[发明专利]气体分离模块和形成气体分离模块的方法

说明书

技术领域

本文献涉及用于形成气体分离模块的方法和气体分离模块，包括飞机燃油箱可燃性降低系统中的模块。

背景技术

已知的空气分离模块(ASM)在飞机燃油箱可燃性降低系统中。所述ASM从空气中移除一些氧气以生成富氮空气(NEA)，富氮空气然后流动到燃油箱气隙(在燃油箱中的经常包含蒸发的燃油(例如，燃油蒸汽)的区域)。所述NEA可以降低燃油箱气隙的可燃性。联邦航空管理局(FAA)条例要求新的和正在服务的运输机包括用于增强飞机燃油箱安全性的系统。不幸地是，ASM具有可被降低的分离效率或在ASM中部件的故障、要求维修或替换并且引起对应的飞机停工而限制的使用寿命。因此，希望增强空气分离模块的可靠性。

发明内容

气体分离模块包括具有至少一个入口端和多个出口端的外壳、以及在外壳内的多个中空纤维膜。单个的纤维具有加料端和产物端，与在加料端和产物端之间的保留物内侧和渗透物外侧。模块包括在外壳内的加料管板，加料管板紧固纤维的加料端并且将至少一个入口端和纤维的渗透侧隔离。加料管板包括基体(matrix)和至少一个管片接头。基体封装纤维的加料端。管片接头包含与基体不同的顺从性材料(compliance material)并且将加料管板多个管片彼此分离。

气体分离模块形成方法包括定位与至少一个管板管片接头相关联的中空纤维膜材料、应用基体至纤维材料和管片接头、以及固化基体。管片接头包含与基体不同的顺从性材料。方法包括形成由固化的基体和管片接头制成的加料管板以及形成由纤维材料制成的多个中空纤维膜。单个的纤维具有加料端和产物端，固化的基体封装纤维的加料端，加料管板紧固纤维的加料端，并且管片接头将加料管板的多个管片彼此分离。

已经论述的特征、功能以及优点可以以各种实施方式独立地实现，或者还可以与其他实施方式进行结合来实现，其更多细节可参考以下描述和附图而看到。

附图说明

参考其后的附图做出以下的描述。

图1、图2和图5分别是用于气体分离模块的元件的顶视图、侧视图和截面图。

图3、图4和图6分别是用于气体分离模块的另一个元件的顶视图、侧视图和截面图。

图7和图8分别是用于气体分离模块的又一元件的顶视图和侧视图。

图9是用于气体分离元件的管片接头的截面图并且图10是该管片接头的分解图。

图11和图12分别是气体分离模块的等距视图和近摄图。

图13示出了燃油箱可燃性降低系统。

图14是用于具有在纤维层之间的遮蔽物的气体分离模块的元件的顶视图。

图15是被随同基体膜缠绕到管片接头和支撑件的中空纤维膜材料的截面图，并且图16是在固化并且加工以打开纤维端后的图15所示的后续阶段处的侧视图。

图17是用于在基体应用处理期间将径向压力施加于管板的圆柱形气体分离元件的夹具的顶视图。

图18是用于在基体应用处理期间将横向压力施加于管板的在截面图中示出的矩形气体分离元件的夹具的侧视图。

具体实施方式

一些已知的气体分离模块使用中空纤维膜(HFM)。中空纤维膜可以包括有渗透性、多孔材料的纤维壁，多孔材料支撑在气体分离处理中提供分离性的在其上的薄膜。在气体分离模块的操作期间，原料气进入纤维的加料端，所选择的气体通过纤维壁扩散以产生渗透物。被保留的气体继续沿着中空纤维到达产物端，并且作为保留物结束。中空纤维膜的两端可以利用树脂灌装以紧固纤维。灌装树脂紧固纤维端在每个末端形成管板，以将原料气和保留物与渗透物分离。纤维和管板的结合形成一种可以插入外壳以形成模块的元件。可以将该元件称为“套筒(cartridge)”并且将该外壳称为“筒(canister)”。然而，在本文中，“元件”和“外壳”的含义不限于“套筒”和“筒”的各自通常含义。一般地，灌装的树脂形成以圆周围绕安装于管形外壳的各自纤维端的插塞。即使这样，本文中的结构包括用于管板的额外几何结构。

对于使用气体分离模块的一些应用，诸如燃油箱可燃性降低系统，可以在提升的温度下提供原料气。对于空气中氧气的分离、以及对于其他气体对，利用原料气提高温度可以提高分离效率。有益地，现成的气体源可以提供加热的气体，以作为无关处理的副产物。在飞机中，发动机引气是提供空气分离模块的原料气的已知来源并且经常在160°F至300°F的温度下到达空气分离模块。