CN110077606A - 飞机的油箱催化惰化设备 - Google Patents
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Abstract
提供用于飞机的油箱惰化系统和方法。所述系统包括：油箱；第一反应物源，所述第一反应物源流体地连接到所述油箱，所述第一源被布置成接收来自所述油箱的燃油；第二反应物源；催化反应器，所述催化反应器被布置成接收来自所述第一源的第一反应物和来自所述第二源的第二反应物以产生惰性气体，所述惰性气体被供应到所述油箱以填充所述油箱的油面上部空间；以及加热导管，所述加热导管连接到所述第二反应物源，其中采用所述第二反应物的热能来加热所述第一反应物源。
Description
背景技术
本文中公开的主题大体上涉及飞机的油箱惰化系统，并且更明确地说，涉及被配置成在飞机中供应惰性气体的油箱惰化系统。
一般来说，飞机气动系统是通过发动机引气来供以动力，所述飞机气动系统包括空气调节系统、舱室增压和冷却和油箱惰化系统。举例来说，来自飞机的发动机的增压空气经由更改增压空气的温度和压力的一连串系统被提供到舱室。为了对增压空气的此制备供以动力，大体上，能量源是空气自身的压力。
从发动机泄放的空气可以用于环境控制系统，诸如用于将空气供应到舱室以及供应到飞机内的其它系统。另外地，可以将从发动机泄放的空气供应到惰化设备以将惰性气体提供到油箱。在其它情况中，空气可以源自压缩冲压空气。
不管所述源是什么，通常，用于油箱惰化的空气通过被称作“空气分离模块”的多孔的中空纤维膜管束。控制或被动地操作下游的流量控制阀以对空气分离模块施加背压以迫使一定量的空气与流经所述管相反地通过所述膜。氧更容易通过所述膜，仅留下富氮空气继续通过流量控制阀而进入油箱中。通常，空气分离模块采用与旁通阀结合的专用冲压空气热交换器。
发明内容
根据一些实施方案，提供用于飞机的油箱惰化系统。所述系统包括：油箱；第一反应物源，所述第一反应物源流体地连接到所述油箱，所述第一源被布置成接收来自所述油箱的燃油；第二反应物源；催化反应器，所述催化反应器被布置成接收来自所述第一源的第一反应物和来自所述第二源的第二反应物以产生惰性气体，所述惰性气体被供应到所述油箱以填充所述油箱的油面上部空间；以及加热导管，所述加热导管连接到所述第二反应物源，其中采用所述第二反应物的热能来加热所述第一反应物源。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述油箱惰化系统的其它实施方案可以包括所述第一源是蒸发器容器。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述油箱惰化系统的其它实施方案可以包括所述第二源是飞机的发动机的放气口和飞机舱室中的至少一者。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述油箱惰化系统的其它实施方案可以包括热交换器，所述热交换器布置在所述催化反应器与所述油箱之间并且被配置成进行冷却和冷凝来自所述催化反应器的输出中的至少一项操作，以将惰性气体与副产物分开。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述油箱惰化系统的其它实施方案可以包括所述副产物是水。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述油箱惰化系统的其它实施方案可以包括将来自所述飞机的环境控制系统的排气提供到所述热交换器以使得能够冷却来自所述催化反应器的所述输出。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述油箱惰化系统的其它实施方案可以包括注射器泵，所述注射器泵被布置成接收所述第一反应物和所述第二反应物并且将所述第一反应物与所述第二反应物的混合物供应到所述催化反应器。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述油箱惰化系统的其它实施方案可以包括惰性气体再循环系统，所述惰性气体再循环系统位于所述催化反应器的下游和所述油箱的上游，其中所述惰性气体再循环系统被布置成将所述惰性气体的一部分引导到所述催化反应器。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述油箱惰化系统的其它实施方案可以包括至少一个额外油箱，其中所述至少一个额外油箱被布置成接收来自所述催化反应器的惰性气体。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述油箱惰化系统的其它实施方案可以包括位于所述催化反应器与所述油箱之间并且在所述催化反应器下游的水分离器，所述水分离器被布置成从已反应的第一反应物和第二反应物提取水。
根据一些实施方案，提供将惰性气体供应到飞机的油箱的方法。所述方法包括：将燃油从油箱供应到第一反应物源；在所述第一反应物源内产生第一反应物；将所述第一反应物与从第二反应物源供应的第二反应物混合；在催化反应器内催化混合的第一反应物和第二反应物以产生惰性气体；将所述惰性气体供应到所述油箱以填充所述油箱的油面上部空间；以及通过加热导管来加热所述第一反应物源，所述加热导管热连接到所述第二源并且被布置成与所述第一源热连通以将热提供到所述第一源以产生所述第一反应物。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括所述第一源是蒸发器容器。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括所述第二源是飞机的发动机的放气口和飞机舱室中的至少一者。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括通过热交换器来进行冷却和冷凝来自所述催化反应器的输出中的至少一项操作以将惰性气体与副产物分开，所述热交换器布置在所述催化反应器与所述油箱之间。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括所述副产物是水。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括将来自所述飞机的环境控制系统的排气供应到所述热交换器以使得能够冷却来自所述催化反应器的所述输出。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括将所述第一反应物与所述第二反应物混合并且使用注射器泵注射以将所述第一反应物与所述第二反应物的混合物供应到所述催化反应器。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括使所述惰性气体的一部分再循环并且将再循环的部分供应到所述催化反应器。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括将所述惰性气体从所述催化反应器供应到至少一个额外油箱。
除了本文中描述的一个或多个特征之外，或作为替代，所述方法的其它实施方案可以包括使用水分离器来从已反应的第一反应物和第二反应物提取水，所述水分离器位于所述催化反应器与所述油箱之间并且在所述催化反应器下游。
除非另外明确地指示，否则前述特征和元件可以非排他性地组合成各种组合。鉴于以下描述和附图，这些特征和元件以及其操作将变成更显而易见。然而，应理解，以下描述和图式的性质意欲为说明性和阐释性的并且是非限制性的。
附图说明
在本说明书末尾的权利要求书中具体地指出并且清楚地要求保护被认为是本发明的主题。从结合附图进行的以下详细描述中，本发明的前述的和其它的特征和优点是显而易见的，其中：
图1A是可以结合本公开的各种实施方案的飞机的示意图；
图1B是图1A的飞机的隔间区段的示意图；
图2是根据本公开的实施方案的油箱惰化系统的示意图；
图3是根据本公开的实施方案的油箱惰化系统的示意图；
图4是根据本公开的实施方案的油箱惰化系统的示意图；
图5是根据本公开的实施方案的油箱惰化系统的示意图；
图6A是根据本公开的实施方案的油箱惰化系统的示意图；
图6B是图6A的油箱惰化系统的一部分的示意图；
图7是根据本公开的实施方案的油箱惰化系统的示意图；
图8是根据本公开的实施方案的油箱惰化系统的示意图；
图9是根据本公开的实施方案的油箱惰化系统的示意图；
图10是根据本公开的实施方案的油箱惰化系统的示意图；
图11是根据本公开的实施方案的油箱惰化系统的示意图；
图12是根据本公开的实施方案的油箱惰化系统的示意图；
图13是根据本公开的实施方案的油箱惰化系统的示意图；并且
图14是根据本公开的实施方案的油箱惰化系统的示意图。
具体实施方式
如图1A至图1B中所示，飞机101可以包括在中央翼盒下面的一个或多个隔间103。隔间103可以容纳和/或支撑飞机101的一个或多个部件。举例来说，在一些配置中，飞机101可以包括在隔间103内的环境控制系统和/或燃油惰化系统。如图1B中所示，隔间103包括隔间门105，所述隔间门实现对一个或多个部件(例如，环境控制系统、燃油惰化系统等)的安装和接近。在飞机101的环境控制系统和/或燃油惰化系统的操作期间，在飞机101外部的空气可以经由一个或多个冲压空气入口107流入隔间门105内的一个或多个环境控制系统中。空气随后可以流经环境控制系统以被处理并被供应到飞机101内的各种部件或位置(例如，客舱、燃油惰化系统等)。一些空气可以经由一个或多个冲压空气排出口109来排出。
图1A中还示出，飞机101包括一个或多个发动机111。发动机111通常安装在飞机101的机翼上，但是可以位于其它位置，这要取决于具体的飞机配置。在一些飞机配置中，如本领域技术人员将了解，空气可以从发动机111泄放并且供应到环境控制系统和/或燃油惰化系统。
如上文所指出，典型的空气分离模块使用压差来操作以实现所要的空气分离。此类系统需要高压气动源来驱动跨越所述膜的分离过程。另外，通常使用的中空纤维膜分离器的尺寸和重量相对较大，这是关于飞机的重要考虑(例如，部件的体积和重量的减小可以提高飞行效率)。本文中提供的实施方案提供飞机的惰性气体或低氧供应系统的体积和/或重量减小的特性。另外，本文中提供的实施方案可以防止湿空气进入飞机的油箱，因此防止一些燃油系统部件可能出现的各种问题。根据本公开的一些实施方案，用催化系统(例如，CO2产生系统)来替代典型的中空纤维膜分离器，所述催化系统可能(例如)比典型的纤维膜分离器小、轻和/或更有效。也就是说，根据本公开的实施方案，可以去除对中空纤维膜分离器的使用。
根据本公开的实施方案的油箱可燃性降低系统的功能是通过使少量的燃油蒸气(例如，“第一反应物”)与含氧气体(例如，“第二反应物”)的源反应来完成。所述反应的产物是二氧化碳和水蒸气。第二反应物(例如，空气)的源可以是引气或含氧空气的任何其它源，包括但不限于高压源(例如，发动机)、引气、舱室空气等。使用催化剂材料来引发化学反应，包括但不限于贵金属材料。由所述反应产生的二氧化碳是与天然存在于新鲜空气/环境空气中的氮混合的惰性气体，并且被引导回到油箱内以在油箱内产生惰性环境，因此降低油箱中的蒸气的可燃性。另外，在一些实施方案中，本公开的油箱可燃性降低或惰化系统可以提供功能性，使得来自大气的水蒸气在飞机航行的下降阶段期间不会进入油箱。这可以通过控制惰性气体进入油箱中的流率来完成，使得在油箱中持续地维持正压力。
根据本公开的实施方案，使用催化剂来引发氧(O2)与燃油蒸气之间的化学反应以产生二氧化碳(CO2)和水蒸气。所述反应中使用的O2的源可以来自许多源中的任一者，包括但不限于飞机上的供应处于比环境压力高的压力下的空气的气动源。燃油蒸气是通过将少量燃油从飞机油箱排到蒸发器容器中而产生。如在本公开的一些实施方案中示出和描述，可以加热燃油以使燃油汽化，诸如通过使用电加热器。在一些实施方案中，通过喷射器将燃油蒸气从蒸发器容器移除，所述喷射器可以引发将燃油蒸气从蒸发器容器抽出的抽吸压力。此类喷射器可以利用含有O2的第二反应物源(例如，气动源)的高压来引发喷射器的二次流，所述二次流源自蒸发器容器。如此，可以使用喷射器来将所提取的燃油蒸气与来自第二反应物源的O2混合。
随后将混合的气流(燃油蒸气和氧或空气)引入到催化剂，所述催化剂会引发将O2和燃油蒸气转变成CO2和水蒸气的化学反应。所述混合流中存在的任何惰性气体物质(例如，氮)将不会起反应并且因此将无变化地通过催化剂。在一些实施方案中，催化剂呈用作热交换器的尺寸外形。举例来说，在一种非限制性配置中，采用板翅式热交换器配置，其中所述热交换器的热侧将涂布有催化剂材料。在此类布置中，可以用冷空气源(诸如冲压空气或某其它冷空气源)来馈给催化剂热交换器的冷侧。可以控制通过热交换器的冷侧的空气，使得热的混合气流的温度足够热以在催化剂内或处维持所要的化学反应。另外，可以使用冷却空气来维持足够冷的温度以使得能够移除由催化剂处的放热反应产生的热。
如上文所指出，催化化学反应产生水蒸气。使水(呈任何形式)进入主油箱可能是非所要的。因此，根据本公开的实施方案，可以通过各种机制(包括但不限于冷凝)来移除来自产物气流(例如，离开催化剂)的水。可以引导产物气流进入在催化剂下游的热交换器，所述热交换器用于冷却产物气流，使得水蒸气冷凝并且从产物气流掉落。随后可以将液体水排掉。在一些实施方案中，可以使用任选的水分离器来增强或提供水与产物流的分离。
在一些实施方案中，流量控制阀测定惰性气体(水蒸气从其移除)的流量使之达到预定和/或受控的惰性气体流率。另外，在一些实施方案中，可以使用任选的风扇来升高惰性气流压力以克服与在催化剂与惰性气体被供应到的油箱之间的导管和流动管线相关联的压力下降。在一些实施方案中，阻火器可以布置在油箱(惰性气体进入所述油箱)的入口处以防止任何可能的火焰传播到油箱中。
独立于任何飞机可燃性降低系统，飞机油箱通常与环境相通。在高空，油箱内部的压力非常低并且约等于环境压力。然而，在下降期间，油箱内部的压力需要升高以等于海平面处(或飞机着陆于的任何高度处)的环境压力。压力变化要求气体从外部进入油箱以使压力均衡。当空气从外部进入油箱时，水蒸气通常会随之存在。水可能会被截留在油箱中并且引起问题。根据本公开的实施方案，为了防止水进入油箱，本公开的燃油惰化系统可以用如上文和下文所描述般产生的干的惰性气体对油箱再增压。可以通过使用流量控制阀来控制惰性气体到油箱中的流使得在油箱中持续地维持正压力来完成所述再增压。油箱内的正压力可以防止在下降期间空气从外部进入油箱并且因此防止水进入油箱。
图2是根据本公开的一个实施方案的利用催化反应来产生惰性气体的可燃性降低或惰化系统200的示意图。如所示，惰化系统200包括其中具有燃油204的油箱202。在燃油204在一个或多个发动机操作期间被消耗时，在油箱202内形成油面上部空间206。为了降低与可能在油面上部空间206内形成的气化燃油相关联的可燃性风险，可以产生惰性气体并将其馈送到油面上部空间206中。
根据本公开的实施方案，可以从油箱202将惰化燃油208提取到蒸发器容器210中。可以通过蒸发器容器阀212 (诸如浮阀)来控制被提取到蒸发器容器210中的燃油204的量(即，惰化燃油208的量)。在从油箱202抽出时可能呈液体形式的惰化燃油208可以在蒸发器容器210内使用加热器214 (诸如电加热器)来汽化以产生第一反应物216。第一反应物216是位于蒸发器容器210内的惰化燃油208的汽化部分。将第一反应物216与源自第二反应物源220的第二反应物218混合。第二反应物218为含氧的空气，所述含氧的空气用第一反应物216来催化以产生将被供应到油箱202的油面上部空间206中的惰性气体。第二反应物218可以来自飞机上的处于比环境压力大的压力下的任何源，包括但不限于来自发动机的引气、舱室空气、从发动机提取或泄放的高压空气等 (即，任何第二反应物源220可以采取任何数目的配置和/或布置)。可以通过混合器224和/或经由混合器224将蒸发器容器210内的第一反应物216和第二反应物218引导到催化反应器222中，所述混合器在一些实施方案中可以是喷射器或喷射泵。混合器224将会将第一反应物216和第二反应物218混合成混合气流225。
催化剂222可以是温度受控的以确保所要的化学反应效率，使得可以通过惰化系统200由混合气流225有效地产生惰性气体。因此，可以提供冷却空气226以从催化反应器222提取热量以为催化反应器222内的化学反应提供所要的热条件。冷却空气226可以源自冷空气源228。催化混合物230离开催化反应器222并且通过热交换器232。热交换器232作为冷凝器对催化混合物230起作用以将惰性气体234与副产物236分开。将冷却空气供应到热交换器232中以实现冷凝功能性。在一些实施方案中，如所示，冷却空气226可以源自与被提供到催化反应器222的冷空气相同的冷空气源228，但是在其它实施方案中，所述两个部件的冷空气源可能不同。副产物236可以是液态水或水蒸气，并且因此在图2中所示的当前配置中，在热交换器232下游设有水分离器238以从催化混合物230提取液态水或水蒸气，因此仅留下惰性气体234被提供到油箱202的油面上部空间206。
惰化系统200可以包括额外部件，包括但不限于风扇240、阻火器242和控制器244。在不偏离本公开的范围的情况下，可以包括各种其它部件。另外，在一些实施方案中，所包括的部件中的某一些可以是任选的和/或被去除。举例来说，在一些布置中，可以省去风扇240和/或水分离器238。控制器244可以与一个或多个传感器246和阀248可操作地通信以实现对惰化系统200的控制。
在一个非限制性实例中，通过惰化系统200通过利用催化反应器222来引发氧(第二反应物218)与燃油蒸气(第一反应物216)之间的化学反应以产生二氧化碳(惰性气体234)和呈蒸气相的水(副产物236)来实现可燃性降低。所述反应中使用的第二反应物218(例如，氧)的源可以来自飞机上的处于比环境压力大的压力下的任何源。通过将少量燃油204从油箱202 (例如，主飞机油箱)排到蒸发器容器210中来产生燃油蒸气(第一反应物216)。使用电加热器214来加热蒸发器容器210内的惰性燃油208。在一些实施方案中，通过使用混合器224来引发将第一反应物216 (例如，燃油蒸气)从蒸发器容器210抽出的抽吸压力来从蒸发器容器210移除第一反应物216 (例如，燃油蒸气)。在此类实施方案中，混合器224利用第二反应物源220的高压来在混合器224内引发二次流，所述二次流源自蒸发器容器210。另外，如上文所指出，使用混合器224来将两个气流(第一反应物216和第二反应物218)混合在一起以形成混合气流225。
随后将混合气流225 (例如，燃油蒸气和氧或空气)引入到催化反应器222，引发将混合气流225 (例如，燃油和空气)转变成惰性气体234和副产物236 (例如，二氧化碳和水蒸气)的化学反应。请注意，混合气流225中存在的任何惰性气体物质(例如，氮)将不会起反应并且因此将无变化地通过催化反应器222。在一些实施方案中，催化反应器222呈用作热交换器的尺寸外形。举例来说，一种非限制性配置可以是板翅式热交换器，其中所述热交换器的热侧将涂布有催化剂材料。本领域的技术人员将了解，在不偏离本公开的范围的情况下，可以采用各种类型和/或配置的热交换器。可以用来自冷空气源228 (例如，冲压空气或某其它冷空气源)的冷却空气226来馈给催化剂热交换器的冷侧。可以控制通过催化剂热交换器的冷侧的空气，使得热的混合气流225的温度足够热以在催化反应器222内维持所要的化学反应，但又足够冷以移除由放热反应产生的热，因此维持飞机安全并且使材料不会超过最大温度限制。
如上文所指出，催化反应器222内的化学反应过程可能会产生副产物，包括呈蒸气形式的水。使水(呈任何形式)进入油箱202可能是非所要的。因此，可以通过冷凝从产物气流(即，惰性气体234)移除水副产物236。为此，使催化混合物230进入热交换器232，所述热交换器用于冷却催化混合物230，使得可以移除副产物236 (例如，大部分的水蒸气冷凝并且从催化混合物230掉落)。随后可以将副产物236 (例如，液体水)排掉。可以使用任选的水分离器238来完成这个功能。
位于热交换器232和任选的水分离器238下游的流量控制阀248可以测定惰性气体234的流量使之达到所要流率。可以使用任选的增压风扇240来升高惰性气体234的气流压力以克服与在热交换器232的出口与惰性气体234到油箱202中的排放点之间的导管相关联的压力下降。在油箱202的入口处的阻火器242被布置成防止任何可能的火焰传播到油箱202中。
通常，独立于任何飞机可燃性降低系统，飞机油箱(例如，油箱202)需要与环境相通。因此，如图2中所示，油箱202包括通风孔250。在高空，油箱202内部的压力非常低并且约等于环境压力。然而，在下降期间，油箱202内部的压力需要升高以等于海平面处(或飞机着陆于的任何高度处)的环境压力。这样要求气体从外部进入油箱202以使压力均衡。当空气从外部进入油箱202时，水蒸气可能会被环境空气携带到油箱202中。为了防止水/水蒸气进入油箱202，惰化系统200可以用通过惰化系统200产生的惰性气体234对油箱202再增压。这通过使用阀248来完成。举例来说，阀248中的一者可以是流体地布置在催化反应器222下游的流量控制阀252。可以使用流量控制阀252来控制惰性气体234到油箱202中的流，使得总是在油箱202中维持些微的正压力。此类正压力可以防止在下降期间环境空气从外部进入油箱202并且因此防止水进入油箱202。
如上文所指出，控制器244可以可操作地连接到惰化系统200的各种部件，包括但不限于阀248和传感器246。控制器244可以被配置成从传感器246接收输入以控制阀248并且因此在油面上部空间206内维持适当水平的惰性气体234。另外，控制器244可以被布置成在油箱202内确保适当量的压力，使得在飞机下降期间，环境空气不会进入油箱202的油面上部空间206。
在一些实施方案中，惰化系统200可以将惰性气体供应到飞机上的多个油箱。如图2的实施方案中所示，惰化供应管线254将油箱202流体地连接到蒸发器容器210。在产生惰性气体234之后，如示意性地示出，惰性气体234将流经油箱供应管线256以将惰性气体234供应到油箱202并且任选地供应到额外油箱258。
现在转向图3，示出根据本公开的惰化系统300的实施方案。惰化系统300可以类似于上文示出和描述的惰化系统，并且因此为简单起见可能不会示出或讨论类似特征。惰化系统300使得能够去除用于使蒸发器容器内的惰化燃油汽化的加热器。
如所示，惰化系统300包括其中具有燃油304的油箱302，其中在燃油304在使用期间被消耗时形成油面上部空间306。如上文所描述，惰化供应管线354将油箱302流体地连接到蒸发器容器310。可以通过蒸发器容器阀312 (诸如浮阀)和/或控制器344的操作和/或通过控制器344进行的控制来控制被提取到蒸发器容器310中的燃油304的量(即，惰化燃油308的量)。使惰化燃油308汽化以产生用于在催化反应器322内使用的第一反应物316。如上文所描述，第二反应物可以源自第二反应物源320。第一反应物与第二反应物在催化反应器322内反应以产生惰性气体以便供应到一个或多个油箱(例如，油箱302)中。
在这个实施方案中，如上文所描述，提供冷空气源328 (诸如冲压空气)以实现催化反应器322的冷却以及在热交换器332内实现冷凝功能。如上文所描述，热交换器332作为冷凝器对催化混合物起作用以将惰性气体与副产物分开。在这个实施方案中，冷却空气源自与被提供到催化反应器322的冷空气相同的冷空气源328。
为了提供用于使惰化燃油308汽化的热能，胜于采用加热器元件或装置，可以从催化反应器322供应热能。也就是说，可以经由加热导管362将由催化反应器322处的放热反应产生的热空气360引导到蒸发器容器310中和/或引导通过所述蒸发器容器。加热导管362可以穿过蒸发器容器310的内部、可以包裹在蒸发器容器310上和/或可以具有另一种布置，使得热空气360内的热能可以被传递到惰化燃油308中以因此使惰化燃油308汽化。有利地，此类配置可以通过去除图2中所示的加热器而减少系统的重量。
本文中提供的各种实施方案是针对加热器(例如，图2中所示的加热器214)的去除。一种布置是图3中所示的，使用来自催化反应器的过量的热。在其它实施方案中，如下文所描述，可以采用燃油从油箱的直接注入。因此，此类系统(诸如图4至图7中所示的系统)可以采用具有各种配置的直接注射系统。在此类实施方案中，典型的加热器被去除，并且第一反应物直接源自油箱或蒸发器容器。
现在转向图4，示出根据本公开的惰化系统400的实施方案。惰化系统400可以类似于上文示出和描述的惰化系统，并且因此为简单起见可能不会示出或讨论类似特征。惰化系统400使得能够去除用于使蒸发器容器内的惰化燃油汽化的加热器。
如所示，惰化系统400包括其中具有燃油404的油箱402，其中在燃油404在使用期间被消耗时形成油面上部空间406。如上文所描述，惰化供应管线454将油箱402流体地连接到蒸发器容器410。可以通过蒸发器容器阀412 (诸如浮阀)和/或控制器444的操作和/或通过控制器444进行的控制来控制被提取到蒸发器容器410中的燃油404的量(即，惰化燃油408的量)。胜于在将惰化燃油408供应到催化反应器422中之前使惰化燃油408汽化，可以将蒸发器油箱容器410内的惰化燃油408的一部分以液体形式提取并且随后注射到气流中，在所述气流中使所述一部分惰化燃油汽化。在一个此类实施方案中，如图4中所示，如示意性地示出，重力供应管线464可以将蒸发器容器410流体地连接到第二反应物源420供应管线的供应管线。在惰化燃油408进入供应管线时，燃油汽化以产生第一反应物。第一反应物与第二反应物在催化反应器422内反应以产生惰性气体以便供应到一个或多个油箱(例如，油箱402)中。与先前实施方案类似，如上文所描述，提供冷空气源428 (诸如冲压空气)以实现催化反应器422的冷却以及在热交换器432内实现冷凝功能。如上文所描述，热交换器432作为冷凝器对催化混合物起作用以将惰性气体与副产物分开。在这个实施方案中，冷却空气源自与被提供到催化反应器422的冷空气相同的冷空气源428。因为惰化燃油408是以重力馈入到第二反应物420的供应管线中并且在其中汽化，所以无需将加热器安装在蒸发器容器410内或安装到蒸发器容器410上。也就是说，将惰化燃油408直接注入到第二反应物中以产生将在催化反应器422内反应的组合物。
现在转向图5，示出根据本公开的惰化系统500的实施方案。惰化系统500可以类似于上文示出和描述的惰化系统，并且因此为简单起见可能不会示出或讨论类似特征。惰化系统500使得能够去除用于使蒸发器容器内的惰化燃油汽化的加热器。
如所示，惰化系统500包括其中具有燃油504的油箱502，其中在燃油504在使用期间被消耗时形成油面上部空间506。如上文所描述，惰化供应管线554将油箱502流体地连接到蒸发器容器510。可以通过蒸发器容器阀512 (诸如浮阀)和/或控制器544的操作和/或通过控制器544进行的控制来控制被提取到蒸发器容器510中的燃油504的量(即，惰化燃油508的量)。胜于在将惰化燃油508供应到催化反应器522中之前使惰化燃油508汽化，可以使惰化燃油508汽化并且使用注射器泵566来注射，所述注射器泵还用于将汽化的惰化燃油508 (第一催化剂)与从第二反应物源520提供的第二反应物混合。第一反应物与第二反应物在催化反应器522内反应以产生惰性气体以便供应到一个或多个油箱(例如，油箱502)中。与先前实施方案类似，如上文所描述，提供冷空气源528 (诸如冲压空气)以实现催化反应器522的冷却以及在热交换器532内实现冷凝功能。如上文所描述，热交换器532作为冷凝器对催化混合物起作用以将惰性气体与副产物分开。因为惰化燃油508是在其通过注射器泵566时汽化，所以无需将加热器安装在蒸发器容器510内或安装到蒸发器容器510上。也就是说，将惰化燃油508直接注入到第二反应物中以产生将在催化反应器522内反应的组合物。
在一些实施方案中，注射器泵566包括提供特定功能的两个或更多个单独的元件。举例来说，如图5中所示，注射器泵566包括：泵566a，所述泵被布置成将惰化燃油508泵抽到高压；和注射器/混合器566b，所述注射器/混合器被布置成将惰化燃油508注入到源自第二反应物源520的气流中。
现在转向图6A至图6B，示出根据本公开的惰化系统600的实施方案。惰化系统600可以类似于上文示出和描述的惰化系统，并且因此为简单起见可能不会示出或讨论类似特征。惰化系统600使得能够去除用于使蒸发器容器内的惰化燃油汽化的加热器。
如所示，惰化系统600包括其中具有燃油604的油箱602，其中在燃油664在使用期间被消耗时形成油面上部空间606。与上文描述的实施方案相反，惰化供应管线654将油箱602直接地流体地连接到催化反应器622。在这个实施方案中，燃油泵组件668安装在惰化供应管线654内或沿着所述惰化供应管线安装，所述惰化供应管线用于使惰化燃油(来自燃油604)汽化并与来自第二反应物源620的第二反应物混合，其中所述混合物被供应到催化反应器622以进行催化。燃油泵组件668的操作可以通过控制器644控制。
图6B示出燃油泵组件668的示意性细节。如所示，使用燃油泵668a从油箱602泵抽燃油，所述燃油泵将燃油注入到高压供气喷嘴668b中。高压供气喷嘴668b将使燃油604汽化，所述燃油随后与从第二反应物源620供应的第二反应物在混合腔室668c内混合。随后将混合物供应到催化反应器622。在图6B中所示的配置中，如示意性地示出，来自第二反应物源620的一定量的空气将被供应到高压供气喷嘴668b。
将了解，图6B仅为说明性的，并且其并非限制性的。本领域技术人员将了解，图6B中所示的说明性布置为实例，并且在不偏离本公开的范围的情况下，其它的布置和/或配置是可能的。举例来说，可以使用单级泵/注射器，其中在单个步骤中将所有燃油(第一源)直接喷射到所有空气(第二源)中。
现在转向图7，示出根据本公开的惰化系统700的实施方案。惰化系统700可以类似于上文示出和描述的惰化系统，并且因此为简单起见可能不会示出或讨论类似特征。惰化系统700使得能够去除用于使蒸发器容器内的惰化燃油汽化的加热器。
如所示，惰化系统700包括其中具有燃油704的油箱702，其中在燃油704在使用期间被消耗时形成油面上部空间706。如上文所描述，惰化供应管线754将油箱702流体地连接到蒸发器容器710。可以通过蒸发器容器阀(诸如浮阀)和/或控制器744的操作和/或通过控制器744进行的控制来控制被提取到蒸发器容器710中的燃油704的量(即，惰化燃油708的量)。在蒸发器容器710内使惰化燃油708汽化以产生用于在催化反应器722内使用的第一反应物。如上文所描述，第二反应物可以源自第二反应物源720。第一反应物与第二反应物在催化反应器722内反应以产生惰性气体以便供应到一个或多个油箱(例如，油箱702)中。
在这个实施方案中，为了提供用于使惰化燃油708汽化的热能，胜于采用加热器元件或装置，可以从第二反应物源720供应热能。也就是说，可以经由加热导管770将相当暖的空气(诸如来自涡轮发动机的引气)引导到蒸发器容器710中和/或引导通过所述蒸发器容器。加热导管770可以穿过蒸发器容器710的内部、可以包裹在蒸发器容器710上和/或可以具有另一种布置，使得加热导管770内的热能可以被传递到惰化燃油708中以因此使惰化燃油708汽化。
虽然将加热提供到惰化燃油中以产生第一反应物(例如，燃油的汽化)，但是所述系统的催化剂是放热的并且因此产生热。因此，可能希望控制温度，使得所述系统不会过热和/或使得可以在催化剂内维持对于所述第一和第二反应物的催化有效的温度。为了实现此类温度控制，在本文中提供各种系统。
现在转向图8，示出根据本公开的惰化系统800的实施方案。惰化系统800可以类似于上文示出和描述的惰化系统，并且因此为简单起见可能不会示出或讨论类似特征。惰化系统800采用各种空气源来冷却催化反应器822和/或热交换器832中的一者或两者。也就是说，冷空气源828可以替代典型的冲压空气源。
如所示，惰化系统800包括其中具有燃油804的油箱802，其中在燃油804在使用期间被消耗时形成油面上部空间806。如上文所描述，惰化供应管线将油箱802流体地连接到蒸发器容器810。可以通过蒸发器容器阀和/或控制器844的操作和/或通过控制器844进行的控制来控制被提取到蒸发器容器810中的燃油804的量(即，惰化燃油808的量)。在这个说明性实施方案中，使用加热器814来使惰化燃油808汽化以产生第一反应物。第二反应物源自第二反应物源820，并且将第一反应物与第二反应物混合。混合的第一反应物与第二反应物在催化反应器822内反应以产生惰性气体以便供应到一个或多个油箱(例如，油箱802)中。在催化反应器822内发生的反应产生热，其中热的催化产物流到热交换器832中。如上文所指出，用于催化反应器822和/或热交换器832的冷却(例如，用于冷空气供应和热传递)的通常是冲压空气。
在本实施方案中，冷空气源828不是冲压空气，而是源自飞机上的另一个位置。举例来说，在一些实施方案中，可以从飞机的环境控制系统排放冷空气源828。使用来自环境控制系统的出口空气可以使得能够冷凝惰性气流中的更多水并且防止此类水汽流到油箱802中。在另一个实施方案中，可以从飞机的舱室排放冷空气源828。在此类实施方案中，舱室空气的使用可以减少冲压空气泄放，并且因此减少飞机阻力。在任一布置中，如上文所描述，提供冷空气源828以实现催化反应器822的冷却以及在热交换器832内实现冷凝功能。如上文所描述，热交换器832作为冷凝器对催化混合物起作用以将惰性气体与副产物分开。
控制燃油惰化系统内的温度的另一种方法是对催化剂和热交换器布置进行重新布置。举例来说，现在转向现在转向图9，示出根据本公开的惰化系统900的实施方案。惰化系统900可以类似于上文示出和描述的惰化系统，并且因此为简单起见可能不会示出或讨论类似特征。惰化系统900采用催化反应器922和热交换器932的经改动的布置。在这个实施方案中，冷空气源928可以是典型的冲压空气源布置。
如所示，惰化系统900包括其中具有燃油904的油箱902，其中在燃油904在使用期间被消耗时形成油面上部空间906。如上文所描述，惰化供应管线将油箱902流体地连接到蒸发器容器910。可以通过蒸发器容器阀和/或控制器944的操作和/或通过控制器944进行的控制来控制被提取到蒸发器容器910中的燃油904的量(即，惰化燃油908的量)。在这个说明性实施方案中，使用加热器914来使惰化燃油908汽化以产生第一反应物。第二反应物源自第二反应物源920，并且将第一反应物与第二反应物混合。混合的第一反应物与第二反应物在催化反应器922内反应以产生惰性气体以便供应到一个或多个油箱(例如，油箱902)中。与上述情况类似，可以通过使已催化气体通过热交换器932来从其中冷凝出水蒸气。
然而，在本实施方案中，胜于催化剂与热交换器相邻使得所述两个部件可以彼此接连着被供应冷却空气，将催化反应器922布置在热交换器932的下游。因而，来自冷空气源928的冷却流可以将最冷的空气提供到热交换器932，并且稍暖的空气可以从热交换器932流出而进入催化反应器922并且实现催化反应器922内的温度控制。通常，使用通过冲压空气冷却的催化剂来使油箱惰化，在巡航操作期间，冲压空气流需要显著地减少，使得从催化剂的冷侧出口出来的空气的温度可能过高。在图9中所示的布置中，通过冲压回路的气流可以增加，使得催化反应器922的冷侧的排气(在通过热交换器932之后)可以维持在450℉以下。
现在转向图10，示出根据本公开的惰化系统1000的实施方案。惰化系统1000可以类似于上文示出和描述的惰化系统，并且因此为简单起见可能不会示出或讨论类似特征。在这个实施方案中，如与在上述布置中的若干布置中使用的典型引气源相比较，惰化系统1000采用环境空气作为第二反应物源1020。引气可以将增压空气和氧供应到惰化系统1000中。然而，在飞机系统中减少或去除引气的量可能是有利的，因为此类减少可能会提高燃油效率和/或减少为了将引气供应到燃油惰化系统而将导管安装在飞机内的需要。
如所示，惰化系统1000包括其中具有燃油1004的油箱1002，其中在燃油1004在使用期间被消耗时形成油面上部空间1006。如上文所描述，惰化供应管线将油箱1002流体地连接到蒸发器容器1010。可以通过蒸发器容器阀和/或控制器1044的操作和/或通过控制器1044进行的控制来控制被提取到蒸发器容器1010中的燃油1004的量(即，惰化燃油1008的量)。在这个说明性实施方案中，使用加热器1014来使惰化燃油1008汽化以产生第一反应物。第二反应物源自第二反应物源1020，在这个实施方案中，所述第二反应物源是环境空气。将第一反应物与第二反应物混合并随后在催化反应器1022内反应以产生惰性气体以便供应到一个或多个油箱(例如，油箱1002)中。在本实施方案中，第二反应物源1020不是引气，而是源自飞机外部的环境空气。在这个布置中，鼓风机或风扇1072布置在第二反应物源1020的流动管线中或沿着第二反应物源1020的流动管线布置，并且环境空气可以被抽吸通过所述系统，因此去除对引气的使用。
现在转向图11，示出根据本公开的一个实施方案的惰化系统1100的布置。惰化系统1100可以类似于上文示出和描述的惰化系统，并且因此为简单起见可能不会示出或讨论类似特征。在这个实施方案中，惰化系统1100采用背压限流器1174，所述背压限流器位于在催化反应器1122下游的油箱供应管线1156内或沿着所述油箱供应管线定位。
如所示，惰化系统1100包括其中具有燃油1104的油箱1102，其中在燃油1104在使用期间被消耗时形成油面上部空间1106。惰化供应管线1154流体地连接油箱1102以将惰化燃油和/或第一反应物供应到催化反应器1122。如所示，在这个实施方案中，燃油泵组件1168 (例如，与图6A至图6B中示出和描述的燃油泵类似)安装在惰化供应管线1154内或沿着所述惰化供应管线安装。第二反应物来自第二反应物源1120，其中第一反应物与第二反应物的混合物被供应到催化反应器1122以发生催化。燃油泵组件1168的操作可以通过控制器1144控制。
为了冷凝和移除水蒸气，热交换器1132内的最低冷凝器温度将稍高于冰点。对于在大气压力下的冷凝，这个温度将会导致离开热交换器1132的饱和气流中有约0.6%摩尔分数的水蒸气，因为在刚好在冰点以上的温度下的H2O饱和蒸气压力是约0.6 kPa (并且大气压力是约100 kPa)。因为H2O饱和蒸气压力仅随温度而变(并且不随总压力而变)，所以在较高的总压力下，水蒸气的摩尔分数变小，即，离开热交换器1132的气流变干。举例来说，在10atm压力(约1000 kPa)下，离开热交换器1132的饱和气流中的水蒸气的摩尔分数将是约0.06%。因此，在使燃油系统保持干燥方面，较高压力的操作是有利的，因为较干的气流将会被供应到油箱1102中的油面上部空间1106。另外，催化反应器1122和热交换器1132在较高压力下操作将会减小这些部件所需的尺寸，因为工作流体(气体)将变得更密集，并且因为每单位表面积的热传递速率将随压力而增加(随工作流体密度和雷诺数而增加)。
图11的实施方案使得惰化系统1100能够在比油箱1102内的压力高的压力下操作。增加的压力可以使得能够减小催化反应器1122和/或热交换器1132的所需尺寸并且还提供较干的惰性气流，所述惰性气流返回到油箱1102。为了在较高压力下操作，通过燃油泵组件1168将来自油箱1102的液态燃油泵抽到较高压力以递送到催化反应器1122，并且提供高压第二反应物源1120 (诸如来自飞机发动机)以使燃油发生催化氧化。设有背压限流器1174以调节惰化系统1100的操作压力 ，特别是在催化反应器1122和热交换器1132处。背压限流器1174可以被配置成通过控制器1144主动地控制或可以是被动阀。在一些实施方案中，如本领域技术人员将了解，背压限流器1174可以是节流阀、电子控制阀(例如，使用反馈的气动控制)、流动管线中的被动孔口或限流器、机械阀或其它类型的限流器。在一些实施方案中，可以响应于飞机的操作条件而控制受控背压限流器。
背压限流器1174被布置成维持催化反应器1122和热交换器1132的高压操作。通过背压限流器1174提供的增加的压力使得能够从惰化系统1100更有效地移除水。如所示，背压限流器1174位于催化反应器1122和热交换器1132的下游，并且在这个实施方案中，在水分离器1138的下游，但是在一些实施方案中，水分离器1138可以被省去。另外，在包括水分离器的一些实施方案中，背压阀可以位于催化反应器1122和热交换器1132的下游但是在水分离器1138的上游。
现在转向图12，示出根据本公开的一个实施方案的惰化系统1200的布置。惰化系统1200可以类似于上文示出和描述的惰化系统，并且因此为简单起见可能不会示出或讨论类似特征。在这个实施方案中，惰化系统1200采用惰性气体再循环系统1276，所述惰性气体再循环系统位于在催化反应器1222的下游的油箱供应管线1256内或沿着所述油箱供应管线定位。如图12中示意性地示出，催化反应器1222具有与本文中示出和描述的其它实施方案不同的尺寸外形。举例来说，如所示，催化反应器是简单的单片结构。
如所示，惰化系统1200包括其中具有燃油1204的油箱1202，其中在燃油1204在使用期间被消耗时形成油面上部空间1206。惰化供应管线1254流体地连接油箱1202以将惰化燃油和/或第一反应物供应到催化反应器1222。如上文所描述，在催化反应器1222中第一反应物与第二反应物(例如，空气与燃油)之间的反应使惰性气体返回油箱1202 (具有或不具有水冷凝和移除)。理想地，返回油箱1202的气流将具有零或最少的O2 (为了最大化惰化作用)，这样将需要第一反应物(例如，燃油)与第二反应物(例如，空气)之间的近化学计量反应。
遗憾的是，燃油在近化学计量条件下的反应可能会导致显著的热释放和催化反应器1222的过热。在一些实施方案中，为了防止此类过热，可以冷却离开催化反应器1222的产物流的一部分并且在第一反应物和第二反应物在催化反应器1222处进行反应之前将被冷却的部分与所述第一反应物和第二反应物混合。也就是说，在催化反应器1222的上游，再循环系统1276可以将再循环的产物流供应到第一反应物与第二反应物的混合中。在一些实施方案中，再循环的产物可以具有与离开催化反应器1222的气体相同的组成。在其它实施方案中，如果首先冷凝水并且将其从现有气体移除(分离)，那么通过再循环系统1276供应的再循环产物可以具有不同的组成。另外，在一些实施方案中，如果水被冷凝并分离，那么水自身可以再循环到催化反应器1222，或无水的气流(例如，含有CO2和N2)可以再循环到催化反应器1222。
虽然如图12中所示再循环系统1276位于水分离器1238下游或之后，但是在一些实施方案中，水分离器可以位于再循环系统的下游。也就是说，在一些实施方案中，水分离器可以放在通向油箱的管线中，但是在再循环流的提取之后。本领域技术人员将了解，再循环系统的提取点的位置无论如何都可以沿着本文中描述的系统的流体管线定位。此类布置可以允许水再循环到催化剂(以帮助催化剂冷却)，并且允许在将干的惰性气体(或干的低氧气体)递送到油箱的油面上部空间之前移除水。另外，在一些实施方案中，不管在何处从管线移除水，都可以将所提取的水的一部分添加到再循环流(或直接递送到催化剂)以帮助保持催化剂为冷的。
不管再循环产物的源或组成如何，在燃油与空气是在近化学计量条件下催化地反应时使催化反应器1222在安全温度下操作是可实现的。举例来说，通过使产物流的一部分冷却和再循环以在反应期间用作稀释剂，可以降低与燃油与空气的反应相关联的温度升高。另外，如果需要，再循环产物流(例如，冷稀释剂)可以用作喷射气体以将燃油蒸气递送到催化剂。
举例来说，现在转向图13，示出根据本公开的一个实施方案的惰化系统1300的布置。惰化系统1300可以类似于上文示出和描述的惰化系统，并且因此为简单起见可能不会示出或讨论类似特征。在这个实施方案中，惰化系统1300采用惰性气体再循环系统1376，所述惰性气体再循环系统位于在催化反应器1322的下游的油箱供应管线1356内或沿着所述油箱供应管线定位，但是可以将再循环的产物流供应到蒸发器容器1310。
如所示，惰化系统1300包括其中具有燃油1304的油箱1302，其中在燃油1304在使用期间被消耗时形成油面上部空间1306。惰化供应管线1354将油箱1302流体地连接到蒸发器容器1310以产生惰化燃油和/或第一反应物以便供应到催化反应器1322。如上文所描述，在催化反应器1322中第一反应物与第二反应物(例如，空气与燃油)之间的反应使惰性气体返回油箱1302 (具有或不具有水冷凝和移除)。
与图12中所示的实施方案类似，惰化系统1300包括再循环系统1376。在这种情况中，再循环系统1376使离开催化反应器1322的产物流的一部分偏离油箱供应管线1356。将所提取的产物供应到蒸发器容器1310中。如所示，返回管线1378可以被布置成使蒸发器容器1310内的一部分燃油循环回到油箱1302。在这个实施方案中，再循环气体将流经再循环系统1376并进入蒸发器容器1310中以执行喷射。因而，再循环气体将燃油蒸气归到所形成的喷射气体，并且喷射气体/燃油蒸气混合器随后将与空气混合并被递送到催化反应器1322。
虽然如本文中所示再循环流全被引导到喷雾器(即，蒸发器容器1310)并且通过所述喷雾器，但是本公开不限于此。举例来说，在一些非限制性实施方案中，引导再循环流的一部分通过喷雾器，并且再循环流的其余部分被直接送到催化剂(即，绕过喷雾器并且被直接馈送到催化剂1322)。也就是说，在一些实施方案中，可以采用两条再循环管线，所述管线将图12至图13中所示的布置结合起来。在此类实施方案中，通过仅允许再循环流的一小部分通过喷雾器，可以独立于再循环流速率按需要来调整喷雾器流率。
在图12至图13中所示的任一实施方案中，使再循环产物(例如，惰性气体)再循环到催化反应器的入口。所述惰性气体可以用作吸热器，并且在催化反应器内不发生反应。因为再循环产物将不会与催化反应器发生反应(即，无化学反应)，所以流入并且流过催化反应器的这部分气体不会产生热。因此，第一和第二反应物的燃油气体混合物将被稀释，这样将因此降低催化反应器内的温度。
在一些实施方案中，再循环系统1276、1376包括被布置成迫使产物流的一部分返回到相应的催化反应器1222、1322的上游的泵或鼓风机。另外，一个或多个阀可以是再循环系统1276、1376的用于控制来自油箱供应管线1256、1356的泄放产物的体积的部分。在一些实施方案中，喷射器泵或注射器泵可以位于催化反应器的上游，其中流动管线连接在催化反应器的下游，喷射器泵或注射器泵将所述产物抽吸回到上游位置。在一些实施方案中，鼓风机可以布置在催化反应器的下游，其中所述鼓风机被布置成抽出产物流的一部分并将所述产物流的一部分吹回到催化反应器的上游。在一些实施方案中，如上文所描述，如与被供应到油面上部空间中的量相比，控制器可以被布置成控制再循环的产物流的量。
本文中提供的再循环系统可以被布置成使任何给定或预定的比率或百分数再循环。举例来说，在非限制性实例中，对于被供应到油面上部空间中的每一份，可能有五十份的已反应产物流可以再循环。这仅是实例，并且在一些实施方案中，多达99%的已反应产物流可以再循环，其中仅1%被供应到油面上部空间中。相比之下，另一边，极低百分数(诸如5%或更低)的已反应产物流可以再循环，其中95%或更多的已反应产物流被供应到油面上部空间中。
现在转向图14，示出根据本公开的一个实施方案的惰化系统1400的布置。惰化系统1400可以类似于上文示出和描述的惰化系统，并且因此为简单起见可能不会示出或讨论类似特征。在这个实施方案中，惰化系统1400采用燃油汽化系统1480。燃油汽化系统1480被布置成将燃油1404从飞机油箱1402转移到容器1482中，所述容器被布置成执行喷射。通过容器阀1412来测定燃油1404进入容器1482中的量。将空气从空气源1484引入到在容器1482内的燃油液位下方的位置。空气引入到燃油中可以是通过位于容器1482内的喷嘴或熔块1486来完成。空气将以气泡形式通过燃油，并且燃油蒸气将汽化到气泡中。组合的燃油与气泡将沉积在容器1482中的燃油液位上方的蒸气空间1488中，因此在蒸气空间1488中形成汽化的燃油空气混合物。在一些实施方案中，可以通过从空气源1484进入容器1482的空气的温度来设置和/或通过喷嘴或熔块1486的设计来控制燃油空气混合物。蒸气空间1488内的燃油空气混合物随后可以用于馈给催化反应器1422。另外，如示意性地示出，在一些实施方案中，可以引导来自空气源1484的一部分空气以在引入(例如，注射)到催化反应器1422中之前在蒸气空间1488的下游混合。在催化反应器1422的下游，惰化系统1400可以基本上类似于上述实施方案中的一者或多者。
有利地，本公开的实施方案提供用于产生惰性气体并且将此类惰性气体供应到飞机的油箱中的有效机制。另外，有利地，本文中提供的实施方案可以防止环境空气(可能含有水)进入飞机油箱。为了防止环境空气进入飞机油箱，如本文中描述的惰化系统的控制器可以将惰性气体供应到油箱以维持所要压力(例如，在油箱内提供比环境压力高的压力)。可以在油箱内采用此类增加的压力以防止富氧空气(例如，环境空气)的进入。在飞机航行的下降阶段期间在环境压力随着高度减小而增加时，这可能特别有用。
除非本文中另外指示或通过上下文明确地否定，否则术语“一个”、“一”、“所述”和类似引用在描述的上下文中(尤其在以下权利要求的上下文中)的使用将被理解为涵盖单数与复数。与数量结合使用的修饰词“约”和/或“大约”将所述值包括在内并且具有由上下文指示的意义(例如，其包括与特定数量的测量值相关联的误差度)。本文中公开的所有范围将端点包括在内，并且所述端点彼此可独立地组合。
虽然已仅结合有限数目的实施方案详细地描述了本发明，但是应容易地理解，本发明不限于此类公开的实施方案。而是，本发明可以被修改以结合迄今未描述但与本发明的精神和范围一致的任何数目的变化、更改、替代、组合、子组合或等效布置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施方案，但是将理解，本发明的方面可以仅包括所述实施方案中的一些。
因此，本公开不被视为受限于前文的描述，而是仅受限于所附权利要求的范围。
Claims (15)
1.一种用于飞机的油箱惰化系统，所述系统包括：
油箱；
第一反应物源，所述第一反应物源流体地连接到所述油箱，所述第一源被布置成接收来自所述油箱的燃油；
第二反应物源；
催化反应器，所述催化反应器被布置成接收来自所述第一源的第一反应物和来自所述第二源的第二反应物以产生惰性气体，所述惰性气体被供应到所述油箱以填充所述油箱的油面上部空间；以及
加热导管，所述加热导管连接到所述第二反应物源，其中采用所述第二反应物的热能来加热所述第一反应物源。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一源是蒸发器容器。
3.如任一前述权利要求所述的系统，其中所述第二源是飞机的发动机的放气口和飞机舱室中的至少一者。
4.如任一前述权利要求所述的系统，所述系统还包括热交换器，所述热交换器布置在所述催化反应器与所述油箱之间并且被配置成进行冷却和冷凝来自所述催化反应器的输出中的至少一项操作，以将惰性气体与副产物分开，优选地，其中所述副产物中的至少一者是水，并且将来自所述飞机的环境控制系统的排气提供到所述热交换器以使得能够冷却来自所述催化反应器的所述输出。
5.如任一前述权利要求所述的系统，所述系统还包括注射器泵，所述注射器泵被布置成接收所述第一反应物和所述第二反应物并且将所述第一反应物与所述第二反应物的混合物供应到所述催化反应器。
6.如任一前述权利要求所述的系统，所述系统还包括惰性气体再循环系统，所述惰性气体再循环系统位于所述催化反应器的下游和所述油箱的上游，其中所述惰性气体再循环系统被布置成将所述惰性气体的一部分引导到所述催化反应器。
7.如任一前述权利要求所述的系统，所述系统还包括至少一个额外油箱，其中所述至少一个额外油箱被布置成接收来自所述催化反应器的惰性气体。
8.如任一前述权利要求所述的系统，所述系统还包括位于所述催化反应器与所述油箱之间并且在所述催化反应器下游的水分离器，所述水分离器被布置成从已反应的第一反应物和第二反应物提取水。
9.一种将惰性气体供应到飞机的油箱的方法，所述方法包括：
将燃油从油箱供应到第一反应物源；
在所述第一反应物源内产生第一反应物；
将所述第一反应物与从第二反应物源供应的第二反应物混合；
在催化反应器内催化混合的第一反应物和第二反应物以产生惰性气体；
将所述惰性气体供应到所述油箱以填充所述油箱的油面上部空间；以及
通过加热导管来加热所述第一反应物源，所述加热导管热连接到所述第二源并且被布置成与所述第一源热连通以将热提供到所述第一源以产生所述第一反应物。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述第一源是蒸发器容器。
11.如权利要求9至10中任一项所述的方法，其中所述第二源是飞机的发动机的放气口和飞机舱室中的至少一者。
12.如权利要求9至11中任一项所述的方法，所述方法还包括通过热交换器来进行冷却和冷凝来自所述催化反应器的输出中的至少一项操作以将惰性气体与副产物分开，所述热交换器布置在所述催化反应器与所述油箱之间，优选地，其中所述副产物中的至少一者是水，并且将来自所述飞机的环境控制系统的排气提供到所述热交换器以使得能够冷却来自所述催化反应器的所述输出。
13.如权利要求9至12中任一项所述的方法，所述方法还包括将所述第一反应物与所述第二反应物混合并且使用注射器泵注射以将所述第一反应物与所述第二反应物的混合物供应到所述催化反应器。
14.如权利要求9至13中任一项所述的方法，所述方法还包括使所述惰性气体的一部分再循环并且将再循环的部分供应到所述催化反应器。
15.如权利要求9至14中任一项所述的方法，所述方法还包括将所述惰性气体从所述催化反应器供应到至少一个额外油箱。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190802 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |