CN110294136A - 一种干冰式制惰气冷却式油箱惰化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种干冰式制惰气冷却式燃油箱惰化系统，属于航空系统科技领域，具体原理为：由储存干冰的高压容器通过调节压力引出干冰升华产生的低温二氧化碳，通过换热器对燃油箱上部气体空间引出的燃油箱内燃油蒸汽混合物进行冷却，同时升华的二氧化碳气体与冷却后的燃油蒸汽混合物返回油箱，置换出原本富含氧气的燃油蒸汽混合物的同时并且对油箱上部燃油蒸汽混合物进行冷却，降低其燃油蒸汽含量达到惰化的目的。本发明通过降低氧气浓度含量与降低燃油蒸汽含量的两种惰化原理对燃油箱进行惰化，具有效率高，无代偿损失等优点。
Description
技术领域
本发明涉及航空系统技术领域，尤其涉及一种干冰式制惰气冷却式油箱惰化系统。
背景技术
现代飞机的安全问题一直以来受到社会的广泛关注，而燃油系统燃烧、爆炸是引起飞机失事的主要原因之一。有数据表明， 在越南战争中，美国空军受到地面火力攻击而损失数千架飞机，其中由于飞机油箱起火爆炸导致机毁人亡的比例就高达50%。机舱安全研究技术小组（cabin safety research technical group ,GSRTG）对1966年至2009年全世界3726起民机事故统计结果显示，共有370起事故与油箱燃烧爆炸有关。由此可见，必须采用有效的措施来防止飞行器油箱燃爆。
飞机燃油箱上部空间充满可燃的油气混合物，其易燃、易爆特点严重威胁着飞机安全，必须采取有效措施以减少其燃、爆发生的概率，并降低其危害程度。在油箱保护系统中，降低油箱上部气相空间氧气浓度可防止油箱起火爆炸，保证乘客和飞机安全。降低燃油箱氧气浓度可采用惰性气体如氮气和二氧化碳等气体进行油箱惰化，使其氧含量降低至可燃极限以下。近年来，国内外一些公司和研究机构还在进行采用催化燃烧方法来消耗油箱气相空间的氧气和可燃蒸汽从而降低油箱可燃风险的方法，称之为“绿色惰化技术”。这种新型惰化技术具有几个重要优势：启动速度快，加之氧气在反应器中被消耗，惰化效率高、时间短；不向外排出燃油蒸汽，绿色环保。
虽然这些新型的惰化技术惰化效率高，可以持续提高富氮气体对油箱进行惰化，但是其制造成本昂贵结构重量大不适应民用飞机。
本发明提高一种新型的惰化方式，其结构简单、重量轻、造价低，适用于民用飞机。
发明内容
本发明提供一种干冰式制惰气冷却式油箱惰化系统，具有效率高，无代偿损失等优点。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种干冰式制惰气冷却式燃油箱惰化系统，包括干冰储存罐、调压阀、换热器、干燥器、风机。
待作业油箱有两个入口端和一个出口端，干冰储存罐、调压阀、换热器冷侧入口依次管道相连，换热器的冷侧出口连接油箱的一个入口端。
油箱的出口端通过风机连接换热器的热侧入口，换热器的热侧出口通过干燥器和油箱的另一个入口端连接，该油箱入口端还连接气体出口，气体出口具有开关。
进一步的，调压器和换热器之间设置截止阀、干燥器和油箱之间设置第一电动调节阀、风机和油箱之间设置第三电动调节阀，所述气体出口的开关为第二电动调节阀。
进一步的，调压阀、截止阀、第一电动调节阀、第二电动调节阀、第三电动调节阀、换热器、风机均连接控制器。
进一步的，控制器还连接氧浓度传感器，氧浓度传感器设置在油箱内部。
进一步的，控制器还连接温度传感器，温度传感器设置在油箱内部。
本发明的有益效果是：
本发明将储存干冰的高压容器通过调节压力引出干冰升华产生的低温二氧化碳，通过换热器对燃油箱上部气体空间引出的燃油箱内燃油蒸汽混合物进行冷却，同时升华的二氧化碳气体与冷却后的燃油蒸汽混合物返回油箱，置换出原本富含氧气的燃油蒸汽混合物的同时并且对油箱上部燃油蒸汽混合物进行冷却，降低其燃油蒸汽含量达到惰化的目的。本发明通过降低氧气浓度含量与降低燃油蒸汽含量的两种惰化原理对燃油箱进行惰化，具有效率高，无代偿损失的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是实施例的结构示意图。
其中，1-干冰储存罐、2-调压阀、3-截止阀、4-换热器、5-干燥器、6-第一电动调节阀、7-第二电动调节阀、8-温度传感器、9-氧浓度传感器、10-油箱、11-风机、12-第三电动调节阀、13-控制器。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例提供一种干冰式制惰气冷却式油箱惰化系统，如图1所示，包括：干冰储存罐1、调压阀2、截止阀3、换热器4、干燥器5、第一电动调节阀6、第二电动调节阀7、温度传感器8、氧浓度传感器9、风机11、第三电动调节阀12、控制器13。
油箱10有两个入口端和一个出口端。氧浓度传感器9、温度传感器8的探头伸入待作业的油箱10上部空间内，检测油箱10上部氧浓度和温度。
干冰储存罐1、调压阀2、截止阀3、换热器4的冷侧入口依次管道连接。换热器4的冷侧出口连接油箱10的其中一个入口端。
油箱10的出口端、第三电动调节阀12、风机11、换热器4热侧入口依次管道连接。换热器4的热侧出口、干燥器5、第一电动调节阀6依次管道相连。
第一电动调节阀6的出口、第二电动调节阀7的入口、油箱10的另一入口端通过管道相连接。
本实施例的工作过程如下：
1）二氧化碳洗涤惰化过程
干冰储存罐1在调压阀2的作用下释放二氧化碳气体，二氧化碳气体通过截止阀3、换热器4的冷侧通道，然后进入油箱10入口，将油箱10内的易燃的燃油蒸汽混合物排除，对油箱10进行惰化。
2）冷却惰化过程
油箱10在风机11的吸引力作用下，油箱10上部燃油蒸汽混合物经过第三电动调节阀12的进入换热器4的热侧通道，在低温二氧化碳的热交换作用下，燃油蒸汽混合物温度变低，再经过干燥器5除去水蒸气，由第一电动调节阀6调节导入油箱10内，降低油箱10内部温度，使得燃油蒸汽混合物的燃油蒸汽含量变低从而达到惰化的目的。为了保持油箱10气压平衡，多余的气体在第二电动调节阀7的调节下排出系统。
3）数据采集及控制过程
氧浓度传感器9、温度传感器10探头伸入油箱10上部空间，用于其空间内监测氧浓度与温度，将数据传给控制器13。
当氧浓度低于设定值时，控制器13输出信号控制调压阀2、截止阀3、第一电动调节阀6、第二电动调节阀7、第三电动调节阀12、换热器4、风机11进行工作，高于设定值则控制上述器件停止工作。
其中，控制器采用V80-C航空专用PLC模块、温度传感器采用PT1000温度传感器、氧浓度传感器采用TY-3500-C 氧化锆氧浓度传感器、电动调节阀采用HJS-63A电动调节活门。控制器的数据采集、控制开关功能均为本领域的公知常识，本领域技术人员无需付出创造性劳动即可实现。
本发明的有益效果是：
本发明由储存干冰的高压容器通过调节压力引出干冰升华产生的低温二氧化碳，通过换热器对燃油箱上部气体空间引出的燃油箱内燃油蒸汽混合物进行冷却，同时升华的二氧化碳气体与冷却后的燃油蒸汽混合物返回油箱，置换出原本富含氧气的燃油蒸汽混合物的同时并且对油箱上部燃油蒸汽混合物进行冷却，降低其燃油蒸汽含量达到惰化的目的。本发明通过降低氧气浓度含量与降低燃油蒸汽含量的两种惰化原理对燃油箱进行惰化，具有效率高，无代偿损失等优点。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种干冰式制惰气冷却式燃油箱惰化系统，其特征在于：包括干冰储存罐（1）、调压阀（2）、换热器（4）、干燥器（5）、风机（11）,
待作业油箱（10）有两个入口端和一个出口端，干冰储存罐（1）、调压阀（2）、换热器（4）冷侧入口依次管道相连，换热器（4）的冷侧出口连接油箱（10）的一个入口端；
油箱（10）的出口端通过风机（11）连接换热器（4）的热侧入口，换热器（4）的热侧出口通过干燥器（5）和油箱（10）的另一个入口端连接，该油箱（10）入口端还连接气体出口，气体出口具有开关。
2.根据权利要求1所述的干冰式制惰气冷却式燃油箱惰化系统，其特征在于，调压器（2）和换热器（4）之间设置截止阀（3）、干燥器（5）和油箱（10）之间设置第一电动调节阀（6）、风机（11）和油箱（10）之间设置第三电动调节阀（12），所述气体出口的开关为第二电动调节阀（7）。
3.根据权利要求2所述的干冰式制惰气冷却式燃油箱惰化系统，其特征在于，调压阀（2）、截止阀（3）、第一电动调节阀（6）、第二电动调节阀（7）、第三电动调节阀（12）、换热器（4）、风机（11）均连接控制器（13）。
4.根据权利要求3所述的干冰式制惰气冷却式燃油箱惰化系统，其特征在于，控制器（13）还连接氧浓度传感器（9），氧浓度传感器（9）设置在油箱（10）内部。
5.根据权利要求3所述的干冰式制惰气冷却式燃油箱惰化系统，其特征在于，控制器（13）还连接温度传感器（8），温度传感器（8）设置在箱（10）内部。
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