飞机膜制氮油箱惰化与座舱环境控制的耦合系统及方法
专利汇可以提供飞机膜制氮油箱惰化与座舱环境控制的耦合系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种飞机膜制氮油箱 惰化 与座舱 环境控制 的耦合系统，属于航空系统技术领域，本发明的系统为将 飞行器 燃油箱中空 纤维 膜制氮惰化系统与座舱环境控制系统耦合，即将惰化系统中高 氧 浓度的排气通过引射 泵 引射与环控系统中 涡轮 冷却器出口的低温气体混合，然后送至座舱，调节座舱内的 温度 、压 力 、氧气浓度及空气洁净度，保障司乘人员健康与生理需要。本发明有效减少了座舱环控系统的 发动机 引气量，降低了燃油代偿损失；增加座舱氧浓度 水 平，有利于提升座舱压力高度、减轻座舱结构重量；降低了膜制氮装置排气压力，增加分离膜内外压差，提高膜装置分离效率。，下面是飞机膜制氮油箱惰化与座舱环境控制的耦合系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种飞机膜制氮油箱惰化与座舱环境控制的耦合系统，其特征在于，所述的耦合系统包括发动机引气，所述的发动机引气后分别设置两个股流通道，所述的发动机引气的其一股流通道后连接气体调节装置，气体调节装置后连接空气分离模块（16），空气分离模块（16）包含气体入口、富氮气体出口、富氧气体出口，所述的发动机引气通过气体调节装置调节后通过气体入口进入空气分离模块（16）；
所述的空气分离模块（16）的富氮气体出口分别并联连接第二电动压力调节阀（17）、第二手动压力调节阀（18），所述的第二电动压力调节阀（17）、第二手动压力调节阀（18）的出口后依次连接第二流量传感器（19）、第一氧浓度传感器（20）、第二温度传感器（21）、第二压力传感器（22）、第一阻火器（23）、油箱（24）、第二阻火器（25），第二阻火器（25）的出口端将废气排至机外；油箱（24）上方分别设置有碳氢化合物浓度传感器（26）、第二氧气浓度传感器（27）、第三温度传感器（28）；
所述的空气分离模块（16）的富氧气体出口依次连接引射泵（29）、第三氧气浓度传感器（30）、第四温度传感器（31）、第三压力传感器（32）、第三流量传感器（33）、第三控制阀（34）、混合阀（35）；
所述的发动机引气的其二股流通道后通过第四控制阀（36）依次连接初级换热器（37）、压气机（38）、次级换热器（39）、涡轮（40）、第四氧气浓度传感器（41）、第五温度传感器（42）、第四压力传感器（43）、第四流量传感器（44）、第五控制阀（45）；所述的第五控制阀（45）连接至混合阀（35）的另一入口，上述的系统形成耦合系统。
2.根据权利要求1所述的一种飞机膜制氮油箱惰化与座舱环境控制的耦合系统，其特征在于，所述的气体调节装置与发动机引气的其一股流出口连接，气体调节装置依次为第一控制阀（1）、过滤器（2）、干燥机（3）、加热器（4）、湿度调节器（5）、臭氧转换器（6）、第二控制阀（7），以及第二控制阀（7）出口并联连接的第一电动压力调节阀（8）、第一手动压力调节阀（9）；以及所述的第一电动压力调节阀（8）、第一手动压力调节阀（9）出口后依次连接的第一压力传感器（10）、第一温度传感器（11）、第一流量传感器（12）、湿度传感器（13）、臭氧浓度传感器（14）、颗粒度检测仪（15）。
3.根据权利要求2所述的一种飞机膜制氮油箱惰化与座舱环境控制的耦合系统，其特征在于，所述的耦合系统通过自动控制器（46）控制，所述的自动控制器（46）包括一个电流输入端和一个电流输出端；
所述的自动控制器（46）电流输出端并联连接第一控制阀（1）、加热器（4）、湿度调节器（5）、臭氧转换器（6）、第二控制阀（7）、第一电动压力调节阀（8）、第二电动压力调节阀（17）、引射泵（29）、第三控制阀（34）、第四控制阀（36）、第五控制阀（45）。
4.根据权利要求3所述的一种飞机膜制氮油箱惰化与座舱环境控制的耦合系统，其特征在于，所述的自动控制器（46）电流输入端并联连接第一压力传感器（10）、第一温度传感器（11）、第一流量传感器（12）、湿度传感器（13）、臭氧浓度传感器（14）、颗粒度检测仪（15）、第二流量传感器（19）、第一氧浓度传感器（20）、第二温度传感器（21）、第二压力传感器（22）、碳氢化合物浓度传感器（26）、第二氧气浓度传感器（27）、第三温度传感器（28）、第三氧气浓度传感器（30）、第四温度传感器（31）、第三压力传感器（32）、第三流量传感器（33）、第四氧气浓度传感器（41）、第五温度传感器（42）、第四压力传感器（43）、第四流量传感器（44）。
5.根据权利要求1所述的一种飞机膜制氮油箱惰化与座舱环境控制的耦合系统，其特征在于，所述的初级换热器（37）包含冷侧通道、热侧通道；所述的次级换热器（39）包含冷侧通道、热侧通道；所述的第四控制阀（36）通过管道依次连接有初级换热器（37）热侧通道、压气机（38）、次级换热器（39）热侧通道、涡轮（40）、第四氧气浓度传感器（41）、第五温度传感器（42）、第四压力传感器（43）、第四流量传感器（44）、第五控制阀（45）、混合阀（35）；所述的初级换热器（37）的冷侧通道、次级换热器（39）的冷侧通道相通，通过将初级换热器（37）的冷侧通道、次级换热器（39）的冷侧通道冲压空气排出机外。
6.根据权利要求1 5任一所述的一种飞机膜制氮油箱惰化与座舱环境控制的耦合系统~
的工作方法，其特征在于，所述的方法为：
当油箱不处于惰化状态时，开启中空纤维膜制取富氮气体的机载制氮惰化系统，此时第一控制阀（1）、加热器（4）、湿度调节器（5）、臭氧转换器（6）、第二控制阀（7）、第一电动压力调节阀（8）、第二电动压力调节阀（17）、引射泵（29）、第三控制阀（34）、第四控制阀（36）、第五控制阀（45）打开；
发动机引气其一股流经第一控制阀（1）后进入系统，先在过滤器（2）、干燥机（3）中进行过滤、干燥处理，然后分别在加热器（4）、湿度调节器（5）中进行调温、调湿，在臭氧转换器（6）中将臭氧除去，流过第二控制阀（7），在第一电动压力调节阀（8）或第一手动压力调节阀（9）中进行压力调节；所述第一压力传感器（10）、第一温度传感器（11）、第一流量传感器（12）、湿度传感器（13）、臭氧浓度传感器（14）、颗粒度检测仪（15）分别测得分离膜前气体的压力、温度、流量、湿度、臭氧浓度、颗粒度等参数并将信号传输到所述自动控制器（46），自动控制器（46）分别输出反馈信号给加热器（4）、湿度调节器（5）、臭氧转换器（6）、第二控制阀（7）、第一电动压力调节阀（8）；
调节后的气体进入空气分离模块（16），产生富氮气体及富氧气体；所述富氮气体在第二电动压力调节阀（17）或第二手动压力调节阀（18）中进行压力调节，依次流过第二流量传感器（19）、第一氧浓度传感器（20）、第二温度传感器（21）、第二压力传感器（22）、第一阻火器（26）后，流入油箱（24）进行冲洗惰化，油箱中多余气体流经第二阻火器（25）后排至机外；
发动机引气其二股流经第四控制阀（36）后，首先在初级换热器（37）热侧通道中被冲压空气冷却，然后进入用涡轮（40）驱动的压气机（38）中升压，在次级换热器（39）中被冲压空气再次冷却后流入涡轮（40）进行膨胀降温；低温低压的气体依次流经第四氧气浓度传感器（41）、第五温度传感器（42）、第四压力传感器（43）、第四流量传感器（44）、第五控制阀（45）、混合阀（35）其一入口；
空气分离模块（16）产生的富氧气体在引射泵（29）抽吸作用下，依次流过第三氧气浓度传感器（30）、第四温度传感器（31）、第三压力传感器（32）、第三流量传感器（33）、第三控制阀（34），与来自环控系统的低温空气在混合阀（35）中混合，然后送至座舱供司乘人员呼吸使用；
第三氧气浓度传感器（30）、第四温度传感器（31）、第三压力传感器（32）、第三流量传感器（33）、第四氧气浓度传感器（41）、第五温度传感器（42）、第四压力传感器（43）、第四流量传感器（44）将采集的信号传输到所述自动控制器（46），自动控制器（46）通过调节第三控制阀（34）、第五控制阀（45）的开度来调节流入座舱混合气体的温度、压力。
飞机膜制氮油箱惰化与座舱环境控制的耦合系统及方法
技术领域
背景技术
发明内容
所述的空气分离模块的富氮气体出口分别并联连接第二电动压力调节阀、第二手动压力调节阀，所述的第二电动压力调节阀、第二手动压力调节阀的出口后依次连接第二流量传感器、第一氧浓度传感器、第二温度传感器、第二压力传感器、第一阻火器、油箱、第二阻火器，第二阻火器的出口端将废气排至机外；油箱上方分别设置有碳氢化合物浓度传感器、第二氧气浓度传感器、第三温度传感器；
所述的空气分离模块的富氧气体出口依次连接引射泵、第三氧气浓度传感器、第四温度传感器、第三压力传感器、第三流量传感器、第三控制阀、混合阀；
所述的发动机引气的其二股流通道后通过第四控制阀依次连接初级换热器、压气机、次级换热器、涡轮、第四氧气浓度传感器、第五温度传感器、第四压力传感器、第四流量传感器、第五控制阀；所述的第五控制阀连接至混合阀的另一入口，上述的系统形成耦合系统。
发动机引气其一股流经第一控制阀后进入系统，先在过滤器、干燥机中进行过滤、干燥处理，然后分别在加热器、湿度调节器中进行调温、调湿，在臭氧转换器中将臭氧除去，流过第二控制阀，在第一电动压力调节阀或第一手动压力调节阀中进行压力调节；所述第一压力传感器、第一温度传感器、第一流量传感器、湿度传感器、臭氧浓度传感器、颗粒度检测仪分别测得分离膜前气体的压力、温度、流量、湿度、臭氧浓度、颗粒度等参数并将信号传输到所述自动控制器，自动控制器分别输出反馈信号给加热器、湿度调节器、臭氧转换器、第二控制阀、第一电动压力调节阀；
调节后的气体进入空气分离模块，产生富氮气体及富氧气体；所述富氮气体在第二电动压力调节阀或第二手动压力调节阀中进行压力调节，依次流过第二流量传感器、第一氧浓度传感器、第二温度传感器、第二压力传感器、第一阻火器后，流入油箱进行冲洗惰化，油箱中多余气体流经第二阻火器后排至机外；
发动机引气其二股流经第四控制阀后，首先在初级换热器热侧通道中被冲压空气冷却，然后进入用涡轮驱动的压气机中升压，在次级换热器中被冲压空气再次冷却后流入涡轮进行膨胀降温；低温低压的气体依次流经第四氧气浓度传感器、第五温度传感器、第四压力传感器、第四流量传感器、第五控制阀、混合阀其一入口；
空气分离模块产生的富氧气体在引射泵抽吸作用下，依次流过第三氧气浓度传感器、第四温度传感器、第三压力传感器、第三流量传感器、第三控制阀，与来自环控系统的低温空气在混合阀中混合，然后送至座舱供司乘人员呼吸使用；
第三氧气浓度传感器、第四温度传感器、第三压力传感器、第三流量传感器、第四氧气浓度传感器、第五温度传感器、第四压力传感器、第四流量传感器将采集的信号传输到所述自动控制器，自动控制器通过调节第三控制阀、第五控制阀的开度来调节流入座舱混合气体的温度、压力。
2）本发明的系统有效减少了座舱环控系统的发动机引气量，降低了燃油代偿损失；增加座舱氧浓度水平，有利于提升座舱压力高度、减轻座舱结构重量；降低了膜制氮装置排气压力，增加分离膜内外压差，提高膜装置分离效率。
附图说明
24-油箱，25-第二阻火器，26-碳氢化合物浓度传感器，27-第二氧气浓度传感器，28-第三温度传感器，29-引射泵，30-第三氧气浓度传感器，31-第四温度传感器，32-第三压力传感器，
33-第三流量传感器，34-第三控制阀，35-混合阀，36-第四控制阀，37-初级换热器，38-压气机，39-次级换热器，40-涡轮，41-第四氧气浓度传感器，42-第五温度传感器，43-第四压力传感器，44-第四流量传感器，45-第五控制阀，46-自动控制器。
具体实施方式
28、引射泵29、第三氧气浓度传感器30、第四温度传感器31、第三压力传感器32、第三流量传感器33、第三控制阀34、混合阀35、第四控制阀36、初级换热器37、压气机38、次级换热器39、涡轮40、第四氧气浓度传感器41、第五温度传感器42、第四压力传感器43、第四流量传感器
44、第五控制阀45、自动控制器46。
33、第三控制阀34、混合阀35其一入口；所述第四控制阀36通过管道依次连接有初级换热器
37热侧通道、压气机38、次级换热器39热侧通道、涡轮40、第四氧气浓度传感器41、第五温度传感器42、第四压力传感器43、第四流量传感器44、第五控制阀45、混合阀35其二入口；
所述涡轮40通过轴与压气机38连接；冲压空气通过管道依次流经次级换热器39冷侧通道、初级换热器37冷侧通道排至机外；所述混合阀35出口气体送至座舱。
30、第四温度传感器31、第三压力传感器32、第三流量传感器33、第四氧气浓度传感器41、第五温度传感器42、第四压力传感器43、第四流量传感器44通过电缆并联并与所述自动控制器46电流输入端连接；所述自动控制器46电流输出端通过电缆分别与第一控制阀1、加热器
4、湿度调节器5、臭氧转换器6、第二控制阀7、第一电动压力调节阀8、第二电动压力调节阀
17、引射泵29、第三控制阀34、第四控制阀36、第五控制阀45电流输入端连接。
所述发动机引气其一股流经第一控制阀1后进入系统，先在过滤器2、干燥机3中进行过滤、干燥处理，然后分别在加热器4、湿度调节器5中进行调温、调湿，在臭氧转换器6中将臭氧除去，流过第二控制阀7，在第一电动压力调节阀8或第一手动压力调节阀9中进行压力调节；所述第一压力传感器10、第一温度传感器11、第一流量传感器12、湿度传感器13、臭氧浓度传感器14、颗粒度检测仪15分别测得分离膜前气体的压力、温度、流量、湿度、臭氧浓度、颗粒度等参数并将信号传输到所述自动控制器46，自动控制器46分别输出反馈信号给加热器4、湿度调节器5、臭氧转换器6、第二控制阀7、第一电动压力调节阀8；
调节后的气体进入空气分离模块16，产生富氮气体及富氧气体；所述富氮气体在第二电动压力调节阀17或第二手动压力调节阀18中进行压力调节，依次流过第二流量传感器
19、第一氧浓度传感器20、第二温度传感器21、第二压力传感器22、第一阻火器26后，流入油箱24进行冲洗惰化，油箱中多余气体流经第二阻火器25后排至机外；
所述发动机引气其二股流经第四控制阀36后，首先在初级换热器37热侧通道中被冲压空气冷却，然后进入用涡轮40驱动的压气机38中升压，在次级换热器39中被冲压空气再次冷却后流入涡轮40进行膨胀降温；低温低压的气体依次流经第四氧气浓度传感器41、第五温度传感器42、第四压力传感器43、第四流量传感器44、第五控制阀45、混合阀35其一入口；
空气分离模块16产生的富氧气体在引射泵29抽吸作用下，依次流过第三氧气浓度传感器30、第四温度传感器31、第三压力传感器32、第三流量传感器33、第三控制阀34，与来自环控系统的低温空气在混合阀35中混合，然后送至座舱供司乘人员呼吸使用；
所述第三氧气浓度传感器30、第四温度传感器31、第三压力传感器32、第三流量传感器
33、第四氧气浓度传感器41、第五温度传感器42、第四压力传感器43、第四流量传感器44将采集的信号传输到所述自动控制器46，自动控制器46通过调节第三控制阀34、第五控制阀
45的开度来调节流入座舱混合气体的温度、压力。
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