Sistema de inertización de combustible a bordo.

Sistema de inertización de combustible a bordo para un vehículo sometido a chispas eléctricas u otra introducción de elementos potencialmente explosivos dentro del tanque de combustible (11) del vehículo que comprende:



(a) un detector de la presión parcial de oxígeno (15) que se mantiene en contacto con los vapores del espacio vacío (12) del tanque de combustible (11);

(b) una fuente de gas inerte (13) que se mantiene a bordo del vehículo y en comunicación mediante una válvula con el volumen libre del tanque de combustible (11); y

(c) un controlador (41) que responde a la detección de una presión parcial de oxígeno dentro de dicho volumen libre que es mayor que un nivel predeterminado para hacer que el gas inerte fluya al volumen libre (12) de dicha fuente para establecer la presión parcial de oxígeno en dicho volumen a un nivel más bajo. caracterizado porque el detector de la presión parcial de oxígeno es un detector de fibra óptica (51) que detecta la presión parcial de oxígeno detectando los efectos del oxígeno en la fluorescencia de un material que se mantiene en la sonda (51) y está en contacto con el volumen libre (12).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2002/035459.

Solicitante: SUSKO, KENNETH.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: AVIATION SAFETY FACILITATORS CORP., 30 AMETHYST ST. ELMONT, NY 11003 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: Susko,Kenneth.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B60K15/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B60 VEHICULOS EN GENERAL.B60K DISPOSICIONES O MONTAJE DE CONJUNTOS DE PROPULSION O DE TRANSMISIONES SOBRE VEHICULOS; DISPOSICIONES O MONTAJE DE VARIOS MOTORES PRINCIPALES DIFERENTES EN VEHÍCULOS; ACCIONAMIENTOS AUXILIARES PARA VEHICULOS; INSTRUMENTACION O TABLEROS DE A BORDO DE VEHICULOS; DISPOSICIONES DE CONJUNTOS DE PROPULSION SOBRE VEHICULOS, RELATIVAS A LA REFRIGERACION, A LA ADMISION DE AIRE, AL ESCAPE DE GASES O A LA ALIMENTACION DE CARBURANTE.Disposiciones de motores de combustión relativas a la alimentación de carburante; Montaje o estructura de los depósitos de carburante (depósitos en general B65D, F17C; alimentación de motores de combustión con mezclas combustibles o con componentes de estas mezclas F02M).
  • B64D37/32 B […] › B64 AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA.B64D EQUIPAMIENTO INTERIOR O ACOPLABLE A AERONAVES; TRAJES DE VUELO; PARACAIDAS; DISPOSICIONES O MONTAJE DE GRUPOS MOTORES O DE TRANSMISIONES DE PROPULSION EN AERONAVES.B64D 37/00 Disposiciones relativas a la alimentación de combustible al grupo motor (repostado en vuelo B64D 39/00). › Medidas de seguridad no previstas en otro lugar, p. ej. prevención de explosiones (extinción o prevención de incendios en aeronaves A62C).
  • F16K24/00 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16K VALVULAS; GRIFOS; COMPUERTAS; FLOTADORES PARA ACCIONAMIENTO; DISPOSITIVOS PARA VENTILAR O AIREAR.Dispositivos, p. ej. válvulas, para la ventilación o aireación de recintos (válvulas o llaves de equilibrado F16K 17/00; disposición o montaje en las tuberías o sistemas de tuberías F16L 55/07; aireación o ventilación en tanto que sea función adicional de purgadores de agua de condensación o aparatos análogos F16T; ventilación de los locales de los vehículos, ver subclases correspondientes, p. ej. F24F).

PDF original: ES-2381455_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema de inertización de combustible a bordo La presente invención hace referencia a un novedoso sistema de inertización de combustible y suministros de combustible potencialmente explosivos en vehículos tales como aeronaves. Más específicamente, la presente invención proporciona un sistema novedoso de inertización de combustible con nitrógeno que llenará el espacio vacío (es decir, el volumen de vapores dentro de un tanque de combustible por encima del combustible líquido) de un tanque de combustible de una aeronave u otro tanque de combustible con un gas inerte no comburente. La invención proporciona, de manera concomitante, la capacidad de controlar de forma activa el contenido de oxígeno del vapor y el gas en el espacio vacío de un tanque de combustible para mantener el estado inerte de los vapores sobre el combustible y permitir la dispersión eficiente del gas inerte.

Antecedentes y arte previo.

Desde 1959, han tenido lugar una serie de explosiones del tanque central del ala en aeronaves militares y comerciales dando como resultado informes de la muerte de hasta 550 personas. Se cree que estos casos, poco frecuentes pero que siguen ocurriendo y que implican explosiones del tanque de combustible, fueron ocasionados por fuentes desconocidas de ignición, posiblemente iniciadas por hilos conductores expuestos a la mezcla de aire/vapor de combustible explosivo en el tanque. Estos accidentes han impulsado la búsqueda de un sistema efectivo para la inertización de vapores inflamables y potencialmente explosivos en tanques de combustible, particularmente en aeronaves. Se conocen sistemas de inertización que emplean gases halógenos para la utilización en aeronaves militares. Pero la utilización de gases halógenos no es viable en aeronaves comerciales ni en la aviación en general debido a sus efectos en la disminución de la capa de ozono. Además, un sistema no basado en halógenos también sería ventajoso en aplicaciones militares, ya que un sistema de inertización basado en gases no halógenos es menos nocivo para el medio ambiente.

Una breve discusión de la historia del problema de explosiones en el tanque de combustible central, y del creciente interés en la implementación de un sistema inerte en aeronaves comerciales, puede verse en "Air Safety Week" (Semana de la seguridad aérea) , Vol. 15 Nº 16, 16 de abril de 2001, "Fatal Explosion Highlights Hazard of Flammable Vapors in Fuel Tanks" (Explosión mortal pone en evidencia los riesgos de los vapores inflamables en tanques de combustible) . La discusión en ese artículo indicó que, en particular, el tanque central del ala de aeronaves comerciales puede alcanzar altas temperaturas cuando la aeronave debe esperar en hilera sobre el asfalto caliente de un aeropuerto con las altas temperaturas del verano, y que tales condiciones se han asociado a algunas explosiones. El ejemplar de "Air Safety Week" antes indicado también discute una serie de sistemas de inertización basados en nitrógeno que fueron considerados por el "Aviation Rulemaking Advisor y Committee" (Comité Asesor de Regulaciones de Aviación) en su reunión del 4 de abril de 2001. Entre esos sistemas se incluyó una breve discusión del sistema de la presente invención.

La patente WO-A-01/54979 revela un sistema de inertización de combustible que comprende un primer medio de suministro (2) para suministrar un gas inerte a un tanque de combustible (8) para limpiar el combustible en su interior cuando el espacio vacío (16) del tanque de combustible es inerte, y un segundo medio de suministro de combustible (4) para suministrar el gas inerte para limpiar el combustible (6) en su interior cuando el espacio vacío del tanque de combustible no es inerte, siendo el primero y segundo medio de suministro (2, 4) operables de modo individual mediante un sistema de válvulas (10) , de modo tal que sólo uno de los medios de suministro sea operable en un momento dado. El gas inerte consiste en aire enriquecido con nitrógeno, producido al pasar aire desde un área presurizada de la aeronave a través de un separador de nitrógeno ubicado en el interior, pero de manera que se pueda extraer, de la aeronave.

La patente US-A-3628758 revela un sistema de inertización de tanque de combustible que comprende un tanque que tiene un puerto de carga de combustible incluyendo medios de pulverización a través de los cuales el combustible es pulverizado en el espacio de vapor en dicho tanque; y medios para suministrar un gas inerte en dicho espacio de vapor para desoxigenar el combustible y diluir el contenido de oxígeno del espacio de vapor a un grado incapaz de provocar la combustión del vapor de combustible en dicho espacio de vapor; donde dichos medios de pulverización comprenden una válvula que tiene un puerto de entrada para recibir combustible de una boquilla de carga de combustible y salidas circunferenciales a través de las cuales puede descargarse el combustible en el espacio de vapor, con forma generalmente cónica.

La patente US-A-5708957 revela un sensor óptico que utiliza una fuente de luz radioluminiscente para suministrar la radiación incidente para detectar una sustancia seleccionada en un medio de prueba. La fuente radioluminiscente incluye un radioisótopo que emite radiaciones beta que da energía a un luminóforo co-inmovilizado para liberar luz en una longitud de onda dada para la operación de un sensor químico. La fuente radioluminiscente se acopla con una matriz de detección para la detección y cuantificación del analito de interés. La matriz de detección produce una señal característica basada en absorbancia o fluorescencia que varía según la concentración del analito

seleccionado en la muestra. Un fotodetector mide la señal óptica resultante a partir de la cual se determina la concentración de analito.

Resumen de la invención.

Por lo tanto, la presente invención proporciona un sistema de inertización con nitrógeno para mezclas de combustible y vapor potencialmente inflamables y explosivas que existen en tanques de combustible, en particular en tanques de combustible de aeronaves. Sin embargo, será evidente que los sistemas de la presente invención se podrán adaptar para la inertización de tanques de combustible en cualquier tipo de vehículo y, por lo tanto, la presente invención puede ser de utilidad en diversos tipos de vehículos militares, o en vehículos destinados para su operación en entornos peligrosos o bajo otras circunstancias donde hay suficiente peligro de explosión del tanque de combustible, o donde el deseo de descartar tal posibilidad es tal que justifica la instalación del sistema. También es evidente que el sistema de la presente invención podría ser empleado para la inertización de un entorno que no sea un tanque de combustible, tal como por ejemplo una bodega de carga, o para proporcionar un sistema de extinción de incendios para áreas seleccionadas de la aeronave u otro vehículo. En tal caso, el gas nitrógeno para la inertización de un área puede liberarse sólo después de que el riesgo de incendio sea detectado en otro lugar del vehículo. Por lo tanto, aunque la presente invención se explicará en la presente memoria en el contexto de un sistema de inertización con nitrógeno a bordo, para un tanque central del ala de una aeronave, debe entenderse que el sistema puede adaptarse a otros tanques de combustibles o a múltiples tanques de combustible en aeronaves y otros vehículos, y también puede adaptarse para crear un entorno inertizado o un sistema de extinción de incendios complementario en un volumen que no sea un tanque de combustible. Lo más probable es que este sistema se utilice, principalmente, como sistema de inertización del tanque de combustible, y al mismo tiempo se adapte para proporcionar además un sistema de extinción de incendios en otras regiones de la aeronave, tal como por ejemeplo una bodega de carga.

En particular, la presente invención proporciona un sistema que ofrece una protección inerte con una atmósfera gaseosa rica en nitrógeno a un tanque de combustible u otro entorno, para inertizar dicho entorno ante una posible explosión. La presente invención proporciona un sistema con control seguro y efectivo de la concentración de oxígeno en la atmósfera en un tanque u otra área a ser inertizada, de tal modo que pueda dosificarse el nitrógeno de manera eficiente de una fuente de nitrógeno líquida para mantener la atmósfera a una baja concentración de oxígeno deseada de manera que se minimice o elimine el riesgo potencial de explosiones. La temperatura del tanque también puede controlarse para evaluar la naturaleza potencialmente explosiva de los contenidos... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de inertización de combustible a bordo para un vehículo sometido a chispas eléctricas u otra introducción de elementos potencialmente explosivos dentro del tanque de combustible (11) del vehículo que comprende: (a) un detector de la presión parcial de oxígeno (15) que se mantiene en contacto con los vapores del espacio vacío (12) del tanque de combustible (11) ; (b) una fuente de gas inerte (13) que se mantiene a bordo del vehículo y en comunicación mediante una válvula con el volumen libre del tanque de combustible (11) ; y (c) un controlador (41) que responde a la detección de una presión parcial de oxígeno dentro de dicho volumen libre que es mayor que un nivel predeterminado para hacer que el gas inerte fluya al volumen libre (12) de dicha fuente para establecer la presión parcial de oxígeno en dicho volumen a un nivel más bajo.

caracterizado porque el detector de la presión parcial de oxígeno es un detector de fibra óptica (51) que detecta la presión parcial de oxígeno detectando los efectos del oxígeno en la fluorescencia de un material que se mantiene en la sonda (51) y está en contacto con el volumen libre (12) .

2. Sistema según la reivindicación 1, en donde dicho gas inerte es nitrógeno.

3. Sistema según la reivindicación 1, en donde dicha fuente de gas inerte es un contenedor (13) que mantiene dicho gas inerte en estado líquido.

4. Sistema según la reivindicación 1, en donde el sistema de inertización de combustible a bordo está a bordo de una aeronave y en donde la sonda de presión parcial de oxígeno se mantiene en un receptáculo (59) capaz de ser mantenido a una temperatura sustancialmente uniforme durante todo un vuelo de la aeronave.

5. Aeronave que comprende un sistema tal como se reivindica en la reivindicación 1.

6. Aeronave según la reivindicación 5, en donde dicho gas inerte es nitrógeno.

7. Aeronave según la reivindicación 6, en donde dicha fuente de gas inerte es un contenedor (13) que mantiene dicha fuente de gas inerte en estado líquido.

8. Aeronave según la reivindicación 5, donde el sistema además incluye (d) un receptáculo a temperatura uniforme (59) , donde el receptáculo rodea a temperatura uniforme (59) una parte de la sonda de fibra óptica (51) , estando el receptáculo a temperatura uniforme en contacto con dicho volumen libre para estabilizar la temperatura de la sonda

(51) a una temperatura sustancialmente constante durante todo el vuelo.

9. Aeronave según la reivindicación 8, en donde el receptáculo a temperatura uniforme (59) rodea una región de medición de oxígeno de la sonda para crear un volumen de temperatura relativamente constante.

10. Aeronave según la reivindicación 9, en donde la sonda (51) se extiende hasta el volumen libre (12) del tanque de combustible de la aeronave y dicho receptáculo a temperatura uniforme (59) es una cubierta térmica que rodea dicha sonda de fibra óptica.

11. Aeronave según la reivindicación 10, en donde la región que mide el oxígeno de dicha sonda (51) está rodeada por una protección que permite que la entrada de vapor en el volumen libre se encuentre próxima a la región de la sonda que mide el oxígeno, en donde la protección protege la sonda del contacto con el combustible líquido dentro del tanque.

12. Sistema según la reivindicación 1 para un tanque de combustible de una aeronave, en donde la fuente de gas inerte es una fuente de gas de nitrógeno líquido, y en donde el nivel predeterminado es mayor que la proporción que permitiría la combustión.

FIGURA 2

FIGURA 3


 

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