WO2006087486A1 - Systeme d'inertage de compartiment de vehicule automoteur, notamment aeronef - Google Patents

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Stéphane Lessi
Olivier Vandroux
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D37/00—Arrangements in connection with fuel supply for power plant
    • B64D37/32—Safety measures not otherwise provided for, e.g. preventing explosive conditions

Definitions

  • the present invention relates to systems for inerting compartments of self-propelled vehicles, of the type comprising, between an inlet end connectable to a source of compressed air of the vehicle and at least one outlet connectable to the compartment to be interfered with, at least one device separation of gas from the air.
  • VOC Anglo-Saxon
  • the object of the present invention is to propose an inerting system of the type defined above making it possible, by respecting the weight and bulk parameters required for on-board equipment, to adequately filter the pollutants present in the surrounding air, in particular the pollutants in the vapor phase, and thus considerably increase the service life of the inerting system.
  • the inerting system comprises, between the compressed air inlet end and the air gas separation device, a filtering device comprising at least one catalytic section for the decomposition of pollutants, especially organic, possibly present in the vapor phase in compressed air.
  • the catalytic section comprises a honeycomb structure supporting at least one layer of a catalytic precious metal
  • the system comprises, between the filter device and the separation device, a device for cooling the filtered compressed air the filtering device further comprises at least one particulate filtering section, typically HEPA (High Efficiency Particle Arrest)
  • the filtering device comprises means for heating the catalytic section;
  • the separation device is of the polymer membrane type;
  • the inerter compartment is a fuel tank
  • the vehicle is an aircraft
  • FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of an aircraft fuel tank inerting system according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic view partially in section of a filtering device used in the inerting system according to the invention.
  • an inerting system in the particular embodiment represented in FIG. 1, relating to the inerting of a fuel tank 1 of an aircraft, civil or military (not shown), to an inerting system according to the invention comprises a line for producing an oxygen-depleted gas mixture between an inlet end 2 connected to a compression stage of a turbo machine 3 for propelling the aircraft, and an impure nitrogen outlet end 4 opening into the gas head of the aircraft; tank 1.
  • the line comprises, from upstream to downstream, a filtering device 5, a flow control solenoid valve 6, heat exchanger / cooler 7 and a device 8 for separating gas constituents from the air, typically consisting of beams of polymeric fibers capable of separating nitrogen from oxygen in the air and providing in the outlet 4 a gaseous mixture with a very low oxygen content.
  • the separation device 8 further comprises an outlet 9 of gaseous mixture enriched in oxygen discharged into the surrounding atmosphere or operated in air conditioning or combustion systems.
  • the inerting system furthermore comprises a central electronic control unit 10 operatively connected to the solenoid valve 6 at the exchanger 7 and to a residual oxygen content sensor 11 in the outlet end 4.
  • the filtering device 5 comprises a catalytic section 51 comprising at least one catalytic precious metal, typically platinum, optionally palladium or rhodium, deposited on a porous and / or honeycombed metal support, by example of a honeycomb type, in order to carry out the hot decomposition of the VOCs into carbon dioxide and water.
  • the filtering device 5 further comprises at least one, advantageously two HEPA filtering sections 52, 53, advantageously of the pleated glass fiber felt type in order to stop the particles upstream and downstream of the catalysis section 51.
  • the device according to the invention advantageously takes advantage of the relatively high compressed air temperatures (generally available between 18O 0 C and 250 0 C), at the output of the stage of compression of the turbo machine 3 which promotes the activity of the catalyst and the conversion efficiency of pollutants.
  • an additional heating device 54 electric or of the hot gas exchanger type, coming from the turbo machine, associated with the catalytic section, in this embodiment. last, as shown, or around, in a heating sleeve.

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Abstract

Le système d'inertage de compartiment de véhicule, typiquement de réservoir (1) de carburant d'alimentation de turbo machine (3) d'un aéronef, comprend, entre la source d'air comprimé (3) et le dispositif de séparation de gaz de l'air (8), typiquement à membranes polymères, un dispositif de filtrage (5) comprenant au moins une section de catalyse (51) pour la décomposition à chaud de polluants éventuellement présents en phase vapeur dans l'air comprimé et au moins une section (52, 53) de filtrage HEPA. Application notamment à l'inertage de réservoir de carburant pour aéronef civil ou militaire.

Description

SYSTEME D'INERTAGE DE COMPARTIMENT DE VEHICULE AUTOMOTEUR, NOTAMMENT AERONEF
La présente invention concerne les systèmes d'inertage de compartiments de véhicules automoteurs, du type comprenant, entre une extrémité d'entrée connectable à une source d'air comprimé du véhicule et au moins une sortie connectable au compartiment à inerter, au moins un dispositif de séparation de gaz de l'air.
Les véhicules automoteurs, notamment les automobiles et les aéronefs, sont fréquemment exploités dans des environnements particulièrement pollués, l'atmosphère environnante étant riche en particules et en composés organiques volatils désignés le plus fréquemment sous l'appellation anglo-saxonne VOC
(Volatile Organic Compounds). Or, les dispositifs de séparation de gaz de l'air en général, et les dispositifs embarqués en particulier, notamment les dispositifs à membrane de perméation, sont sensibles également à ces polluants qui en réduisent rapidement l'efficacité et / ou la durée de vie.
La présente invention a pour objet de proposer un système d'inertage du type défini plus haut permettant, en respectant les paramètres de poids et d'encombrement requis pour les matériels embarqués, de filtrer de façon adéquate les polluants présents dans l'air environnant, en particulier les polluants en phase vapeur, et donc d'augmenter considérablement la durée de vie du système d'inertage.
Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, le système d'inertage comprend, entre l'extrémité d'entrée d'air comprimé et le dispositif de séparation de gaz de l'air, un dispositif de filtrage comprenant au moins une section de catalyse pour la décomposition des polluants, notamment organiques, éventuellement présents en phase vapeur dans l'air comprimé.
Selon d'autres caractéristiques particulières de l'invention :
- la section de catalyse comprend une structure alvéolaire supportant au moins une couche d'un métal précieux catalytique
- le système comprend, entre le dispositif de filtrage et le dispositif de séparation, un dispositif refroidisseur de l'air comprimé filtré - le dispositif de filtrage comporte en outre au moins une section de filtrage particulaire, typiquement HEPA (High Efficiency Particule Arrest)
- le dispositif de filtrage comporte des moyens de chauffage de la section de catalyse - le dispositif de séparation est du type à membrane polymère
- le compartiment à inerter est un réservoir de carburant ; et
- le véhicule est un aéronef
L'invention concerne également un aéronef pourvu d'un tel système d'inertage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un système d'inertage de réservoir de carburant d'aéronef selon l'invention ; et - la figure 2 est une vue schématique partiellement en coupe d'un dispositif de filtrage utilisé dans le système d'inertage selon l'invention.
Dans le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 1 , relatif à l'inertage d'un réservoir 1 de carburant d'un aéronef, civil ou militaire (non représenté), à un système d'inertage selon l'invention comprend une ligne de production de mélange gazeux appauvri en oxygène entre une extrémité d'entrée 2 reliée à un étage de compression d'une turbo machine 3 de propulsion de l'aéronef, et une extrémité de sortie 4 d'azote impur débouchant dans le ciel gazeux du réservoir 1.
La ligne comprend, d'amont en aval, un dispositif de filtrage 5, une électrovanne de réglage de débit 6, échangeur de chaleur / refroidisseur 7 et un dispositif 8 de séparation de constituants de gaz de l'air, typiquement constitué de faisceaux de fibres polymères capables de séparer l'azote de l'oxygène de l'air et fournissant dans la sortie 4 un mélange gazeux très appauvri en oxygène. Le dispositif de séparation 8 comporte en outre une sortie 9 de mélange gazeux enrichi en oxygène rejeté dans l'atmosphère environnante ou exploité dans des systèmes de conditionnement d'air ou de combustion. Le système d'inertage comporte en outre une unité électronique centrale de contrôle 10 reliée fonctionπellement à l'électrovanne 6 à l'échangeur 7 et à un capteur 11 de teneur en oxygène résiduaire dans l'extrémité de sortie 4.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif de filtrage 5 comporte une section 51 de catalyse comprenant un moins un métal précieux catalytique, typiquement du platine, éventuellement du palladium ou du rhodium, déposé sur un support métallique poreux et/ou alvéolé, par exemple de type nid d'abeille, afin de réaliser la décomposition à chaud des VOC en dioxyde de carbone et eau. Le dispositif de filtrage 5 comporte en outre au moins une, avantageusement deux sections de filtrage HEPA 52, 53, avantageusement du type à feutre en fibres de verres plissé afin d'arrêter les particules en amont et en aval de la section de catalyse 51.
Pour l'application aux véhicules à turbo machine, notamment les aéronefs, le dispositif selon l'invention tire avantageusement profit des températures d'air comprimé relativement élevées (généralement disponibles entre 18O0C et 2500C), en sortie d'étage de compression de la turbo machine 3 ce qui favorise l'activité du catalyseur et le rendement de conversion des polluants. En variante, pour améliorer encore l'efficacité de la section de catalyse 51, on peut prévoir un dispositif de chauffage supplémentaire 54, électrique ou du type échangeur à gaz chaud en provenance de la turbo machine, associé à la section de catalyse, dans cette dernière, comme représenté, ou autour, dans un manchon chauffant. Le refroidisseur 7, exploitant typiquement une circulation à contre-courant d'air ambiant, est dimensionné pour ramener la température de l'air comprimé filtré à l'envers du séparateur 8 à une valeur n'excédant pas 800C. Quoique l'invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d'inertage de compartiment de véhicule automoteur comprenant, entre une extrémité d'entrée (2) connectable à une source d'air comprimé (3) du véhicule et au moins une sortie (4) connectable au compartiment à inerter, au moins un dispositif de séparation de gaz de l'air, caractérisé en ce qu'il comprend, entre l'extrémité d'entrée (2) et le dispositif de séparation (8) un dispositif de filtrage (5) comprenant au moins une section de catalyse (51) pour la décomposition de polluants éventuellement présents en phase vapeur dans l'air comprimé.
2. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la section de catalyse (51) comprend une structure alvéolaire supportant au moins une couche d'un métal précieux catalytique.
3. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de filtrage (5) comporte en outre au moins une section (52, 53) de filtrage particulaire.
4. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, entre le dispositif de filtrage (5) et le dispositif de séparation (8), un dispositif (7) refroidisseur de l'air comprimé filtré.
5. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de séparation (8) est du type à membranes polymères.
6. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de filtrage (5) comporte des moyens (54) de chauffage de la section de catalyse (51).
7. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le compartiment à inerter est un réservoir de carburant (1).
8. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le véhicule est un aéronef.
9. Aéronef pourvu d'un système d'inertage de compartiment selon l'une des revendications précédentes.
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