使用膜的航空器燃料罐可燃性降低方法和系統以及空氣分離方法
【技術領域】
[0001]實施方式涉及使用膜降低航空器燃料罐中可燃性的方法和系統，以及使用膜的空氣分離方法。
【背景技術】
[0002]存在各種目的在于降低航空器燃料罐中可燃性的已知系統。這種系統可由許多包括但不限于機載惰性氣體產生系統(OBIGGS)、氮產生系統(NGS)、可燃性降低系統(FRS)、燃料罐惰性系統(FTIS)等的命名而為人所知。但是，系統之間的共性涉及通過使惰性氣體進料至燃料罐中減少燃料罐罐空的氧含量。通常，系統產生富含氮的空氣(NEA)，用作惰性氣體。具有更低百分比氧的空氣是較不可燃的。
[0003]用于產生富含氮的空氣的惰性系統可以依靠來自媒介的變壓吸附和解吸附作為分離機制或通過聚合物膜的擴散作為另一分離機制，以去除氧。在具有聚合物中空纖維膜的系統中，壓縮空氣進入聚合物中空纖維的孔并且氧滲透通過聚合物中空纖維壁。收集氧滲透物并且向機外排出。剩余的富含氮的滯留物流經孔并且在空氣分離模塊產品氣體出口處收集，用于分布至航空器燃料罐。不幸地，空氣分離模塊的使用壽命和系統操作條件可能受在氣體分離模塊的構造中使用的聚合物的限制。因此，期望增加空氣分離模塊的可靠性。
【發明內容】
[0004]在實施方式中，航空器燃料罐可燃性降低方法包括將加壓的空氣進料至包含膜的過濾器中，使膜接觸供氣，使來自供氣的氧和氮滲透通過膜，和從過濾器產生過濾的空氣。加壓的空氣中的污染物包括包含六個或更多個碳原子的烴。由于膜去除任何包含六個或更多個碳原子的烴以產生按重量/重量計(ppm w/w)百萬分之0.001或更少的總數，從過濾器產生過濾的空氣。方法包括使過濾的空氣進料至空氣分離模塊中和從空氣分離模塊產生富含氮的空氣。將富含氮的空氣進料至航空器機載的燃料罐。
[0005]在另一實施方式中，空氣分離方法包括將加壓的空氣進料至包含中空纖維膜的過濾器中，使中空纖維膜接觸供氣，使來自供氣的氧和氮滲透通過膜，和從過濾器產生過濾的空氣。加壓的空氣中的污染物包括包含六個或更多個碳原子的烴。中空纖維膜展示抵抗由于暴露于烴而降解的特性。由于膜去除包含六個或更多個碳原子的烴，從過濾器產生過濾的空氣。此外，過濾器展示小于5psi的跨過膜的壓降。方法包括使過濾的空氣進料至包含中空纖維膜的空氣分離模塊和從空氣分離模塊產生富含氮的空氣。ASM中空纖維膜展示對由于暴露于包含六個或更多個碳原子的烴而降解的易感性。
[0006]在進一步實施方式中，航空器燃料罐可燃性降低系統包括空氣源；過濾器，其配置為接收來自空氣源的供氣；和過濾器中的膜。膜被配置為使來自供氣的氧和氮以跨過膜小于5psi的壓降滲透通過膜和由于膜去除包含六個或更多個碳原子的烴，從過濾器產生過濾的空氣。系統包括空氣分離模塊，其配置為從過濾器接收過濾的空氣和從空氣分離模塊產生富含氮的空氣。航空器機載的燃料罐配置為接收富含氮的空氣。
[0007]已經討論的特征、功能和優勢可以獨立地在各種實施方式中實現或可以在仍其他實施方式中結合，其進一步細節可以參考以下描述和附圖可見。
[0008]此外，本公開內容包括根據以下條款的實施方式:
[0009]條款1.航空器燃料罐可燃性降低方法，其包括:
[0010]將加壓的空氣進料至包含膜的過濾器，加壓的空氣中的污染物包括包含六個或更多個碳原子的烴；
[0011]使膜接觸供氣，使來自供氣的氧和氮滲透通過膜，和由于膜去除任何包含六個或更多個碳原子的徑，以產生0.0Olppm w/w或更少的總數，從過濾器產生過濾的空氣；
[0012]使過濾的空氣進料至空氣分離模塊(ASM)和從空氣分離模塊產生富含氮的空氣；和
[0013]使富含氮的空氣進料至航空器機載的燃料罐。
[0014]條款2.條款I所述的方法，其中過濾器展示小于5鎊/英寸2 (psi)的跨過膜的壓降。
[0015]條款3.條款I所述的方法，其中膜展示抵抗由于暴露于包含六個或更多個碳原子的烴而降解的特性。
[0016]條款4.條款I所述的方法，其中膜包括中空纖維膜。
[0017]條款5.條款I所述的方法，其中ASM包括中空纖維膜。
[0018]條款6.條款5所述的方法，其中ASM中空纖維膜展示對由于暴露于包含六個或更多個碳原子的烴而降解的易感性。
[0019]條款7.條款I所述的方法，進一步包括操作在包含膜的過濾器的上游缺少膜的顆粒過濾器。
[0020]條款8.空氣分離方法，其包括:
[0021]將加壓的空氣進料至包含中空纖維膜的過濾器，加壓的空氣中的污染物包括包含六個或更多個碳原子的烴，和中空纖維膜展示抵抗由于暴露于烴而降解的特性；
[0022]使中空纖維膜接觸供氣，使來自供氣的氧和氮滲透通過膜，和由于膜去除包含六個或更多個碳原子的烴，從過濾器產生過濾的空氣，過濾器展示小于5磅/英寸2 (psi)的跨過膜的壓降；和
[0023]使過濾的空氣進料至包含中空纖維膜的空氣分離模塊(ASM)和從空氣分離模塊產生富含氮的空氣，ASM中空纖維膜展示對由于暴露于包含六個或更多個碳原子的烴而降解的易感性。
[0024]條款9.條款8所述的方法，其中過濾器膜去除任何包含六個或更多個碳原子的徑，以產生0.0Olppm w/w或更少的總數。
[0025]條款10.條款8所述的方法，進一步包括使用富含氮的空氣降低航空器燃料罐可燃性。
[0026]條款11.航空器燃料罐可燃性降低系統，其包括:
[0027]空氣源；
[0028]過濾器，其配置為接收來自空氣源的供氣；
[0029]過濾器中的膜，所述膜被配置為使來自供氣的氧和氮以跨過膜小于5鎊/英寸2(psi)的壓降滲透通過膜，和由于膜去除包含六個或更多個碳原子的烴，從過濾器產生過濾的空氣；
[0030]空氣分離模塊(ASM)，其配置為從過濾器接收過濾的空氣和從空氣分離模塊產生富含氮的空氣；和
[0031]航空器機載的燃料罐，并且被配置為接收富含氮的空氣。
[0032]條款12.條款11所述的系統，其中空氣源被配置為提供加壓的空氣。
[0033]條款13.條款11所述的系統，其中膜被配置為去除任何包含六個或更多個碳原子的徑，以產生0.0Olppm w/w或更少的總數。
[0034]條款14.條款11所述的系統，其中膜展示抵抗由于暴露于包含六個或更多個碳原子的烴而降解的特性。
[0035]條款15.條款11所述的系統，其中膜包括中空纖維膜。
[0036]條款16.條款11所述的系統，其中ASM包括中空纖維膜。
[0037]條款17.條款16所述的系統，其中ASM中空纖維膜展示對由于暴露于包含六個或更多個碳原子的烴而降解的易感性。
[0038]條款18.條款11所述的系統，進一步包括在包含膜的過濾器的上游缺少膜的顆粒過濾器。
【附圖說明】
[0039]下面參考下述附圖描述一些實施方式。
[0040]圖1-3顯示根據數個實施方式的燃料罐可燃性降低系統的圖。
[0041]發明詳述
[0042]已知的航空器燃料罐可燃性降低系統包括加壓空氣源；配置為從加壓空氣源接收供氣的空氣分離模塊(ASM);和配置為從空氣分離模塊接收富含氮的空氣的航空器機載的燃料罐。仔細觀察和評估已經顯示航空器上可用的已知的加壓空氣源一一比如發動機放氣--可被各種尺寸的各種氣體(包括烴氣體)和液體或固體氣溶膠污染。也可存在較大的顆粒。更具體地，已經證明發動機放氣包含來自噴氣燃料的殘留物和降解產物、發動機潤滑油、液壓流體、除冰劑和在大氣中、在地面上及高空中存在的其他污染物。主要的污染物是僅僅包含氫和碳的烴，但是可存在其他烴和其他污染物，比如醛、酮、酸和其他氣體。一般而言，氣體分離膜非常容易受大的烴分子影響，其降解產物進一步顯示包含六個或更多個碳原子。
[0043]已知用于航空航天的空氣分離模塊(ASM)包含中空纖維膜，其使氧相比氮優先滲透通過膜。不滲透的分子被保留(滯留物)并且稱為富含氮的空氣。但是，在操作環境中，ASM由于污染和由于纖維的自然松弛展示性能下降。在一些情況下