燃料箱(也被称为汽油箱或燃气罐)是存放易燃液体(通常是汽油或柴油))的安全容器。尽管任何燃料储存罐都可以被称为燃料箱,但该术语通常适用于发动机系统的一部分,在该系统中,燃料被储存并推进(燃料泵)或释放(加压气体)到发动机中。从小型丁烷打火机到多腔低温外挂油箱的航天飞机,燃料箱的大小和复杂程度各不相同。
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用途
通常情况下,燃料箱必须允许或提供以下功能:
- 燃料储存:系统必须容纳一定数量的燃料,必须避免泄漏并限制蒸发排放。
- 加注:必须以安全、无火花的方式加注燃油箱。
- 提供确定油箱中燃料水平的方法,测量(必须测量或评估油箱中的剩余燃料量)。
- 排气(如果不允许超压,则必须通过阀门对燃油蒸汽进行管理)。
- 给发动机供油(通过泵)。
- 预测损坏的可能性并提供安全生存的可能性。
塑料(高密度聚乙烯HDPE)作为燃料箱的结构材料,虽然短期内在功能上是可行的,但由于汽油和柴油等燃料渗透到HDPE材料中,所以长期看的话有可能达到饱和。
考虑到车辆运输过程中塑料油箱中燃料的惯性和动能,环境应力开裂是一个明确的潜在问题。燃料的易燃性使应力开裂成为灾难性故障的可能原因。撇开紧急情况不谈,高密度聚乙烯塑料适用于短期储存柴油和汽油。在美国,经保险商实验室认证(UL 142)的储罐是最基本的设计要求。
燃料箱结构
虽然大多数油箱都是人造的,但有些油箱仍然是由金属工匠制作的,或者是手工制作的气囊式油箱。其中包括用于汽车、飞机、摩托车、船只甚至拖拉机的定制和修复油箱。油箱的制造遵循一系列特定步骤。工匠通常用泡沫板制作一个模型,以确定油箱的准确尺寸和形状。接下来,要解决影响油箱结构的设计问题,如出口、排水口、液位指示器、接缝和挡板的位置。然后,工匠必须确定用于制造水箱的板材的厚度、回火和合金。将板材切割成所需的形状后,对不同的板材进行弯曲,以形成油箱的基本外壳和/或两端及挡板。许多油箱的挡板(特别是飞机和赛车)上都有照明孔。这些法兰孔有两个作用:减轻油箱重量,同时增加挡板强度。在制造末期,为加注颈、取油口、排水口和油位发送装置增加开口。有时这些孔是在扁平壳体上开出的,有时则是在制造过程的最后阶段添加的。挡板和端部可铆接到位。铆钉的头部经常进行钎焊或焊接,以防止油箱泄漏。然后可将端部折边并焊接,或将端部翻边并钎焊(和/或用环氧类密封剂密封),或将端部翻边后焊接。焊接、钎焊或熔接完成后,对油箱进行泄漏测试。[1]
在航空航天工业中,使用油箱密封胶是高温整体油箱的常见应用。这种密封剂具有优异的耐流体性能,如水、酒精、合成油和石油基液压油。[2]
汽车油箱
油箱越大,汽车的续航里程越长,但油箱越大,对重量和空间的要求就越高,特别是对小型汽车而言。汽车油箱的平均容量为50-60升(12-16美加仑)。[3]
油箱最常见的材料是金属或塑料。金属(钢或铝)油箱通常由冲压钣金件焊接而成。塑料油箱通常采用吹塑工艺制造,可以使用更复杂的形状。
有些车辆有一个较小的备用油箱,在主油箱空时使用。其他一些车辆,通常是四轮驱动车辆,有一个较大的辅助油箱(或 "副油箱"),以增加车辆的续航能力。
赛车燃料箱具有坚固的外壳和柔韧的内衬,以便在发生碰撞或其他事故导致车辆严重受损时,最大限度地减少穿孔的可能性。燃料箱内填充有开孔泡沫芯,以防止燃料箱空腔内的蒸汽爆炸,并尽量减少在比赛期间燃料晃动,这可能会使车辆失去平衡或导致燃料供应不足(燃料短缺)。[4]
飞机
飞机通常使用三种类型的油箱:一体式、刚性可拆卸式和气囊式。
- 一体式油箱是飞机结构内部的密封区域,用于储存燃料。大型飞机常用的 "湿翼 "就是这种类型的一个例子。由于这些油箱是飞机结构的一部分,因此不能拆卸进行维修或检查。必须提供检查面板,以便对油箱进行内部检查、维修和整体保养。大多数大型运输机使用这种系统,将燃料储存在机翼、机腹,有时甚至机尾。
- 刚性可拆卸式油箱安装在专门为油箱设计的舱室中。它们通常为金属结构,可拆卸检查、更换或维修。飞机的结构完整性不依赖于油箱。这种油箱常见于小型通用飞机,如赛斯纳172。
- 气囊式油箱,或称燃料电池[5]是一种加固的橡胶袋,安装在飞机结构的一部分,以适应燃料的重量。气囊被卷起并通过燃油加注颈或检修面板安装到舱内,并通过舱内的金属按钮或卡扣进行固定。许多高性能轻型飞机、直升机和一些小型涡轮螺旋桨飞机都使用气囊式油箱。这种油箱的一个主要缺点是,在大量使用过程中,材料容易硬化,使其变脆,造成裂纹。一个主要的优点是能够使用尽可能多的飞机来存储燃料。
- 战斗机和直升机通常使用自密封油箱。
在航空灾难中,油箱是事故的起因或使事故恶化(油箱爆炸)。[6]例如:
供水
供水系统可由柴油发电机提供主电源或备用电源,柴油发电机由一个小型 "日用油箱 "和一个大得多的散装储油罐供油。[9][10]
安全
油箱的正确设计和构造对油箱所在系统的安全起着重要作用。在大多数情况下,完好无损的油箱是非常安全的,因为油箱中充满的燃料蒸汽/空气混合物远远高于可燃极限,因此即使存在火源(这种情况很少见)也不会燃烧。
捆绑式储油罐用于安全储存家用取暖油和其他危险品。保险公司通常要求采用捆绑式储油罐,而不是单层储油罐。
一些系统,如BattleJacket和橡胶气囊,已经被开发和部署,用于保护冲突地区军用车辆的油箱(免受敌人火力引起的爆炸)。[11]
对于固定油箱,保护其免受极端温度和车辆碰撞等危险的经济方法是将其掩埋。然而,地下储油罐很难监测泄漏。这引起了人们对地下储油罐环境危害的关注。
参考资料
外部链接
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