[发明专利]一种增压制氮油箱防火装置及其工作方法

说明书

本发明公开了一种增压制氮油箱防火装置及其工作方法，属于防火防爆技术领域，本发明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。

技术领域

本发明属于防火防爆技术领域，具体是指一种增压制氮油箱防火装置及其工作方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提出了一种一种增压制氮油箱防火装置及其工作方法，本发明通过增加空气压力，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，且本发明的装置能进行自动控制，惰化效率高，能耗少。

本发明是这样实现的：

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。