一种增压制氮油箱防火装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种增压制氮油箱防火装置，属于防火防爆技术领域，本实用新型专利技术通过采用自增压方式提高发动机引气压力并除杂、干燥后通过中空纤维膜，使其分离出高浓度氮气，并通过控制系统按需注入油箱达到除去油箱氧气；同时利用透平膨胀机和压缩机的组合使用，产生膨胀功，膨胀机输出的功带动压缩机对发动机引气进行压缩，进一步提高气体压力达到中空纤维膜分离所需压力，提高制氮效率。将富氮气体充入油箱，降低油箱内氧气含量，在充入氮气的过程中，能够自动控制装置对气体进行流量调节，产生所需要的惰性气体，使其处于不可燃烧状态，达到防火防爆的目的；且能够进行自动控制，具有惰化效率高，能耗少等优点。

A fire protection device for pressurized nitrogen fuel tank

The utility model discloses a fire prevention device for pressurized nitrogen fuel tank, belonging to the technical field of fire prevention and explosion protection. The utility model improves the exhaust pressure of an engine by means of self-pressurization, removes impurities and dries them through a hollow fiber membrane, so as to separate high concentration nitrogen gas, and to remove oil by injecting the fuel tank into the control system on demand. At the same time, the combination of turbine expander and compressor is used to produce expansion work. The power output from the expander drives the compressor to compress the engine exhaust gas, which further increases the gas pressure to meet the pressure needed for hollow fiber membrane separation and improves the nitrogen production efficiency. Filling nitrogen-rich gas into the tank, reducing the oxygen content in the tank, in the process of filling nitrogen, can automatically control the device to adjust the flow of gas, produce the required inert gas, make it in a non-combustible state, to achieve fire and explosion-proof purposes; and can carry out automatic control, with inerting efficiency, energy. Less consumption and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种增压制氮油箱防火装置
本技术属于防火防爆
，具体是指一种增压制氮油箱防火装置。
技术介绍
飞行器油箱燃烧爆炸是飞机失事的主要原因，在飞机加油、维护或飞行过程中，由于静电、雷电或外部点火源的存在，致使油箱起火引发安全事故，而对于军用飞机，飞行条件更加恶劣，在战时处于炮火和弹丸的攻击下更容易引起火灾导致机毁人亡，造成重大损失。飞机油箱的防火防爆有效方法有控制火焰传递和改变燃油燃爆极限两种，对应技术方案可分为被动式和主动式。被动式为阻隔防爆技术，主要在火灾产生时通过网状或蜂窝状金属泡沫填充抑制火焰传递和阻止燃油外流，防止油箱燃烧引起的爆炸；主动式为机载油箱除氧技术，其主要方式为向油箱中注入惰性气体如N2、CO2等置换出燃油及油箱气相空间中的O2,使其氧浓度降低，达到可燃极限以下，从而达到防火防爆的目的。被动式防火防爆技术在实际应用中需占据油箱较大体积空间，需要定期更换设备，且部分金属泡沫进入输油管道系统容易引起管道堵塞。有鉴于此，从上世纪70年代以来，机载油箱除氧系统发展十分迅速，尤其是机载制氮除氧系统。中空纤维膜制氮除氧系统是目前应用最为广泛且最为经济的飞机油箱防火抑爆技术。其将发动机引气或冲压空气通过中空纤维膜，分离出高纯度的氮气，并将富氮气体注入油箱，降低油箱上部气相空间和燃油中的氧气浓度，防止油箱在点火源产生时燃烧爆炸。中空纤维膜分离空气制氮除氧系统最大的优点是能全包线地实现燃油箱除氧，且效率高，装置结构简单紧凑，但中空纤维膜分离富氮气体所需压力极高，发动机引气常不能达到分离所需压力致使富氮气体浓度降低，影响油箱除氧效率。
技术实现思路
本技术针对现有技术中存在的问题，提出了一种增压制氮油箱防火装置，本技术通过增加空气压力，利用中空纤维膜制取富氮气体对油箱进行有效的防火抑爆，且本技术的装置能进行自动控制，惰化效率高，能耗少。本技术是这样实现的：一种增压制氮油箱防火装置，所述的装置由发动机引气部分通过管道依次连接有截止阀、过滤器、空气干燥器、第二冷却器、第一三通阀；所述的第一三通阀出口分为两个支路出口；所述的第一三通阀第一出口通过管道依次连接压缩机、第一冷却器的热侧通道、水分离器气体通道、温度传感器、第一流量调节阀、中空纤维膜气体入口、第二流量调节阀、油箱；所述的中空纤维膜的氮气出口通过管道依次连接于限流孔、油箱；所述的中空纤维膜氧气出口通过管道与座舱连通；所述的第一三通阀的第二出口通过管道依次连接透平膨胀机、第二三通阀、第一冷却器冷侧通道；所述的第二三通阀还连接有风机；所述的透平膨胀机通过连杆与压缩机连接；所述的装置中还包括控制器；所述的控制器包括两个输入端以及四个输出端；所述的所述温度传感器与氧浓度传感器信号输出端分别通过电缆与控制器输入端连接；所述截止阀第一三通阀、第二三通阀、第一流量调节阀、第二流量调节阀分别通过电缆与控制器输出端连接。进一步，所述的第二流量调节阀连接于油箱的中空上部。进一步，所述的第二流量调节阀还可以通过气盘石连接于油箱；且所述的气盘石安装于油箱的油液底部；所述气盘石由白钢玉、炭化硅能过高温烧结而成；进一步，所述的第二流量调节阀还可以通过洗涤喷射器的气体入口连接于油箱；且所述的洗涤喷射器位于油箱底部最低液面下；所述的油箱燃油出口至洗涤喷射器燃油入口之间通过管道连接有油泵，所述洗涤喷射器气体入口通过管道分别与第二流量调节阀气体出口、限流孔出口连接。进一步，所述的中空纤维膜的氮气出口与所述第二流量调节阀入口之间通过管道连接有涡轮膨胀机；所述的涡轮膨胀机与压缩机通过连杆连接。进一步，所述的控制器通过氧浓度传感器连接于油箱；所述的氧浓度传感器通过探头与油箱的中空上部连接。进一步，所述的第一冷却器冷侧通道出口、水分离器水通道出口、第二冷却器冷侧通道出口分别与大气相通。进一步，所述的第二冷却器冷侧通道通入冲压空气。进一步，所述水分离器为冷却式去除气体中水蒸气的设备；中空纤维膜所用材料为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜或者嗅化聚苯醚；空气干燥器所用吸附材料为分子筛、硅胶、氯化锂等对水蒸气有吸附作用的固体颗粒或粉末。本技术还公开了一种增压制氮油箱防火装置的工作方法，具体如下：1）当氧浓度传感器检测到油箱的氧气浓度达到可燃极限时，将信号传输至控制器，油箱除氧系统开始工作，控制器根据温度传感器以及氧浓度传感器的监测值，实时调整截止阀、第一三通阀、第二三通阀、第一流量调节阀、第二流量调节阀的开度，改变油箱除氧系统的发动机引气量使除氧系统产生适量的惰性气体，对油箱进行除氧，降低油箱气相空间氧气浓度。2）油箱经过一段时间除氧后，氧浓度传感器检测到油箱上部气相空间氧浓度低于燃烧所需氧浓度，控制器自动调节关闭截止阀进气口，除氧系统不产生惰性气体，除氧系统停止工作。本技术与现有技术相比的有益效果在于：1）本技术公开了利用中空纤维膜制取富氮气体对油箱进行防火抑爆的装置，采用自增压方式提高发动机引气压力并除杂，使其分离出高浓度氮气，有效地增加空气压力，克服了现有技术中中空纤维膜分离空气进行飞机油箱除氧时从发动机引气不能达到分离膜高气压要求的缺点；2）本技术同时设置透平膨胀机，通过将部分飞机发动机引气干燥过滤后引入透平膨胀机降温降压，并产生膨胀功，膨胀机输出的功带动压缩机对发动机引气进行压缩，进一步提高气体压力达到中空纤维膜分离所需压力，提高制氮效率；同时利用透平膨胀机和压缩机的组合使用，减少了飞机的能量消耗，提高能量利用效率；3）通过控制系统按需注入油箱达到除去油箱氧气，阻止油箱燃烧的目的，这样能提高除氧效率4）本技术还通过设置气盘石，将燃油中的氧气置换出来，降低氧气浓度，达到油箱除氧的目的；以及通过设置洗涤喷射器，置换出燃油中的氧气，并在洗涤过程中与其它燃油混合，进一步降低其他燃油中的氧气浓度，达到洗涤除氧的目的；5）通过本技术的方法，可以将富氮气体充入油箱，降低油箱内氧气含量，在充入氮气的过程中，氧浓度传感器实时监测油箱内氧气浓度变化，自动控制装置对气体进行流量调节，产生所需要的惰性气体，使其处于不可燃烧状态，达到防火防爆的目的；本装置能进行自动控制，且惰化效率高，能耗少。附图说明图1为本技术一种增压制氮油箱防火装置的自增压式分离空气冲洗飞机油箱除氧的系统图；图2为本技术一种增压制氮油箱防火装置的采用气盘石洗涤飞机油箱除氧的系统图；图3为本技术一种增压制氮油箱防火装置的气盘石与涡轮膨胀机组合除氧的系统图；图4为本技术一种增压制氮油箱防火装置的利用洗涤喷射器洗涤飞机油箱除氧的系统图。其中，1-透平膨胀机，2-压缩机，3-第一冷却器，4-水分离器，5-温度传感器，6-第一流量调节阀，7-中空纤维膜，8-限流孔，9-第二流量调节阀，10-氧浓度传感器，11-油箱，101-截止阀，102-过滤器，103-空气干燥器，104-第二冷却器，105-第一三通阀，106-控制器，107-涡轮膨胀机，201-第二三通阀，202-风机，203-气盘石，204-油泵，205-洗涤喷射器。具体实施方式下面结合实施例对本技术作进一步描述。以下所述仅为本技术一部分实施例，非全部实施例。基于本技术实施例，本领域普通技术人员在没有做本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增压制氮油箱防火装置，其特征在于，所述的装置由发动机引气部分通过管道依次连接有截止阀（101）、过滤器（102）、空气干燥器（103）、第二冷却器（104）、第一三通阀（105）；所述的第一三通阀（105）出口分为两个支路出口；所述的第一三通阀（105）第一出口通过管道依次连接压缩机（2）、第一冷却器（3）热侧通道、水分离器（4）气体通道、温度传感器（5）、第一流量调节阀（6）、中空纤维膜（7）的气体入口、第二流量调节阀（9）、油箱（11）；所述的中空纤维膜（7）的氮气出口通过管道依次连接于限流孔（8）、油箱（11）；所述的中空纤维膜（7）氧气出口通过管道与座舱连通；所述的第一三通阀（105）第二出口通过管道依次连接透平膨胀机（1）、第二三通阀（201）、第一冷却器（3）冷侧通道；所述的第二三通阀（201）还连接有风机（202）；所述的透平膨胀机（1）通过连杆与压缩机（2）连接；所述的装置中还包括控制器（106）；所述的控制器（106）包括两个输入端以及四个输出端；所述的所述温度传感器（5）与氧浓度传感器（10）信号输出端分别通过电缆与控制器（106）输入端连接；所述截止阀（101）、第一三通阀（105）、第二三通阀（201）、第一流量调节阀（6）、第二流量调节阀（9）分别通过电缆与控制器（106）输出端连接。...

【技术特征摘要】
1.一种增压制氮油箱防火装置，其特征在于，所述的装置由发动机引气部分通过管道依次连接有截止阀（101）、过滤器（102）、空气干燥器（103）、第二冷却器（104）、第一三通阀（105）；所述的第一三通阀（105）出口分为两个支路出口；所述的第一三通阀（105）第一出口通过管道依次连接压缩机（2）、第一冷却器（3）热侧通道、水分离器（4）气体通道、温度传感器（5）、第一流量调节阀（6）、中空纤维膜（7）的气体入口、第二流量调节阀（9）、油箱（11）；所述的中空纤维膜（7）的氮气出口通过管道依次连接于限流孔（8）、油箱（11）；所述的中空纤维膜（7）氧气出口通过管道与座舱连通；所述的第一三通阀（105）第二出口通过管道依次连接透平膨胀机（1）、第二三通阀（201）、第一冷却器（3）冷侧通道；所述的第二三通阀（201）还连接有风机（202）；所述的透平膨胀机（1）通过连杆与压缩机（2）连接；所述的装置中还包括控制器（106）；所述的控制器（106）包括两个输入端以及四个输出端；所述的所述温度传感器（5）与氧浓度传感器（10）信号输出端分别通过电缆与控制器（106）输入端连接；所述截止阀（101）、第一三通阀（105）、第二三通阀（201）、第一流量调节阀（6）、第二流量调节阀（9）分别通过电缆与控制器（106）输出端连接。2.根据权利要求1所述的一种增压制氮油箱防火装置，其特征在于，所述的第二流量调节阀（9）连接于油箱（11）的中部。3.根据权利要求1所述的一种增压制氮油箱防火装置，其特征在于，所述的第二流量调节阀（9）还可以通过气盘石（203）连接于油箱（11）；且所述的气盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超越，冯诗愚，彭孝天，邵垒，刘卫华，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32