。即，如本文中所使用的，“设备干舱”可包括在可期望约束并/或减缓引燃事件的位置处的任一密封电气外罩。因此，本文中所述的系统与方法不限于与燃料箱一起使用。
在本示例性实施中，设备干舱400接近储存在燃料箱中的燃料。具体地说，内壁404与燃料接触，并且被燃料弄湿，从而形成用于设备干舱400的初级燃料障壁的一部分。设备干舱400的顶部(即，外壁402处)形成用于设备干舱400的二级燃料障壁的一部分，并且与机舱环境接触。排泄管路(图4中未示出)设置在设备干舱400的最低点处以防止在初级障壁中发生泄漏的情况下燃料淤积。注意，排泄系统对于实现引燃压力减轻的效果来说并非必要。
由于机械故障以及/或电气故障，来自燃料储存隔间406的燃料可泄漏到设备干舱400中。泄漏的燃料可在设备干舱400内被电气设备点燃，产生引燃408。例如，由电线或连接器短路产生的火花或过热会引燃可燃蒸汽。如本文中所描述的，设备干舱400内的隔墙410的布置保持电气设备16相互分离，从而通过阻止隔墙410一侧上的漏电在隔墙410周围传播以及阻止相同的故障使另一侧发生燃烧，进一步增强防范引燃408的安全性。
在本示例性实施中，设备干舱400包括隔墙410，如本文中所述，隔墙有助于减轻引燃408的后果。具体到说，隔墙410将设备干舱400分成第一隔间412与第二隔间414。在本示例性实施中，设备干舱400包括单个隔墙410。另选的是，设备干舱可包括将设备干舱400分成两个以上隔间的多个隔墙410。隔墙410包括板420以及定位在板420中的至少一个阻焰器422，该阻焰器提供第一隔间412与第二隔间414之间的蒸汽/流体连通。在本示例性实施中，板420是金属(例如铝)板。另选的是，板420可由能够使设备干舱400如本文中所述行使功能的任何材料制成。
引燃408产生燃烧气体430，该燃烧气体增大设备干舱400内的压力。然而，隔墙410有助于减缓压力的增大，并有助于约束引燃408。具体地说，当在第一隔间412中发生引燃408时，燃烧气体430通过隔墙410(更具体地说，通过阻焰器422)排放到第二隔间414中。阻焰器422的尺寸设置成在燃烧气体430通过时提供相对大的流动面积及低压降。在烧着的气体穿过阻焰器422时，通过与阻焰器422接触来从气体获取燃烧能量，从而除灭火焰并且大幅降低排至隔墙410下游侧的燃烧气体430的温度与压力。
照此，阻焰器422熄灭燃烧气体430中的任何燃烧，并且燃烧气体430转变成第二隔间414中的卸压排气烟羽434。这有助于最小化第一隔间412中的压力上升，并且允许在第一隔间412与第二隔间414两者中创建几乎均一的压力。例如，在诸如设备干舱10(图1中所示)之类的无隔墙的设备干舱中，在发生燃烧的情况下，压力可从环境压力增大至125磅/平方英寸绝对压力(psia)。然而，在有隔间的设备干舱400中，压力可增大至不超过约37psia。更具体地说，在若干实施中，与14.7psia的基准环境压力相对照，由于引燃408产生的峰值压力处于从大约29psia至33psia的范围内。
因此，通过使高温、高压燃烧气体430穿过阻焰器422，大幅减缓由引燃408产生的压力增大。而且，由于相对大的低压降，阻焰器422也可有助于在燃烧气体430穿过时使其冷却。而且，阻焰器422防止引燃408从第一隔间412蔓延至第二隔间414，因而禁止设备干舱400中存在的占很大比例的可燃混合物爆燃。照此，引燃408被约束在第一隔间412中，从而第二隔间414中的电气设备不会被引燃408损坏。注意，燃烧气体430未排放至设备干舱400的外部，并且以上实现的压力减少足以使峰值燃烧压力在其它结构设计限制的范围内。
图5是可包括设备干舱400的示例性燃料箱500的立体示意图。图6是燃料箱500的示意性侧视图。在本示例性实施中，燃料箱500包括外表面502，该外表面由在转角空洞508之间延伸的蜂窝芯材504形成。如图5中所示，燃料箱500限定的大部分容积指定给燃料储存隔间406。
为了移除泄漏到设备干舱400内的任何燃料，通风排泄管路510与第一隔间412和第二隔间414连通，并且从第一隔间412和第二隔间414延伸，使得泄漏的燃料流至出口512。在本示例性实施中，第一外部阻焰器514位于第一隔间412和管路510之间的接口处，并且第二外部阻焰器516位于第二隔间414和管路510之间的接口处。因此，引燃408在第一隔间412或第二隔间414中发生时，引燃408不会蔓延至管路510。
通风排泄管路510也与一个或多个泵干舱520流体连通以助于排出已泄漏至泵干舱520中的燃料。在本示例性实施中，燃料箱500包括两个泵干舱520。另选的是，燃料箱500可包括能够使燃料箱500如本文中所述行使功能的任意数量的泵干舱520。泵干舱520可包括阀、传感器、泵以及/或者其它燃料箱500操作过程中使用的设备。
在本示例性实施中，第三阻焰器522位于一个泵干舱520和管路510之间的接口处，并且第四阻焰器524位于另一个泵干舱520和管路510之间的接口处。因此，引燃408在泵干舱520的一者中发生时，不会蔓延至管路510。在若干实施中，也可利用类似隔墙410(图4中所示)的隔墙使泵干舱520相互接合。在这种实施中，来自一个泵干舱520中的引燃408的燃烧气体430会被排出至另一个泵干舱520。
图7是设备干舱400的立体剖开图。为了清楚起见，省略了设备干舱400的前面板，并且图7中仅示出部分隔墙410。设备干舱400包括多个电气隔间702。如上所述，电气隔间702之一中的故障会使第一隔间412或第二隔间414中发生引燃。然而，隔墙410约束发生引燃的隔间中的燃烧，并且有助于防止引燃蔓延至其它隔间。
图8是可与设备干舱400(图4与图7中所示)一起使用的示例性隔墙800的前视图。在本示例性实施中，隔墙800包括板802与定位在板802中的两个阻焰器804。在本示例性实施中，板802是金属(例如铝)板。另选的是，板802可由能够使隔墙800如本文中所述行使功能的任何材料制成。如图8中所示，阻焰器804大致是筒状的，并且彼此对齐(即，定位在板802上的相同高度处)。另选的是，隔墙800可包括任一数量的这样的阻焰器804，该阻焰器具有允许隔墙800如本文中所述行使功能的任一形状并且/或者任一取向。例如，阻焰器804的数量可选择成有助于优化阻焰器804的表面积与第一隔间412和第二隔间414的容积之比。
此外，在若干实施中，隔墙800包括其内定位有阻焰器804的管或通道。另选的是，隔墙800可由这样的任何材料基质构造，这些材料基质允许燃烧气体的自由流以最小压力损失穿过该隔墙同时有效熄灭火焰。而且，在若干实施中，隔墙800可以在结构上与设备干舱400成一体，使得板802不是可移除的被紧固结构，而是一体的机加工肋以及/或隔墙。而且，隔墙800可以是主要功能是用于设备干舱400的结构强度的结构，或者可以是这样的结构，设备干舱400位于该结构中，与引燃产生的压力隔离。注意，具有阻焰器804的隔墙800可用于这样的结构中，在该结构中，可燃环境可与除电气设备之外的燃烧源(例如闪电、战斗威胁等)并存。
而且，本公开包括根据以下条款的实施方式：
1.一种设备干舱，所述设备干舱包括至少一个隔墙，该至少一个隔墙将所述设备干舱分成多个隔间，其中，所述至少一个隔墙包括：
板；以及
至少一个阻焰器，该至少一个阻焰器定位在所述板内，并且提供所述多个隔间的第一隔间与第二隔间之间的蒸汽连通及流体连通，所述至少一个阻焰器构造成将所述第一隔间中的燃烧气体排放至所述第二隔间中。
2.根据条款1所述的设备干舱，其中，所述至少一个阻焰器构造成将所述第一隔间中的由引燃产生的燃烧气体排放至所述第二隔间中，使得所述引燃不蔓延至所述第二隔间。
3.根据条款1所述的设备干舱，其中，所述至少一个阻焰器构造成将所述第一隔间内的由引燃产生的燃烧气体排放至所述第二隔间中，使得所述设备干舱中因所述引燃产生的峰值压力不大于约37磅/平方英寸绝对压力。
4.根据条款1所述的设备干舱，其中，所述至少一个阻焰器包括两个阻焰器。
5.根据条款1所述的设备干舱，其中，所述至少一个阻焰器包括大致筒状的阻焰器。
6.根据条款1所述的设备干舱，其中，所述至少一个隔墙分离所述至少一个隔墙两侧的设备，使得单个引燃源均不能穿过所述至少一个隔墙，或者不能存在于所述至少一个隔墙的两侧。
7.一种燃料箱组件，该燃料箱组件包括：
燃料储存隔间；
定位在所述燃料储存隔间内的至少一个泵干舱；以及
设备干舱，该设备干舱定位在所述燃料储存隔间内，并且包括至少一个隔墙，该至少一个隔墙将所述设备干舱分成多个隔间，其中，所述至少一个隔墙包括：
板；以及
至少一个内部阻焰器，该至少一个内部阻焰器定位在所述板内，并且提供所述多个隔间的第一隔间与第二隔间之间的蒸汽连通及流体连通，所述至少一个内部阻焰器构造成将所述第一隔间中的燃烧气体排放至所述第二隔间中。
8.根据条款7所述的燃料箱，其中，所述至少一个内部阻焰器构造成将所述第一隔间中的由引燃产生的燃烧气体排放至所述第二隔间中，使得所述引燃不蔓延至所述第二隔间。
9.根据条款7所述的燃料箱，其中，所述至少一个内部阻焰器构造成将所述第一隔间中的由引燃产生的燃烧气体排放至所述第二隔间中，使得所述设备干舱中因所述引燃产生的峰值压力不大于约37磅/平方英寸绝对压力。
10.根据条款7所述的燃料箱，该燃料箱还包括联接在所述设备干舱与所述至少一个泵干舱之间的排泄管路。
11.根据条款10所述的燃料箱，该燃料箱还包括联接在所述设备干舱与所述排泄管路之间的至少一个外部阻焰器。
12.根据条款10所述的燃料箱，该燃料箱还包括：
联接在所述第一隔间与所述排泄管路之间的第一外部阻焰器；以及
联接在所述第二隔间与所述排泄管路之间的第二外部阻焰器。
13.根据条款10所述的燃料箱，该燃料箱还包括联接在所述至少一个泵干舱与所述排泄管路之间的至少一个外部阻焰器。
14.根据条款7所述的燃料箱，其中，所述至少一个内部阻焰器包括两个阻焰器。
15.根据条款7所述的燃料箱，所述至少一个内部阻焰器包括大致筒状的阻焰器。
16.根据条款7所述的燃料箱，其中，所述板包括金属板。
17.一种用于约束设备干舱内的引燃的方法，所述方法包括：
利用至少一个隔墙将所述设备干舱分成多个隔间，其中，所述至少一个隔墙包括板以及至少一个阻焰器，该至少一个阻焰器定位在所述板内并且提供所述多个隔间的第一隔间与第二隔间之间的蒸汽连通及流体连通；以及
将所述第一隔间中的由引燃产生的燃烧气体通过所述至少一个阻焰器排放至所述第二隔间中。
18.根据条款17所述的方法，其中，排放燃烧气体的步骤包括排放燃烧气体使得所述引燃不蔓延至所述第二隔间。
19.根据条款17所述的方法，其中，排放燃烧气体的步骤包括排放燃烧气体，使得所述设备干舱中因所述引燃产生的峰值压力不大于约37磅/平方英寸绝对压力。
20.根据条款17所述的方法，其中，划分所述设备干舱的步骤包括利用包括定位在金属板内的一对阻焰器的至少一个隔墙划分所述设备干舱。
本文中所述的实施方式提供一种包括隔墙的设备干舱。隔墙将所述设备干舱分成第一隔间与第二隔间。而且，隔墙包括板以及定位在板内的至少一个阻焰器。因此，在第一隔间发生引燃(例如爆炸)的情况下，引燃产生的燃烧气体通过阻焰器排放到第二隔间中。这减小了由燃烧产生的压力，并且防止引燃蔓延至第二隔间。
本文中所述的实施方式提供相对于至少若干公知燃料箱组件的改进。与至少若干公知燃料箱组件相比，本文中所述的设备干舱包括具有阻焰器的隔墙，该阻焰器有助于将一个隔间中的由引燃产生的燃烧气体排放至第二隔间。与至少若干公知设备干舱相比，排放燃烧气体的操作显著减小了由引燃产生的压力。因此，与至少若干公知设备干舱不同，本文中所述的设备干舱不需要能承受更高压力的额外的昂贵、沉重材料。而且，隔墙有助于将引燃限制于仅部分设备干舱，从而防止损坏设备干舱中的至少若干电气设备。这增加了作为冗余系统的隔墙两侧的电气系统及设备的冗余性。而且，被隔墙分离的系统(不管是否是冗余系统)的电气分离(使得没有回路穿过隔墙)防止隔墙一侧上的电气故障(例如热短路)同时发生在另一侧上。
撰写的本说明利用实施例公开了包括最佳方式的多种实施方式以使本领域中的任一技术人员能够实践这些实施方式，包括制作或使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。保护范围由所附权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实施例。如果这些其它实施例不具有未区别于所附权利要求的字面语言的结构元件，或者这些其它实施例包括具有与所附权利要求的字面语言无实质性差异的等同结构元件，那么这些其它实施例理应在所附权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种设备干舱(400)，所述设备干舱包括至少一个隔墙(410)，该至少一个隔墙将所述设备干舱分成多个隔间，其中，所述至少一个隔墙包括：
板(420)；以及
至少一个阻焰器(422)，该至少一个阻焰器定位在所述板内，并且提供所述多个隔间的第一隔间(412)与第二隔间(414)之间的蒸汽连通及流体连通，所述至少一个阻焰器构造成将所述第一隔间中的燃烧气体排放至所述第二隔间中。
2.根据权利要求1所述的设备干舱，其中，所述至少一个阻焰器构造成将所述第一隔间中的由引燃产生的燃烧气体排放至所述第二隔间中，使得所述引燃不蔓延至所述第二隔间。
3.根据权利要求1所述的设备干舱，其中，所述至少一个阻焰器包括大致筒状的阻焰器。
4.根据权利要求1所述的设备干舱，其中，所述至少一个隔墙分隔所述至少一个隔墙任一侧的设备，使得单个引燃源不能穿过所述至少一个隔墙，或者不能存在于所述至少一个隔墙的两侧。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备干舱，该设备干舱还包括燃料箱组件(500)，该燃料箱组件包括：
燃料储存隔间(406)；以及
定位在所述燃料储存隔间内的至少一个泵干舱(520)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的设备干舱，其中，所述至少一个阻焰器构造成将所述第一隔间中的由引燃产生的燃烧气体排放至所述第二隔间中，使得所述设备干舱中因所述引燃产生的峰值压力不大于约37磅/平方英寸绝对压力。
7.根据权利要求5所述的设备干舱，该设备干舱还包括联接在所述设备干舱与所述至少一个泵干舱之间的排泄管路(510)。
8.根据权利要求7所述的设备干舱，该设备干舱还包括联接在所述设备干舱与所述排泄管路之间的至少一个外部阻焰器。
9.根据权利要求7所述的设备干舱，该设备干舱还包括：
联接在所述第一隔间与所述排泄管路之间的第一外部阻焰器(514)；
联接在所述第二隔间与所述排泄管路之间的第二外部阻焰器(516)；以及
联接在所述至少一个泵干舱与所述排泄管路之间的至少一个外部阻焰器。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的设备干舱，其中，
所述至少一个阻焰器包括两个阻焰器；并且
所述板包括金属板。
11.一种用于约束设备干舱(400)内的引燃的方法，所述方法包括：
利用至少一个隔墙(410)将所述设备干舱分成多个隔间，其中，所述至少一个隔墙包括板(420)以及至少一个阻焰器(422)，该至少一个阻焰器定位在所述板内并且提供所述多个隔间的第一隔间(412)与第二隔间(414)之间的蒸汽连通及流体连通；以及
将所述第一隔间中的由引燃产生的燃烧气体通过所述至少一个阻焰器排放至所述第二隔间中。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，排放燃烧气体的步骤包括排放燃烧气体使得所述引燃不蔓延至所述第二隔间。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，排放燃烧气体的步骤包括排放燃烧气体使得所述设备干舱中因所述引燃产生的峰值压力不大于约37磅/平方英寸绝对压力。
14.根据权利要求11或12所述的方法，其中，划分所述设备干舱的步骤包括利用包括定位在金属板内的一对阻焰器的至少一个隔墙划分所述设备干舱。
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