空氣分離裝置、惰化裝置和包括這種裝置的飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種空氣分離裝置，以及一種惰化裝置和包括這種裝置的飛行器。
[0002] 更具體地，本發(fā)明涉及一種空氣分離裝置，其包括具有大體圓筒形形狀的外殼，該 外殼容納包括過濾元件，該過濾元件包括形成膜的中空長圓形纖維的束，所述纖維的縱向 軸線與圓筒形外殼的縱向軸線平行，所述外殼在第一端部處包括空氣的入口孔且在第二端 部包括凈化后的氣體的出口孔，所述裝置包括用于將纖維保持在所述外殼中的單元。
【背景技術(shù)】
[0003] 借助于中空纖維膜來從空氣過濾氣體是工業(yè)且尤其是航空領(lǐng)域中普遍使用的方 法。此技術(shù)包括收集從壓縮機/多個壓縮機或發(fā)動機/多個發(fā)動機獲得的空氣并使其在分離 系統(tǒng)中循環(huán)，所述分離系統(tǒng)包含僅容許一種化學(xué)類型的分子(例如氧氣）"通過"的選擇性滲 透膜。通過以密閉方式分隔此系統(tǒng)，可以在首先出口回收少氧的空氣一一其中的氮因此非 常濃一一然后次回收富氧的空氣。富氮的空氣可用于例如使燃料箱惰化，而富氧的空氣可 單純地被排出到大氣中。
[0004] 空氣分離系統(tǒng)通常包括外殼，該外殼包括在一個端部處通過基部(其被焊接、膠粘 或螺接)封閉且在另一端部處由蓋部(其通常借助于凸緣螺紋連接或組裝)封閉的金屬圓筒 (已知為封套）。蓋部由允許空氣進(jìn)入的入口孔貫穿，而基部由容許將富氮的氣體在系統(tǒng)的 出口處收集的出口孔貫穿。另一出口設(shè)置為用于分離后的氣體(氧氣）。圓筒形封套例如可 設(shè)置有與圓筒的軸線垂直的孔，從而容許排出由系統(tǒng)過濾的氧氣。
[0005] 入口孔和出口孔的幾何形狀可具有不同性質(zhì)和形狀。
[0006]布置在外殼內(nèi)的過濾元件一般由以非常大的數(shù)量存在的中空聚合物纖維束構(gòu)成。 纖維的縱向軸線與外殼的圓筒的縱向軸線對齊。
[0007] 在這些纖維的端部處可以設(shè)置鑄造并再加工的熱固性材料，熱固性材料理想而言 為環(huán)氧樹脂。這些剛性材料端部容許纖維的機械保持，并與〇形環(huán)密封件系統(tǒng)協(xié)作以維持系 統(tǒng)的不同腔室之間的密封。
[0008] 文獻(xiàn)US7717983B2記載了一種用于由錐體組成的束的軸向保持的單元，所述錐體 兩側(cè)在于膜的外表面的兩側(cè)存在的中空圓筒中對中。。
[0009] 然而，這種布置產(chǎn)生裝置的組件的剛性，并且在系統(tǒng)的某些操作階段期間在膜中 產(chǎn)生有害的應(yīng)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的一個目的是消除現(xiàn)有技術(shù)的一些或全部上述缺點。
[0011]為此，根據(jù)本發(fā)明的裝置一一其此外還符合在前面的序言中提供的一般定義一一 的特征主要在于，保持單元包括布置在外殼內(nèi)的至少一個彈簧單元，所述彈簧單元在由外 殼形成的止擋部與纖維束的縱向端部之間被壓縮，以便確保纖維束的縱向保持，同時容許 其膨脹或收縮。
[0012] 此類型的裝置容許膜束的保持和簡單組裝。
[0013] 此外，根據(jù)這種布置，在系統(tǒng)的工作和儲存階段期間容許膜的膨脹和收縮(溫度例 如在-50 °C與70 °C之間變化）。
[0014] 此外，本發(fā)明的實施例可包括以下特征中的一個或多個：
[0015] -保持單元包括至少一個彈簧，例如彈性墊圈；
[0016] -保持單元包括波形墊圈類型的彈性墊圈；
[0017]-保持單元包括多個彈性墊圈；
[0018] -保持單元包括在由外殼形成的止擋部與纖維束的縱向端部之間在外殼的同一側(cè) 堆疊的多個彈性墊圈(6);
[0019] -保持單元包括多個彈性墊圈，其中兩個墊圈分別布置在外殼的兩個端部處，即至 少第一彈性墊圈布置在由外殼形成的第一止擋部與纖維束的第一縱向端部之間，而至少第 二彈性墊圈布置在由外殼形成的第二止擋部與纖維束的第二縱向端部之間；
[0020] -保持單元包括與至少一個彈性墊圈相關(guān)聯(lián)的平坦支承墊圈，所述平坦支承墊圈 布置在彈性墊圈與纖維束的端部之間，即支承墊圈與纖維束的端部接觸；
[0021] -所述至少一個彈性墊圈與平坦支承墊圈接觸；
[0022] _外殼包括互相組裝并分別形成外殼的基部和蓋部的兩個端部；
[0023] -所述裝置包括在纖維束周圍布置在外殼中的圓筒形的中央套筒。
[0024] 此外，當(dāng)膜的端部與剛性(環(huán)氧樹脂或其它)端部一體時，該類型的布置限制這些 剛性端部(僅環(huán)氧樹脂和嵌入在環(huán)氧樹脂中的纖維)上的剪切力。
[0025] 本發(fā)明還涉及一種用于飛行器燃料箱的惰化裝置，該惰化裝置包括根據(jù)上述或下 述特征的任一項的分離裝置，其中中空纖維束屬于具有選擇性的氧吸附的類型。
[0026] 本發(fā)明還涉及一種包括此類型的惰化裝置的飛行器。
[0027] 本發(fā)明還可涉及包括上述或下述特征的任意組合的任何替代裝置或方法。
【附圖說明】
[0028] 其它特定特征和優(yōu)點將根據(jù)閱讀以下參照附圖提供的說明變得顯而易見，在附圖 中：
[0029] -圖1表示示出了根據(jù)本發(fā)明的分離裝置的第一實施例的示意性的局部剖視圖； [0030]-圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的可用于分離裝置中的彈性單元或彈簧的示例的半剖正 視圖；
[0031] -圖3表示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的分離裝置的端部的局部剖視示意圖；
[0032] -圖4表示用于圖3中的裝置的保持單元的示例的剖視立體圖。
【具體實施方式】
[0033] 圖1中表示的空氣分離裝置包括具有大體圓筒形狀的外殼1、2,該外殼容納包括形 成膜的中空長圓形纖維束3的過濾元件。例如，這些膜是由"MEDAL"公司銷售的膜。
[0034] 如圖1所示，外殼可由互相組裝并分別形成圓筒形外殼的基部和蓋部的兩個端部 1、2構(gòu)成。
[0035] -個或兩個端部1、2可界定出外殼的圓筒形中央部分。此外，可以設(shè)置圓筒形的中 央芯部7(其例如由金屬制成）。該圓筒形的中央芯部7可與兩個端部1、2中的至少一個連接。 圓筒的中心縱向軸線在圖1中示出。
[0036]纖維束3的縱向軸線與圓筒形外殼1、2的縱向軸線平行（即與圓筒形部分的母線平 行）。通常，外殼1、2在一個端部處包括空氣的入口孔4,在第二端部處包括凈化后的（富氮 的)氣體的出口 5。出于簡化的目的，過濾后的氣體(氧氣)排出孔未在圖中示出。
[0037] 根據(jù)一個有利特征，所述裝置包括由諸如彈性墊圈6的彈簧構(gòu)成的用于將纖維束3 縱向保持在外殼1、2中的單元。彈性墊圈6布置在外殼1、2的內(nèi)部并在由外殼1、2形成的止擋 部12與纖維束3的一端之間被壓縮。通過這種方式，墊圈6確保纖維束3在外殼1、2中的彈性 軸向保持。換言之，彈性墊圈6容許纖維束3在外殼中的膨脹或收縮(尤其是根據(jù)使用溫度。 彈性墊圈6的外徑優(yōu)選對應(yīng)于外殼1、2的內(nèi)徑）。
[0038] 彈性墊圈6因而使得可以吸收軸向壓縮力，同時允許纖維的圓筒根據(jù)溫度的變換 縱向地自由膨脹和收縮。
[0039] 彈性墊圈6優(yōu)選是如在圖2中所示的波形彈性墊圈。由彈性墊圈6形成的環(huán)的一個 面被支承在外殼(或固定在外殼中的元件）中，而墊圈6的另一個面被支承在纖維束3的一端 上。
[0040] 應(yīng)理解，可以設(shè)想任意其它類型的彈性單元如墊圈或彈簧，例如形成根據(jù)橫截面 起伏的多個突起（lobe)的（金屬或其它的）壓縮彈簧。例如，彈簧單元可包括由B0RELLY公司