[發明專利]帶有燃料/氣體分離器的燃料氧轉換單元

有效

• 申請號: 201911059093.4
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN111140367B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: E.P.奧康諾爾;D.A.尼爾加思;B.W.米勒;R.A.維斯林
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/22
• 分類號: F02C7/22;B01D3/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 萬欣;譚祐祥

一種燃料氧轉換單元包括限定液體燃料入口、汽提氣體入口和燃料/氣體混合物出口的混合器。燃料氧轉換單元還包括燃料/氣體分離器，該燃料/氣體分離器限定了與混合器的燃料/氣體混合物出口流動連通的燃料/氣體混合物入口、軸向方向和徑向方向。燃料/氣體分離器包括分離器組件，該分離器組件包括芯，該芯包括沿軸向方向延伸并限定最大直徑的可透氣區段，該可透氣區段的最大直徑沿軸向方向基本恒定；以及固定殼，燃料/氣體分離器限定燃料/氣體室，該燃料/氣體室與沿徑向方向在固定殼的內側和分離器組件的可透氣區段的外側的位置處的燃料/氣體混合物入口流體連通。

技術領域

本主題大體上涉及一種用于發動機的燃料氧轉換單元，并且更具體地涉及一種具有燃料/氣體分離器的燃料氧轉換單元。

背景技術

典型的飛行器推進系統包括一個或多個燃氣渦輪發動機。燃氣渦輪發動機大體上包括渦輪機，該渦輪機按串流的順序包括壓縮機區段、燃燒區段、渦輪區段和排氣區段。在操作中，空氣提供給壓縮機區段的入口，在其處一個或多個軸向壓縮機逐漸壓縮空氣直到其到達燃燒區段。燃料在燃燒區段內與壓縮空氣混合且燃燒，以提供燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒區段傳送到渦輪區段。穿過渦輪區段的燃燒氣體流驅動渦輪區段，且然后傳送穿過排氣區段，例如，至大氣。

燃氣渦輪發動機和飛行器的某些操作和系統可能產生相對大量的熱。燃料已被確定為一種有效的散熱物，至少部分地由于其熱容量和燃燒高溫燃料可能導致的燃燒操作效率的提高，在操作期間接收至少一些此類熱量。

然而，在沒有適當地調節燃料的情況下加熱燃料可能引起燃料“結焦”，或形成可能堵塞燃料系統的某些構件(如燃料噴嘴)的固體顆粒。減少燃料中的氧氣量可有效地減少燃料將焦化超過不可接受的量的可能性。為此目的已經提出了燃料氧轉換系統。

某些燃料氧轉換系統將燃料與相對較低氧氣含量的汽提氣體混合。然而，本公開的發明人已經發現，在混合之后必須從燃料中去除大量的汽提氣體以限制不期望的結果，如燃燒動態。因此，具有能夠去除期望量的汽提氣體的具有燃料/氣體分離器的燃料氧轉換單元將是有用的。

發明內容

本發明的方面和優點將在以下描述中部分闡明，或可從描述中清楚，或可通過實踐本發明學習到。

在本公開的一個示例性實施例中，提供了一種燃料氧轉換單元。燃料氧轉換單元包括限定液體燃料入口、汽提氣體入口(stripping?gas?inlet)和燃料/氣體混合物出口的混合器(contactor，有時也稱為接觸器)。燃料氧轉換單元還包括燃料/氣體分離器，該燃料/氣體分離器限定了與混合器的燃料/氣體混合物出口流動連通的燃料/氣體混合物入口、軸向方向和徑向方向。燃料/氣體分離器包括分離器組件，該分離器組件包括芯，該芯包括沿軸向方向延伸并限定最大直徑的可透氣區段，該可透氣區段的最大直徑沿軸向方向基本恒定。燃料/氣體分離器還包括固定殼，該燃料/氣體分離器限定了燃料/氣體室，該燃料/氣體室與沿徑向方向在固定殼的內側和分離器組件的可透氣區段的外側的位置處的燃料/氣體混合物入口流體連通。

在某些示例性實施例中，可透氣區段限定體積分數，并且其中該體積分數大于20％且小于75％。

在某些示例性實施例中，可透氣區段限定了沿軸向方向變化的體積分數。

例如，在某些示例性實施例中，燃料/氣體分離器沿軸向方向限定第一端和第二端，其中燃料/氣體混合物入口位于第一端，并且其中可透氣區段的體積分數朝向燃料/氣體分離器的第二端減小。

在某些示例性實施例中，芯的可透氣區段限定了多個迷宮式氣體流動路徑。

例如，在某些示例性實施例中，芯的可透氣區段通過增材制造工藝形成。

在某些示例性實施例中，燃料/氣體分離器沿軸向方向限定第一端和第二端，其中燃料/氣體混合物入口位于第一端，其中芯還包括沿軸向方向延伸的不可透氣區段，其中不可透氣區段沿軸向方向定位成與可透氣區段相鄰，并且比可透氣區段更靠近燃料/氣體分離器的第一端。