[发明专利]带有燃料/气体分离器的燃料氧转换单元

说明书

一种燃料氧转换单元包括限定液体燃料入口、汽提气体入口和燃料/气体混合物出口的混合器。燃料氧转换单元还包括燃料/气体分离器，该燃料/气体分离器限定了与混合器的燃料/气体混合物出口流动连通的燃料/气体混合物入口、轴向方向和径向方向。燃料/气体分离器包括分离器组件，该分离器组件包括芯，该芯包括沿轴向方向延伸并限定最大直径的可透气区段，该可透气区段的最大直径沿轴向方向基本恒定；以及固定壳，燃料/气体分离器限定燃料/气体室，该燃料/气体室与沿径向方向在固定壳的内侧和分离器组件的可透气区段的外侧的位置处的燃料/气体混合物入口流体连通。

技术领域

本主题大体上涉及一种用于发动机的燃料氧转换单元，并且更具体地涉及一种具有燃料/气体分离器的燃料氧转换单元。

背景技术

典型的飞行器推进系统包括一个或多个燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机大体上包括涡轮机，该涡轮机按串流的顺序包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气提供给压缩机区段的入口，在其处一个或多个轴向压缩机逐渐压缩空气直到其到达燃烧区段。燃料在燃烧区段内与压缩空气混合且燃烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段传送到涡轮区段。穿过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段，且然后传送穿过排气区段，例如，至大气。

燃气涡轮发动机和飞行器的某些操作和系统可能产生相对大量的热。燃料已被确定为一种有效的散热物，至少部分地由于其热容量和燃烧高温燃料可能导致的燃烧操作效率的提高，在操作期间接收至少一些此类热量。

然而，在没有适当地调节燃料的情况下加热燃料可能引起燃料“结焦”，或形成可能堵塞燃料系统的某些构件(如燃料喷嘴)的固体颗粒。减少燃料中的氧气量可有效地减少燃料将焦化超过不可接受的量的可能性。为此目的已经提出了燃料氧转换系统。

某些燃料氧转换系统将燃料与相对较低氧气含量的汽提气体混合。然而，本公开的发明人已经发现，在混合之后必须从燃料中去除大量的汽提气体以限制不期望的结果，如燃烧动态。因此，具有能够去除期望量的汽提气体的具有燃料/气体分离器的燃料氧转换单元将是有用的。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分阐明，或可从描述中清楚，或可通过实践本发明学习到。

在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种燃料氧转换单元。燃料氧转换单元包括限定液体燃料入口、汽提气体入口(stripping gas inlet)和燃料/气体混合物出口的混合器(contactor，有时也称为接触器)。燃料氧转换单元还包括燃料/气体分离器，该燃料/气体分离器限定了与混合器的燃料/气体混合物出口流动连通的燃料/气体混合物入口、轴向方向和径向方向。燃料/气体分离器包括分离器组件，该分离器组件包括芯，该芯包括沿轴向方向延伸并限定最大直径的可透气区段，该可透气区段的最大直径沿轴向方向基本恒定。燃料/气体分离器还包括固定壳，该燃料/气体分离器限定了燃料/气体室，该燃料/气体室与沿径向方向在固定壳的内侧和分离器组件的可透气区段的外侧的位置处的燃料/气体混合物入口流体连通。

在某些示例性实施例中，可透气区段限定体积分数，并且其中该体积分数大于20％且小于75％。

在某些示例性实施例中，可透气区段限定了沿轴向方向变化的体积分数。

例如，在某些示例性实施例中，燃料/气体分离器沿轴向方向限定第一端和第二端，其中燃料/气体混合物入口位于第一端，并且其中可透气区段的体积分数朝向燃料/气体分离器的第二端减小。

在某些示例性实施例中，芯的可透气区段限定了多个迷宫式气体流动路径。

例如，在某些示例性实施例中，芯的可透气区段通过增材制造工艺形成。

在某些示例性实施例中，燃料/气体分离器沿轴向方向限定第一端和第二端，其中燃料/气体混合物入口位于第一端，其中芯还包括沿轴向方向延伸的不可透气区段，其中不可透气区段沿轴向方向定位成与可透气区段相邻，并且比可透气区段更靠近燃料/气体分离器的第一端。