一种基于生物除氧的飞机油箱惰化装置的制作方法

本实用新型涉及属于防火防爆技术领域，具体是指一种基于生物除氧的飞机油箱惰化装置。

背景技术：

飞机油箱的防火防爆能力不仅关系到飞机的生存能力和易损性，同时也关系到飞机的利用率、成本及乘员的安全。多年来，经过大量的实验研究和各种防火防爆技术措施的实际应用，结果表明：利用机载制氮系统来惰化飞机油箱是一种可行的、有效的解决方法。利用富氮气体对飞机燃油箱进行惰化保护来增加油箱的安全性，已经成为faa最新适航条例的要求(25-981条款)。

飞机油箱防火抑爆的方法很多，总的说来，可分为两大类：一类是被动式惰化措施，即在油箱内填充防爆材料。根据材料的不同，又可分为两种：一是填充网状聚氨酯泡沫材料(抑爆泡沫)对燃烧或爆炸后的火焰传递进行抑制；另一是填充铝箔网导热来防止燃烧或爆炸热量的集聚。被动式抑爆措施的主要缺点在于：只能在油箱内发生火灾后对其进行抑制，而不能主动防止火灾的发生。另一类是主动式抑爆措施，它有液氮惰化、halon1301惰化、燃油催化、机载惰化等具体方式。

所谓油箱惰化就是采用技术措施，控制飞机油箱上部气相空间的体积氧浓度，在飞机飞行的全过程中，始终保持低于支持燃油燃烧所需要的氧浓度水平。国外研究工作表明：当飞机油箱上部气相空间的氧浓度低于9％时，即便飞机遭遇到23mm口径燃烧弹袭击，也不会引起燃烧和爆炸。目前，国外通常将9％作为军用机采用惰化技术后，油箱上部气相空间可允许的最大氧浓度极限指标；而12％则作为民用机可允许的最大氧浓度极限指标。

生物除氧法是一种越来越被普遍采用的新兴环保技术，这种技术同传统的除氧技术相比，具有运行费用低、能耗低、无飞机燃油代偿损失、常温下处理、结构简单、无环境污染等优点。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中存在的问题，提出了一种基于生物除氧的飞机油箱惰化装置，具有无飞机燃油代偿损失，结构简单，无环境污染等优点。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：

一种基于生物除氧的飞机油箱惰化装置，包括通过管道首尾连接的油箱、油气预处理系统、生物除氧惰化子系统、气体净化系统，及与生物除氧惰化子系统连接的微生物营养液供应子系统；

所述油气预处理系统依次包括风机、过滤式油分离器、气体加热器，用于分离油滴、调节气体温度；

所述生物除氧惰化子系统包括生物除氧器和营养液循环系统，所述生物除氧器包括壳体及其内部的填料层和营养液滴管，壳体两端分别是气体入口、气体出口；所述填料层由聚乙烯材料组成，为微生物生长与繁殖提供场所，内部为多孔结构，两端为微生物生长形成的生物膜，所述营养液滴管分布于填料层中，将营养液均匀分散在填料层中；所述营养液循环系统包括与生物除氧器下部的营养液出口相连的循环泵，营养液出口收集富余的营养液，经循环泵再接入生物除氧器上部的营养液入口，形成营养液流动循环；

所述微生物营养液供应子系统包括微生物营养液箱和营养液供应泵，通过管道连接至生物除氧器上部的营养液入口进入营养液滴管；

所述气体净化系统包括过滤器、干燥器，用于过滤颗粒杂质、去除水分；

还包括测控子系统，包括控制器及与之连接的其他系统中设置的测控装置。

进一步的，在本实用新型中，所述壳体的气体入口处设置有油分离膜，用于分离燃油蒸气混合物中的油蒸气，油分离膜下方连接有集油槽，用于收集分离出来的燃油。

进一步的，在本实用新型中，所述营养液滴管由一水平主管及与其连通的若干垂直分支管组成，水平主管中心连接营养液入口，分支管均匀间隔设置在水平主管四周，且分支管管壁上设有毛细孔，用于将营养液均匀的分散于填料层中。

进一步的，在本实用新型中，所述测控子系统中的测控装置包括：油箱、气体净化系统、微生物营养液箱后设置的第一电动调节阀、第二电动调节阀、第三电动调节阀，还包括气体加热器后设置的温度传感器、安装在油箱上部的氧浓度传感器、循环泵出口设置的流量计；所述控制器分别与第一电动调节阀、风机、气体加热器、温度传感器、第二电动调节阀、氧浓度传感器、第三电动调节阀、营养液供应泵、循环泵、流量计电气相连，用于根据温度传感器、氧浓度传感器、流量计的感应数据控制第一电动调节阀、风机、气体加热器、第二电动调节阀、第三电动调节阀、营养液供应泵、循环泵工作。

本实用新型还公开了一种基于生物除氧的飞机油箱惰化装置的工作方法，包括以下步骤：

1)油箱上部的燃油蒸气混合物经风机泵入油分离器中分离出油滴，再经气体加热器调节至设定温度后进入生物除氧惰化子系统；

2)微生物营养液箱中的微生物营养液通过营养液供应泵泵送至生物除氧器中，其中的微生物的生长繁殖，消耗大量氧气并释放二氧化碳惰性气体，从而降低流经气体中的氧含量并提高惰性气体含量，得到除氧气体；

3)从生物除氧器出来的除氧气体，经过气体净化系统的过滤器过滤固体颗粒杂质，再经干燥器去除水分后得到净化除氧气体，最后进入油箱上部对其冲洗来达到惰化的目的。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本实用新型利用酵母类等微生物快速生长和繁殖过程中需要大量的氧气的特性和机理，把酵母类等微生物运用于机载惰化系统消耗氧气来降低油箱中的氧含量，同时微生物生长代谢过程中也会产生大量的二氧化碳，把油箱上部的蒸汽混合物通过风机并调节温度后通入生物除氧器，处理后的气体过滤干燥后再通入油箱上部对其冲洗来达到惰化的目的；生物除氧器温度控制在酵母类等微生物快速生长和繁殖最适宜的环境下，并通过供液泵供应微生物营养液，保证微生物能够消耗有机物快速除氧。本装置通过氧浓度传感器和温度传感器来控制系统工作，具有无飞机燃油代偿损失，结构简单，无环境污染等优点。

附图说明

图1为一种基于生物除氧的飞机油箱惰化装置示意图；

图2本实用新型中生物除氧器的结构示意图；

其中，1-油箱，2-第一电动调节阀，3-风机，4-油分离器，5-气体加热器，6-生物除氧器，7-温度传感器，8-过滤器，9-干燥器，10-第二电动调节阀，11-氧浓度传感器，12-微生物营养液箱，13-第三电动调节阀，14-营养液供应泵，15-控制器，16-循环泵，17-流量计，101-壳体，102-油分离膜，103-生物膜，104-填料层，105-集油器，106-营养液滴管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

本实用新型可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本实用新型的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1所示，图1为一种基于生物除氧的飞机油箱惰化装置。本实施例提供了一种基于生物除氧的飞机油箱惰化装置，包括油箱1、第一电动调节阀2、风机3、油分离器4、气体加热器5、生物除氧器6、温度传感器7、过滤器8、干燥器9、第二电动调节阀10、氧浓度传感器11、微生物营养液12、第三电动调节阀13、营养液供应泵14、控制器15、循环泵16、流量计17；

所述油箱1出口、第一电动调节阀2、风机3、油分离器4、气体加热器5、生物除氧器6进口通过管道依次相连接；所述油分离器4用于分离燃油蒸气混合物中的油滴；所述生物除氧器6用于通过微生物的快速生长和繁殖需要消耗大量氧气来快速降低流经气体中的氧含量，且微生物生长代谢过程中会产生大量的二氧化碳惰性气体；

所述生物除氧器6出口通过管道与过滤器8、干燥器9、第二电动调节阀10、油箱1入口依次连接；

所述过滤器8用于过滤气体从生物除氧器6携带出的固体颗粒杂质；所述干燥器9用于去除气体中水分；

所述微生物营养液12出口通过第三电动调节阀13、营养液供应泵14与生物除氧器6营养液供应入口连接；所述循环泵16入口与生物除氧器6营养液出口相连，循环泵16出口连接流量计17，然后再接入生物除氧器6营养液供应入口，形成营养液流动循环；所述微生物营养液12用于提供给微生物的快速生长和繁殖需要的有机物；

所述温度传感器7安装在气体加热器5出口，用于监测流入生物除氧器6气体温度，保证其温度在微生物生长最适宜范围；

所述氧浓度传感器11安装在油箱1上部，用于监测气相空间氧浓度；

所述控制器15分别和所述第一电动调节阀2、风机3、气体加热器5、温度传感器7、第二电动调节阀10、氧浓度传感器11、第三电动调节阀13、营养液供应泵14、循环泵16、流量计17电气相连，用于根据温度传感器7、氧浓度传感器11、流量计17的感应数据控制第一电动调节阀2、风机3、气体加热器5、第二电动调节阀10、第三电动调节阀13、营养液供应泵14、循环泵16工作。

如图2所示，所述生物除氧器6包括壳体101、油分离膜102、生物膜103、填料层104、集油槽105、营养液滴管106；

所述壳体101左端为气体入口，右端为气体出口；所述壳体101内部从右端到左端依次油分离膜102、生物膜103、填料层104；所述营养液入口经过壳体101与营养液滴管106入口相连接；所述营养液出口位于壳体101下部，用于收集富余的营养液；

所述油分离膜102位于壳体101入口处，用于分离燃油蒸气混合物中的油蒸气；所述集油槽105与油分离膜相连，用于收集分离出来的燃油；

所述填料层104为微生物生长与繁殖的场所，内部为多孔结构的聚乙烯材料，两侧为微生物生长形成的生物膜103；用于气体流通并通过微生物的快速生长和繁殖消耗氧气来快速降低流经气体中的氧含量；

所述营养液滴管106分布于填料层104，用于把营养液均匀地分散在填料层104。

本实用新型一种基于生物除氧的飞机油箱惰化装置的工作过程如下：

1)生物除氧过程

油箱1上部气相空间燃油蒸气和空气的混合气体在所述第一风机3的抽吸作用下，通过油分离器，油分离器4能够把混合气体携带的油滴分离，然后通过气体加热器5，通过温度传感器5监测的气体温度传递给控制器15来自动调节气体温度，保证进入生物除氧器6的气体温度在微生物生长最适宜范围；混合气体进入生物除氧器6后，先经过油分离膜102进一步分离出混合气体中的油蒸气，然后通过生物膜进入多孔聚乙烯填料层104中，通过微生物的快速生长和繁殖消耗氧气来快速降低流经气体中的氧含量，且微生物生长代谢过程中会产生大量的二氧化碳惰性气体；微生物反应产生的混合惰性气体再流经生物膜到达生物除氧器6出口；

微生物营养液箱12出口通过第三电动调节阀13、营养液供应泵14与生物除氧器6营养液供应入口连接，营养液滴管106分布于填料层104，用于把营养液均匀地分散在填料层104；循环泵16入口与生物除氧器6营养液出口相连，循环泵16出口连接流量计，然后再接入生物除氧器6营养液供应入口，形成营养液流动循环；所述微生物营养液12用于提供给微生物的快速生长和繁殖需要的有机物；

2)惰化过程

所述生物除氧器6消耗了大量氧气，提高气体中氮气浓度，出口的富氮及二氧化碳的混合气体，流经过滤器8、干燥器9、第二电动调节阀10、油箱1入口，流入所述油箱1进行冲洗，置换油箱1上部燃油蒸气混合气体，达到惰化目的；

3)数据采集及控制过程

所述氧浓度传感器11探头伸入油箱1上部空间，用于其空间内监测氧浓度，将数据传给控制器15。当氧浓度低于设定值时，控制器15输出信号控制第一电动调节阀2、风机3、第二电动调节阀10工作，高于设定值则控制上述器件停止工作。

所述温度传感器7安装在气体加热器5出口，用于监测流入生物除氧器6气体温度，保证其温度在微生物生长最适宜范围。当温度低于设定值时，控制器15输出信号控制气体加热器5工作，高于设定值则控制上述器件停止工作。

所述流量计17连接循环泵16出口，用于监测生物除氧器6出口微生物营养液流量。当微生物营养液流量低于设定值时，控制器15输出信号控制第三电动调节阀13、营养液供应泵14工作，高于设定值则控制上述器件停止工作。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型利用酵母类等微生物快速生长和繁殖过程中需要大量的氧气的特性和机理，把酵母类等微生物运用于机载惰化系统消耗氧气来降低油箱中的氧含量，同时微生物生长代谢过程中也会产生大量的二氧化碳，把油箱上部的蒸汽混合物通过风机并调节温度后通入生物除氧器，处理后的气体过滤干燥后再通入油箱上部对其冲洗来达到惰化的目的；生物除氧器温度控制在酵母类等微生物快速生长和繁殖最适宜的环境下，并通过供液泵供应微生物营养液，保证微生物能够消耗有机物快速除氧。本装置通过氧浓度传感器和温度传感器来控制系统工作，具有无飞机燃油代偿损失，结构简单，无环境污染等优点。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。