[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混合器，该混合器限定了液体燃料入口、汽提气体入口和燃料/气体混合物出口；以及燃料气体分离器，其限定与混合器的燃料/气体混合物出口流动连通的燃料/气体混合物入口和轴线。燃料气体分离器还包括固定壳；以及分离器组件，其包括芯和从芯延伸的多个桨叶，该分离器组件可在固定壳内绕轴线旋转，以将通过燃料/气体混合物入口接收的燃料/气体混合物分离成液体燃料流和汽提气体流。

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(heat sink，有时也称为热沉)，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部分此类热量。

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混合器(contactor，有时也称为接触器)，该混合器限定了液体燃料入口、汽提气体入口和燃料/气体混合物出口；以及燃料气体分离器，其限定与混合器的燃料/气体混合物出口流动连通的燃料/气体混合物入口，以及轴线。燃料气体分离器还包括固定壳；以及分离器组件，其包括芯和从芯延伸的多个桨叶，该分离器组件可在固定壳内绕轴线旋转以将通过燃料/气体混合物入口接收的燃料/气体混合物分离成液体燃料流和汽提气体流。

在某些示例性实施例中，分离器组件的芯是大体上沿燃料气体分离器的轴线延伸的可透气芯。

在某些示例性实施例中，分离器组件的芯包括可透气边界，其中可透气边界限定过滤器半径和沿轴线的过滤器长度，并且其中可透气边界的过滤器半径基本上沿过滤器长度基本恒定。

在某些示例性实施例中，燃料气体分离器大体上沿轴线在第一端和第二端之间延伸，其中燃料/气体混合物入口位于第一端附近，其中液体燃料出口位于第二端附近并且，其中固定壳限定内表面，该内表面从轴线朝向第二端发散。

在某些示例性实施例中，燃料气体分离器进一步限定相对于轴线的径向方向和液体燃料出口，其中燃料气体分离器的燃料/气体混合物入口沿径向方向相对于轴线限定入口半径，其中燃料气体分离器的液体燃料出口沿径向方向相对于轴线限定出口半径，并且其中出口半径大于入口半径。

在某些示例性实施例中，燃料气体分离器进一步限定了围绕轴线延伸的周向方向，并且其中分离器组件的多个桨叶从芯向外延伸并且沿周向方向间隔开。

在某些示例性实施例中，燃料气体分离器还限定相对于轴线的径向方向，其中多个桨叶各自限定沿轴线的长度以及与固定壳的间隙，并且其中多个桨叶中的每个的间隙沿其各自的长度基本恒定。