CN117227988A - 用于油箱的通气口装置以及用于飞行器的油箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于油箱的通气口装置，包括：具有朝向油箱的上壁面延伸的管口段的通气管路；具有贯通孔的可浮动通气构件，其围绕管口段设置并随着油箱内燃油油位的变化而沿着管口段浮动；以及限位结构，其设置在该管口段处，并容纳在可浮动通气构件的上止挡部与下止挡部之间。其中，当油箱内的燃油油位降低以使可浮动通气构件到达下极限位置时，限位结构与上止挡部接触；当燃油油位升高以使浮动通气构件到达上极限位置时，限位结构与下止挡部接触，这增加了防止燃油溢出到通气管路中的高度，延长了油箱的通气时间，同时也保留了通气管路的燃油流通能力，能有效避免油箱憋压。本发明还提供一种用于飞行器的油箱，该油箱可以包括如上所述的通气口装置。

Description

用于油箱的通气口装置以及用于飞行器的油箱

技术领域

本发明涉及民用运输类飞机设计领域，更具体地涉及燃油箱通气系统设计。

背景技术

民用飞机主燃油箱一般采用开放式通气系统，通过在各个燃油箱布置通气管路，使每个燃油箱内燃油油面上方的无油空间与外界大气相连通，保证飞机在加放油、高度变化、温度变化以及飞机机动时燃油箱的内外压差保持在允许的范围内，以保护飞机油箱结构。通气系统管路通常安装在燃油箱上方，每个燃油箱设置多个通气口，以使飞机在不同姿态或场景下均能有至少一个通气口处于液面上方。

飞机燃油箱中的管路通气口通常有开放式和安装通气浮子阀两种，为防止油箱憋压，每个油箱都会配置开放式通气口，同时为尽量减少燃油通过通气口灌入通气管路，部分通气管路出口安装有通气浮子阀。

根据现有技术，当前民用飞机主燃油箱一般都采用基于通气管路的开放式通气系统，其中每个油箱内的通气口一部分安装浮子阀门装置，另一部分则为开放式通气口。目前燃油箱通气装置主要有两种结构类型，例如参见现有技术文献CN112407305A和本说明书附图的图1，一种通常用于直升机等小型的飞机油箱的通气阀，其通过限位补偿构件自动找正补偿，其中阀片与浮子为集成设计，结构复杂，不易于安装更换；另一种是通气浮子阀装置，例如参见现有技术文献US8596289B2和EP3590825A1和本说明书附图的图2-3，大型客机的燃油箱通气系统一般会采用这些通气浮子阀结构，这两种结构均是通过浮动结构来实现通气口封闭的；而对于开放式通气口，目前均为简单的管路固定出口。

由于飞机燃油箱的闪电防护要求，开放式通气口与油箱的上壁板之间的距离至少为0.5英寸，在油箱内燃油处于高油位和飞机较大机动时，油箱中的燃油易从开放式通气口灌入通气管路，继而泄漏到机外，形成火灾危险源。

鉴于以上现有技术中对开放式通气口的通气性能和减少燃油溢出量的需求，提供一种能够改进上述不足的通气口装置很有必要。

发明内容

本发明是鉴于上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种用于油箱的通气口装置，这种通气口装置能改善通气系统性能，并尽量减少从通气口灌入到通气管路中的燃油量。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于油箱的通气口装置，所述通气口装置包括：

通气管路，所述通气管路包括管口段，所述管口段朝向所述油箱的上壁板延伸，所述管口段具有第一内径；

可浮动通气构件，所述可浮动通气构件设有轴向延伸的贯通孔，并围绕所述管口段设置，以使得所述管口段位于所述贯通孔内，并且所述可浮动通气构件构造成能随着所述油箱内燃油油位的变化而沿着所述管口段浮动；

限位结构，所述限位结构设置在所述管口段处，并且构造成在所述可浮动通气构件浮动时将其限制在上极限位置与下极限位置之间。

根据上述技术方案，本发明的通气口装置能起到以下有益技术效果：根据本发明的通气口装置结构简单，可以容易地安装在开放式通气管路的管口段处，并随着油箱内燃油油位的升高/降低而浮动，能有效减少燃油灌入通气管路的量，同时不影响通气管路的通气效率。

根据本发明的用于油箱的通气口装置的优选实施例，所述可浮动通气构件可以具有朝向所述通气管路向内突出的上止挡部和在所述上止挡部下方的下止挡部，其中，在所述上极限位置，所述限位结构与所述下止挡部接触，而在所述下极限位置，所述限位结构与所述上止挡部接触。

根据上述技术方案，本发明的通气口装置能起到以下有益技术效果：根据本发明的通气口装置中上止挡部、下止挡部的设定可以更准确地限定通气口装置的浮动范围，以最大化通气口装置的通气性能。

根据本发明的用于油箱的通气口装置的优选实施例，所述贯通孔在所述上止挡部与所述下止挡部之间的部分的内径可以大于所述贯通孔的上孔口内径和下孔口内径，以更稳定地容纳限位结构。

根据本发明的用于油箱的通气口装置的优选实施例，所述限位结构可以构造成围绕所述通气管路的所述管口段设置的环形凸缘。

根据上述技术方案，本发明的通气口装置能起到以下有益技术效果：构造成环形凸缘的限位结构可以防止与可浮动通气构件的上止挡部和下止挡部接触时因接触不稳而造成的倾斜或漏油，提高了它们接触的稳定性和密封效果。

根据本发明的用于油箱的通气口装置的优选实施例，当所述油箱内的燃油油位降低到使所述浮动通气构件到达所述下极限位置时，所述环形凸缘的上部面与所述上止挡部的下表面接合；当所述油箱内的燃油油位升高到使所述浮动通气构件到达所述上极限位置时，所述环形凸缘的下部面与所述下止挡部的上表面接合。

根据上述技术方案，本发明的通气口装置能起到以下有益技术效果：可浮动通气构件的上止挡部、下止挡部与限位结构的面接触有助于提高接触的稳定性和密封效果。

根据本发明的用于油箱的通气口装置的优选实施例，所述限位结构的下部面和所述下止挡部的上表面可以相对应地倾斜，当所述油箱内的燃油油位的升高到使所述浮动通气构件到达所述上极限位置时，所述限位结构的下部面与所述下止挡部的上表面斜面配合，以确保其接合时的密封性。

根据上述技术方案，本发明的通气口装置能起到以下有益技术效果：该构造有助于当所述油箱内的油位的升高到所述浮动通气构件到达所述上极限位置时保证所述限位结构的下部面与所述下止挡部的上表面的紧密接触，防止油从可浮动通气构件的贯通孔的下孔口进入贯通孔并灌入通气管路，以实现较好的密封作用。

根据本发明的用于油箱的通气口装置的优选实施例，所述通气口装置可以设计成，

当所述可浮动通气构件处于下极限位置时，使得贯通孔的上孔口与上壁板的距离满足：H*D≥d²/4，其中，H是贯通孔的上孔口与上壁板的距离，D是贯通孔的上孔口内径，d是第一内径；

当所述可浮动通气构件处于上极限位置时，使得贯通孔的上孔口与上壁板的距离满足：H*D≥d²/5，其中，H是贯通孔的上孔口与上壁板的距离，D是贯通孔的上孔口内径，d是第一内径。

根据上述技术方案，本发明的通气口装置能起到以下有益技术效果：保证该通气口装置在低油面时具备全部通气能力，并在短时间处于高油位时仍能保证一定的通气能力，避免造成油箱憋压。

根据本发明的用于油箱的通气口装置的优选实施例，所述限位结构可以一体地设置于或固定地连接到所述通气管路的所述管口段处。

根据本发明的用于油箱的通气口装置的优选实施例，所述可浮动通气构件包括壳体，所述壳体是实心的或空心的。

根据本发明的用于油箱的通气口装置的优选实施例，所述可浮动通气构件的壳体顶部的外表面可以是倾斜的，便于所述油箱中的油沿着所述外表面流下。

根据上述技术方案，本发明的通气口装置能起到以下有益技术效果：可以有效减少油从可浮动通气构件的贯通孔的上孔口灌入通气管路的风险。

本发明还提供一种用于飞行器的油箱，所述油箱可以包括如上所述的通气口装置。

综上所述，相较于现有技术，本发明的有益效果是，

可随着燃油油位浮动的可浮动通气构件相当于将通气管路的管口段朝向油箱的上壁板延伸，增加了防止燃油溢出到通气管路中的高度，延长了油箱通气的时间；

并且，可浮动通气构件与油箱上壁板之间的距离的设计准则保证了油箱的通气性能，同时也保留了通气管路的符合一定流量要求的燃油流通能力，能有效避免油箱憋压。

本文所描述的用于油箱的通气口装置的额外特征和优点将在下文的详细描述中陈述，并且通过下文对于本领域技术人员显然或者从通过实践本文所描述的实施方式而被本领域技术人员认识到，这些描述包括下文的详细描述、权利要求、以及附图。

应了解前文的一般描述和下文的详细描述说明了各种实施方式并且意图提供理解要求保护的主题的性质和特征的概述或框架。附图示出了本文所描述的各种实施方式，并且与描述一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。

附图说明

参考以上目的，本发明的技术特征在下面的权利要求中清楚地描述，并且其优点从以下参照附图的详细描述中显而易见，附图以示例方式示出了本发明的优选实施方式，而不限制本发明构思的范围。

图1是现有技术的用于直升机燃油系统的通气阀的结构示意图；

图2是现有技术的用于大型客机的燃油箱通气系统的通气浮子阀的结构示意图；

图3是现有技术的用于大型客机的燃油箱通气系统的另一通气浮子阀的结构示意图；

图4是根据本发明的用于油箱的通气口装置中的可浮动通气构件处于低油位时的示意图；

图5是根据本发明的用于油箱的通气口装置中的可浮动通气构件处于高油位时的示意图；

图6是根据本发明的用于油箱的通气口装置中的可浮动通气构件处于高油位时的局部放大示意图；

图7是根据本发明的用于油箱的通气口装置上方的通气面积的示意图。

附图标记列表

1通气管路；

2管口段；

3可浮动通气构件；

4限位结构；

5上止挡部；

6下止挡部；

10上壁板；

A燃油油位；

D(贯通孔的)上孔口内径；

d第一内径；

H贯通孔的上孔口与上壁板的距离；

S1通气口装置上方的通气面积；

S2通气管路的管口段的通气面积。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。

尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其它实施方案。

为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“上”、“下”、“内”和“外”用于参考在图中所示的示例性实施方案的特征的位置来对这些特征进行描述。

民用飞机的主燃油箱一般设有一个或多个开放式通气管路，其独立于安装浮子阀的通气管路安装，通常仅简单安装在油箱内，用于平衡油箱内外气体压力。例如，当油箱中的燃油油面上升到一定高度以使浮子阀关闭时，开放式通气管路的存在可以防止油箱憋压，并允许过量的燃油从其中溢出。开放式通气管路通常设有至少一个弯部，其一端与油箱外部相连，而另一端设在油箱内并具有延伸到燃油油面上方的管口段，以将燃油油面上方的无油空间与外界大气相连通。然而，由于飞机燃油箱的闪电防护要求，开放式通气管路的管口段与油箱的上壁板之间的距离应至少为0.5英寸，因此，现有技术的开放式通气管路存在延长通气时间并尽量减少燃油溢出的需求。据本发明的通气口装置包括通气管路1，该通气管路是开放式通气管路。其中，该通气管路1包括朝向油箱的上壁面延伸的管口段2，该管口段2通常是轴向延伸的中空圆柱体，具有第一内径d。在此，术语“轴向”是指基本上朝向油箱的上壁面延伸的方向，并不要求完全平直延伸。

据本发明的通气口装置还包括可浮动通气构件3，该可浮动通气构件3设有沿着管口段轴向延伸的贯通孔，并通过该贯通孔围绕管口段2设置，以使得管口段位于该贯通孔内，使得该可浮动通气构件3可以随着油箱内燃油油位A的变化而沿着管口段2浮动，不会影响通气管路的的通气性能并允许过量燃油溢出。其中，该贯通孔具有上孔口内径D和下孔口内径，该上孔口内径D的大小会影响通气口装置上方的通气面积S，该下孔口内径应设计成允许可浮动通气构件3顺滑地沿着管口段2浮动，同时不会使燃油过多得从可浮动通气构件3的底部灌入。此外，可浮动通气构件3的壳体的整体高度在未安装通气口装置时的通气管路1与上壁板10的距离之间，以在延长通气时间的同时防止通气口装置碰撞油箱的上壁板10而造成损坏。此外，该通气口装置中的可浮动通气构件3可以一体或分步地安装到通气管路1的管口段2上。

该通气口装置还包括限位结构4，该限位结构4设置在管口段2处，从管口段(例如，其外表面)径向向外突出，用于限定可浮动通气构件3的浮动范围，以将其限制在上极限位置与下极限位置之间。在一些实施例中，该通气口装置还可以设有单独的止挡件，与该限位结构配合作用，例如横向插设在管口段2上或可浮动通气构件3的贯通孔中的杆或板，防止可浮动通气构件3浮动期间脱离管口段2。

如图4中所示，在优选实施例中，可浮动通气构件3的贯通口优选地设有朝向管口段2向内突出的上止挡部5和在该上止挡部下方的下止挡部6，该贯通孔在上止挡部5与下止挡部6之间的部分的内径大于贯通孔的上孔口内径D和下孔口内径，以容纳限位结构4，该限位结构4通过与可浮动通气构件3的上止挡部5和下止挡部6接触而将可浮动通气构件3限制在上极限位置与下极限位置之间。该上止挡部5和下止挡部6在贯通孔上的位置可以根据开放式通气管路的管口段2与油箱的上壁板10初始的距离以及油箱储油程度来调节，可以设在贯通口的两个端部处或设在距端部一定距离的位置处，以最大化通气口装置的通气性能。

其中，限位结构4可以优选地构造成围绕通气管路1的管口段2设置的环形凸缘，且更优选地，该限位结构4可以一体地设置于或固定地连接到管口段2处，当油箱内的燃油油位A降低到使可浮动通气构件3到达下极限位置时，该限位结构4的上部面可以与上止挡部5的下表面接合；当油箱内的燃油油位A升高到使可浮动通气构件3到达上极限位置时，该限位结构4的下部面可以与下止挡部6的上表面接合，以在油箱中的燃油晃动或可浮动通气构件3旋转时也能保证限位结构4的上、下部面与可浮动通气构件3的上、下止挡部的面接触，防止因接触不均匀而造成的倾斜或漏油，提高了它们接触时的密封效果。

附加地，在优选实施例中，可浮动通气构件3的壳体可以是实心的或空心的，该可浮动通气构件优选地由密度小于燃油的绝缘材料制成，例如橡胶和塑料，或优选地采用壳体空心的其他绝缘材料制成，以确保可浮动通气构件3能浮起在燃油中。并且，可浮动通气构件3的壳体的顶部外表面优选地为倾斜的，便于燃油沿着该壳体的顶部外表面流下。

图4和图5分别示出了该通气口装置中的可浮动通气构件3处于低油位和高油位时的示意图。

如图4所示，在优选实施例中，当燃油油面A不高于安装在通气管路1的管口段2上的限位结构4的上部面时，可浮动通气构件3处于下极限位置，限位结构4的上部面与可浮动通气构件3的上止挡部5的下表面接合。

如图5所示，在优选实施例中，当燃油油面A高于安装在通气管路1的管口段2上的限位结构4的上部面时，可浮动通气构件3随燃油油面A上浮，直到限位结构4的下部面与可浮动通气构件3的下止挡部6的上表面接合，此时可浮动通气构件处于上极限位置。

如图6所示，在进一步的优选实施例中，可以将限位结构4的下部面和可浮动通气构件3的下止挡部6的上表面构造成相对应地倾斜，当浮动通气构件3到达其上极限位置时，限位结构4的下部面与下止挡部6的上表面可以斜面配合，以提高其接合时的密封性，防止油从可浮动通气构件3的贯通孔的下孔口进入贯通孔并灌入通气管路1。

考虑到通气口装置上方的通气面积S1与未安装通气口装置时通气管路的管口段的通气面积S2的差会影响通气管路的通气性能，本发明还提出了用于上述通气口装置的设计方法。

图7示出了根据本发明的用于油箱的通气口装置上方的通气面积的示意图。其中，通气口装置上方的通气面积S1为可浮动通气构件3的贯通孔的上孔口与油箱的上壁板10之间构成的圆柱体的侧面积，即S1＝π*D*H(其中，D是贯通孔的上孔口内径，H是贯通孔的上孔口与上壁板的距离)；未安装通气口装置时通气管路的管口段的通气面积S2＝π*d²/4(其中，d是第一内径)，当可浮动通气构件3达到上极限位置时，通气口装置上方的通气面积S1达到最小。

在优选实施例中，本发明的通气口装置可以设计成，

当可浮动通气构件3处于下极限位置时，应满足S1≥S2，即π*D*H≥π*d²/4，使得其贯通孔的上孔口与上壁板10的距离H满足：H*D≥d²/4，以保证该通气口装置在低油面时具备全部通气能力，而不影响原始的通气管路的通气性能。

当可浮动通气构件3处于上极限位置时，应满足S1≥S2*k，其中k是通气折算系数，k优选地为0.5≤k＜1，更优选地为k＝0.8，当k＝0.8时，即π*D*H≥π*d²/4*0.8，使得其贯通孔的上孔口与上壁板10的距离H满足：H*D≥d²/5，使得在油箱内的燃油油位A短时间处于高油位时，该通气口装置仍能保证油箱具备一定的通气能力，避免造成油箱憋压。

安装本通气口装置后，可以增加防止燃油溢出到通气管路中的高度，从而延长油箱通气的时间。当燃油油面A从低油位上升到高油位时，可浮动通气构件3随燃油油面A上浮，抬高通气管路1的入口高度，使其保持高于燃油油面；当可浮动通气构件3上升到上极限位置后，燃油油面A已经接近油箱上壁板10，若燃油油面A继续上涨，则会从通气口进入通气管路；当燃油油面开始下降后，可浮动通气构件3再随之下降。

以上详细描述表明了本通气口装置的工作原理，本通气口装置结构简单、安装方便，在保证油箱的通气性能的同时也保留了通气管路的符合一定流量要求的燃油流通能力，使油箱具有更好的通气性能和经济性。

Claims (11)

1.一种用于油箱的通气口装置，其特征在于，所述通气口装置包括：

通气管路(1)，所述通气管路包括管口段(2)，所述管口段(2)朝向所述油箱的上壁板(10)延伸，所述管口段具有第一内径；

可浮动通气构件(3)，所述可浮动通气构件(3)设有轴向延伸的贯通孔，并围绕所述管口段(2)设置，以使得所述管口段(2)位于所述贯通孔内，并且所述可浮动通气构件(3)构造成能随着所述油箱内燃油油位(A)的变化而沿着所述管口段(2)浮动；

限位结构(4)，所述限位结构(4)设置在所述管口段(2)处，并且构造成在所述可浮动通气构件(3)浮动时将其限制在上极限位置与下极限位置之间。

2.根据权利要求1所述的通气口装置，其特征在于，所述可浮动通气构件(3)具有朝向所述通气管路(1)向内突出的上止挡部(5)和在所述上止挡部下方的下止挡部(6)，其中，在所述上极限位置，所述限位结构(4)与所述下止挡部(6)接触，而在所述下极限位置，所述限位结构(4)与所述上止挡部(5)接触。

3.根据权利要求2所述的通气口装置，其特征在于，所述贯通孔在所述上止挡部(5)与所述下止挡部(6)之间的部分的内径大于所述贯通孔的上孔口内径和下孔口内径。

4.根据权利要求3所述的通气口装置，其特征在于，所述限位结构(4)构造成围绕所述通气管路(1)的所述管口段(2)设置的环形凸缘。

5.根据权利要求4所述的通气口装置，其特征在于，

当所述油箱内的燃油油位(A)降低到使所述浮动通气构件(3)到达所述下极限位置时，所述环形凸缘的上部面与所述上止挡部(5)的下表面接合；当所述油箱内的燃油油位(A)升高到使所述浮动通气构件(3)到达所述上极限位置时，所述环形凸缘的下部面与所述下止挡部(6)的上表面接合。

6.根据权利要求5所述的通气口装置，其特征在于，所述限位结构(4)的下部面和所述下止挡部(6)的上表面相对应地倾斜，当所述油箱内的燃油油位(A)升高到使所述浮动通气构件(3)到达所述上极限位置时，所述限位结构(4)的下部面与所述下止挡部(6)的上表面斜面配合，以有助于其接合时的密封性。

7.根据权利要求6所述的通气口装置，其特征在于，所述通气口装置设计成，

当所述可浮动通气构件(3)处于下极限位置时，使得所述贯通孔的上孔口与所述上壁板(10)的距离满足：H*D≥d²/4，其中，H是贯通孔的上孔口与上壁板的距离，D是贯通孔的上孔口内径，d是第一内径；

当所述可浮动通气构件(3)处于上极限位置时，使得所述贯通孔的上孔口与所述上壁板(10)的距离满足：H*D≥d²/5，其中，H是贯通孔的上孔口与上壁板的距离，D是贯通孔的上孔口内径，d是第一内径。

8.根据权利要求7所述的通气口装置，其特征在于，所述限位结构(4)一体地设置于或固定地连接到所述通气管路(1)的所述管口段(2)处。

9.根据权利要求8所述的通气口装置，其特征在于，所述可浮动通气构件(3)包括壳体，所述壳体是实心的或空心的。

10.根据权利要求9所述的通气口装置，其特征在于，所述可浮动通气构件的所述壳体的顶部外表面是倾斜的，便于所述油箱中的燃油沿着所述壳体的所述顶部外表面流下。

11.一种用于飞行器的油箱，所述油箱包括根据上述权利要求中的任一项的通气口装置。