[发明专利]一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统

说明书

本发明公开了一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统，属于防火防爆技术领域，本发明通过采用发动机引气并经过冷却过滤且干燥后通过压缩机增压，然后通入中空纤维膜，将微型压缩机与中空分离装置设计成一体，位于中空纤维膜氧气出口处，通过压缩机工作以降低系统背压，并抽吸富氧气体，使得空气分离速率显著提升；另一出口能够快速产出高浓度氮气，并自动控制富氮气体充入油箱，降低油箱内氧气含量，使其处于不可燃烧状态。通过本发明使得机载惰化系统具有启动速度快、惰化效率高的优点。

技术领域

本发明属于防火防爆技术领域，具体是指一种可促进空气分离装置性能提高的机载系统。

背景技术

机载燃油箱惰化是指惰性气体由机载设备产生, 并用之替代燃油箱上部气相（无油）空间内空气以保障油箱的安全。因此，机载燃油箱惰化系统又被称之为机载惰性气体发生系统。该系统使用机载空气分离技术，去除从航空发动机压气机或环控系统引气中的氧分子，留下富氮气体惰化油箱。使飞机油箱上部无油空间气层中的氧浓度，在整个飞行过程中始终保持低于支持燃油燃烧所需要的氧浓度水平。

目前，国内外所采用的机载空气分离方法主要有机载分子筛变压吸附分离方法和机载中空纤维膜分离方法两种。其中，机载中空纤维膜分离方法在更大程度上得到了人们的认可，并成为了机载油箱惰化系统中富氮气体产生的首选方式。其核心就是膜空气分离装置。它将引入的气体进行限流、降温、除杂等预先处理，再经过中空纤维膜空气分离装置进行氧氮分离，形成适合油箱惰化的富氮气体，最后经过分配系统将富氮气体输送到指定的油箱气相空间内冲洗或燃油中洗涤。中空纤维膜惰化系统不仅单位体积渗透面积大，且可采用原料气走丝内，分离器外壳无需承压方式，同时不需进行阀门切换，系统更为简单，可靠性更高。可连续产生富氮气体，体积十分紧凑，重量轻，耗气量少，更适合用于机载安装。

但中空纤维膜分离富氮气体所需进出口端压差很大，发动机引气经压缩机增压后如果不能达到空气分离所需压力会导致富氮气体浓度降低，影响机载惰化系统效率。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提出了一种可促进空气分离装置性能提高的机载系统，本发明通过利用双级压缩机增加中空中空纤维膜分离器前端压力，并微型压缩机与中空纤维膜分离装置设计成一体，通过压缩机工作以降低系统背压，并抽吸富氧气体加快空气分离，提高分离效率。且本发明的装置能进行自动控制油箱上部空气氧浓度，惰化效率高。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种可促进空气分离装置性能提高的机载惰化系统，所述的系统包括第一压缩机，所述的第一压缩机的进口与发动机引气连接，第一压缩机的出口通过管道依次与截止阀、换热器、过滤器、干燥器连接。通过换热器、过滤器和干燥器用于对发动机引气冷却降温、除去杂质和去除水分。

干燥器出口依次连接第二压缩机、中空纤维膜空气分离器，所述的中空纤维膜空气分离器空气入口处与第二压缩机连接，中间并设有温度传感器，设置的温度传感器监测进入中空纤维膜空气分离器空气温度，控制引气温度。所述的中空纤维膜空气分离器氧气出口处设置微型压缩机，且微型压缩机与中空纤维膜分离装置为一体式结构；第二压缩机位于中空纤维膜分离前段增大入口空气压力，微型压缩机与中空纤维膜分离装置设计成一体，通过压缩机工作以降低系统背压，并抽吸富氧气体加快空气分离。

中空纤维膜分离装置的氮气出口通过流量调节阀与油箱连接；所述的油箱入口与流量调节阀相接，所述的油箱上部设有气体出口接入外界大气，并设有氧浓度传感器，通过氧浓度传感器监测实时油箱上部氧浓度变化。

进一步，所述的系统通过控制器控制，具体的，所述的控制器分别连接于温度传感器、氧浓度传感器、截止阀、节流阀、微型压缩机、流量调节阀。

进一步，所述的温度传感器和氧浓度传感器信号采集端通过电缆分别与控制器输入端连接；所述的截止阀、节流阀、微型压缩机、流量调节阀分别通过电缆分别与控制器输出端连接。