具体实施方式

现在将详细参考本发明的本实施例，其一个或多个示例在附图中图示。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中相同或类似的标记已用于指代本发明的相同或类似的部分。

提供以下描述，以使本领域技术人员能够制作和使用设想用于实施本发明的描述的实施例。然而，多种修改、等同体、变型以及备选方案对本领域技术人员而言将仍然为容易显而易见的。任何和所有这样的修改、变型、等同体以及备选方案旨在落入本发明的精神和范围内。

出于在下文中描述的目的，用语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“横向”、“纵向”以及其派生词应在其在附图中取向时涉及本发明。然而，将理解，本发明可采取多种备选变型，除了明确相反地指定的情况。还将理解，在附图中图示以及在以下说明书中描述的具体装置仅仅为本发明的示例性实施例。因此，与本文中公开的实施例相关的具体尺寸和其它物理特性将不被认为是限制性的。

如本文中使用的，用语“第一”、“第二”和“第三”可能够互换地使用，以将一个构件与另一个构件区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。

用语“上游”和“下游”指代相对于流体通路中的流体流的相对方向。例如，“上游”指代流体所流自的方向，且“下游”指代流体所流至的方向。

除非本文中另外指定，否则用语“联接”、“固定”、“附接到”等指代直接联接、固定或附接以及通过一个或多个中间构件或特征的间接联接、固定或附接两者。

除非上下文另外清楚地规定，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数个引用对象。

如在本文中遍及说明书和权利要求书而使用的近似语言适用于修饰可容许变化的任何定量表示，而不会造成与其相关的基本功能的改变。因此，由诸如“大约”、“近似地”和“基本上”的一个或多个用语修饰的值将不限于所指定的精确值。在至少一些实例中，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度，或用于构造或制造构件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可指代处于百分之10的裕度内。

在此且遍及说明书和权利要求书，范围限制组合且互换，除非上下文或语言另外指示，否则这样的范围被标识且包括包含在其中的所有子范围。例如，本文中公开的所有范围都包括端点，且端点能够与彼此独立地组合。

在本公开的燃料氧气减少单元中，叶轮设置在分离器下游和接触器上游。叶轮使汽提气体循环至接触器。此外，叶轮联接到涡轮并由该涡轮驱动。在本公开的示例性实施例中，涡轮由来自发动机的排放空气提供功率。例如，涡轮由主发动机排放空气提供功率。有利地，本公开的系统允许叶轮在没有机械地连结到发动机的附属齿轮箱的情况下被提供功率。以该方式，本公开的系统允许独立于主发动机的旋转速度而控制汽提气体流速。对于发动机的给定循环点，该系统允许叶轮被控制并以针对燃料氧气减少单元的最佳速度设定。例如，为了最佳效率，汽提气体流速和压力需要被精确地设定。使用如本文中描述的排放空气(例如，压缩机排放空气)以向涡轮提供功率允许利用调整阀/压力调节器(如本文中描述的)的简单控制来精细控制和改变叶轮的旋转速度。本公开的系统为轻质的高RPM解决方案，而不需要齿轮减速并且独立于主发动机。

现在参考附图，其中同样的数字指示遍及附图的相同的元件，图1提供根据本公开的示例性实施例的发动机的示意性横截面视图。发动机可并入到运载工具中。例如，发动机可为并入到飞行器中的航空发动机。然而，备选地，发动机可为用于任何其它合适的飞行器的任何其它合适类型的发动机。

对于描绘的实施例而言，发动机构造为高旁通涡轮风扇发动机100。如图1中示出的，涡轮风扇发动机100限定轴向方向A(平行于为了参考而提供的纵向中心线或轴线101而延伸)、径向方向R和周向方向(围绕轴向方向A延伸；未在图1中描绘)。大体上，涡轮风扇发动机100包括风扇区段102和设置在风扇区段102的下游的涡轮机104。

描绘的示例性涡轮机104大体上包括基本上管状的外壳106，外壳106限定环形入口108。外壳106以串行流的关系包围：包括增压或低压(LP)压缩机110和高压(HP)压缩机112的压缩机区段；燃烧区段114；包括高压(HP)涡轮116和低压(LP)涡轮118的涡轮区段；以及喷气排气喷嘴区段120。压缩机区段、燃烧区段114和涡轮区段一起至少部分地限定从环形入口108延伸到喷气喷嘴排气区段120的核心空气流动路径121。涡轮风扇发动机进一步包括一个或多个驱动轴。更具体地，涡轮风扇发动机包括将HP涡轮116驱动地连接到HP压缩机112的高压(HP)轴或转轴122，以及将LP涡轮118驱动地连接到LP压缩机110的低压(LP)轴或转轴124。

对于描绘的实施例而言，风扇区段102包括风扇126，风扇126具有以间隔开的方式联接到盘130的多个风扇叶片128。风扇叶片128和盘130能够通过LP轴124一起围绕纵向轴线101旋转。盘130由能够旋转的前毂132覆盖，前毂132的轮廓在空气动力学上设定成促进空气流通过多个风扇叶片128。此外，提供环形风扇壳或外机舱134，其沿周向包绕风扇126和/或涡轮机104的至少部分。机舱134由多个沿周向隔开的出口导叶136相对于涡轮机104支承。机舱134的下游区段138在涡轮机104的外部部分上延伸，以便在它们之间限定旁通空气流通路140。

仍然参考图1，涡轮风扇发动机100另外包括附属齿轮箱142、燃料氧气减少单元144和燃料输送系统146。对于示出的实施例而言，附属齿轮箱142定位在涡轮机104的整流罩/外壳106内。另外，将认识到，尽管未在图1中示意性地描绘，但是附属齿轮箱142可机械地联接到涡轮机104的一个或多个轴或转轴，并且能够与涡轮机104的一个或多个轴或转轴一起旋转。例如，在至少某些示例性实施例中，附属齿轮箱142可机械地联接到HP轴122，并且能够与HP轴122一起旋转。

在本公开的示例性实施例中，燃料氧气减少单元144的构件(例如，叶轮208(图2))联接到涡轮152，或者能够以其它方式与涡轮152一起旋转。以这样的方式，将认识到，示例性燃料氧气减少单元144的构件(例如，叶轮208(图2))由涡轮152驱动。值得注意地，如本文中使用的，用语“燃料氧气转换或减少”大体上意味着能够减少燃料的游离氧气含量的装置。在本公开中，如下文参考图2更详细地描述的，用于叶轮208的功率源(即，涡轮152)与用于分离器204的功率源不同并且分离。例如，分离器204联接到与涡轮152分离的第二功率源。在示例性实施例中，分离器204的输入轴232(图2)联接到附属齿轮箱142，并且由附属齿轮箱142驱动。在其它示例性实施例中，输入轴232(图2)可机械地联接到任何其它合适的功率源，诸如与涡轮211分离的电动、液压、气动或其它功率源。

此外，燃料输送系统146大体上包括燃料源148(诸如燃料罐)和一条或多条燃料管线150。一条或多条燃料管线150将通过燃料输送系统146的燃料流提供至涡轮风扇发动机100的涡轮机104的燃烧区段114。下文参考图6提供根据本公开的示例性实施例的燃料输送系统的更详细的示意图。

然而，将认识到，图1中描绘的示例性涡轮风扇发动机100仅通过示例的方式来提供。在其它示例性实施例中，任何其它合适的发动机可与本公开的方面一起来利用。例如，在其它实施例中，发动机可为任何其它合适的燃气涡轮发动机，诸如涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机等。以这样的方式，将进一步认识到，在其它实施例中，燃气涡轮发动机可具有任何其它合适的构造，诸如任何其它合适的数量或布置的轴、压缩机、涡轮、风扇等。此外，尽管图1中描绘的示例性燃气涡轮发动机示意性地示出为固定桨距的直接驱动式涡轮风扇发动机100，但是在其它实施例中，本公开的燃气涡轮发动机可为齿轮式燃气涡轮发动机(即，在风扇126与驱动风扇的轴(诸如LP轴124)之间包括齿轮箱)，可为变桨距的燃气涡轮发动机(即，包括具有能够围绕其相应的变桨轴线旋转的多个风扇叶片128的风扇126)，等。此外，尽管未在本文中描绘，但是在其它实施例中，燃气涡轮发动机可为任何其它合适类型的燃气涡轮发动机，诸如并入到发电系统中的工业燃气涡轮发动机、航海燃气涡轮发动机等。此外，另外，在备选实施例中，本公开的方面可并入到任何其它类型的发动机(诸如往复式发动机)中或以其它方式与任何其它类型的发动机一起来利用。

此外，将认识到，尽管对于描绘的实施例而言，涡轮风扇发动机100包括定位在涡轮机104内(即，在涡轮机104的壳106内)的燃料氧气减少单元144，但是在其它实施例中，燃料氧气减少单元144可定位在任何其它合适的位置处。例如，在其它实施例中，燃料氧气减少单元144可改为定位成远离涡轮风扇发动机100。另外，在其它实施例中，燃料氧气减少单元144可另外或备选地由其它合适的功率源(诸如，电动马达、液压马达或联接到HP或LP轴的独立机械联接件等)驱动。

现在参考图2和图5，提供根据本公开的示例性方面的用于燃气涡轮发动机的燃料氧气减少单元或氧气传递组件200的示意图。在至少某些示例性实施例中，描绘的示例性燃料氧气减少单元200可并入到例如上文参考图1描述的示例性发动机100中(例如，可为图1中描绘且在上文描述的燃料氧气减少单元144)。

如将从本文中的论述认识到的，在示例性实施例中，燃料氧气减少单元200大体上包括接触器202、分离器204、叶轮208，以及联接到叶轮208的涡轮211。在一个示例性实施例中，分离器204可为双分离器泵，如下文更详细地描述的并且如图5中示出的。在其它示例性实施例中，其它分离器可与本公开的燃料氧气减少单元200一起利用。在其它示例性实施例中，氧气传递组件200可包括膜，该膜意在将氧气从燃料过滤或吸出到汽提气体中，或者与燃料中的氧气在化学上反应，以减少燃料中的氧气。在这样的实施例中，氧气传递组件200可不包括接触器和分离器。

在本公开的燃料氧气减少单元200中，叶轮208设置在分离器204的下游和接触器202的上游。叶轮208使汽提气体220循环至接触器202。此外，叶轮208联接到涡轮211并且由涡轮211驱动。在示例性实施例中，涡轮211由来自发动机的排放空气提供功率。例如，涡轮211由主发动机排放空气提供功率。在示例性实施例中，涡轮211通过排放空气导管由排放空气提供功率，并且燃料氧气减少单元200的汽提气体流动路径与排放空气导管成空气流连通。

有利地，本公开的系统允许叶轮208在没有机械地连结到发动机的附属齿轮箱142的情况下被提供功率。以该方式，本公开的系统允许独立于主发动机的旋转速度而控制汽提气体流速。对于发动机的给定循环点，该系统允许叶轮208被控制并以针对燃料氧气减少单元200的最佳速度设定。例如，为了最佳效率，汽提气体流速和压力需要被精确地设定。使用如本文中描述的排放空气(例如，压缩机排放空气)以向涡轮211提供功率允许利用调整阀/压力调节器(如本文中描述的)的简单控制来精细控制和改变叶轮208的旋转速度。本公开的系统为轻质的高RPM解决方案，而不需要齿轮减速并且独立于主发动机。

在示例性实施例中，涡轮包括排放气体回收涡轮。在示例性实施例中，主发动机排放空气包括高压压缩机排放空气。在一个实施例中，燃料氧气减少单元使高压压缩机排放空气再循环回至主发动机的高压压缩机。

描绘的示例性接触器202可以以任何合适的方式构造成显著地混合接收的气体和液体流，如将在下文描述的。例如，在某些实施例中，接触器202可为机械驱动的接触器(例如，具有用于使接收的流混合的桨叶)，或者备选地，可为被动接触器，其用于至少部分地使用接收的流的压力和/或流速来混合接收的流。例如，被动接触器可包括一个或多个湍流器、文丘里混合器等。

此外，示例性燃料氧气减少单元200包括汽提气体管线205，并且更特别地，包括多条汽提气体管线205，多条汽提气体管线205一起至少部分地限定从分离器204延伸至接触器202的循环气体流动路径206。在某些示例性实施例中，除了循环气体流动路径206内的多条汽提气体管线205以及结构或构件之外，循环气体流动路径206还可由一个或多个导管、管、管道等的任何组合形成。

如将在下文更详细地解释的，燃料氧气减少单元200大体上提供在操作期间通过多条汽提气体管线205和汽提气体流动路径206的汽提气体220的流。将认识到，用语“汽提气体”在本文中用作方便用语以指代大体上能够执行本文中所描述的功能的气体。流过汽提气体流动路径/循环气体流动路径206的汽提气体220可为用于从接触器内的燃料中汽提氧气的实际的汽提气体，或备选地可为通过液体燃料起泡以降低这样的燃料的氧气含量的鼓泡(sparging)气体。例如，如将在下文更详细地论述的，汽提气体220可为惰性气体(诸如氮气或二氧化碳(CO₂))、由至少50%(按质量)的惰性气体组成的气体混合物，或具有相对低的氧气含量的某一其它气体或气体混合物。

此外，对于描绘的示例性氧气减少单元而言，燃料氧气减少单元200进一步包括叶轮208、催化器210、排放气体功率源211以及预热器212。叶轮208、催化器210以及预热器212可以以不同的构造布置在循环气体流动路径206内。

参考图2，在示例性实施例中，该布置包括成串行流的预热器212、催化器210以及叶轮208。因此，汽提气体220的流离开分离器204的汽提气体出口214，并且然后流过成串行流的预热器212、催化器以及叶轮208。接下来，然后提供所得的相对低的氧气含量的汽提气体，其通过循环气体流动路径206的其余部分，并且返回至接触器202，使得循环可重复。

参考图4，在另一示例性实施例中，该布置包括成串行流的叶轮208、预热器212以及催化器210。因此，汽提气体220的流离开分离器204的汽提气体出口214，并且然后流过成串行流的叶轮208、预热器212以及催化器210。接下来，然后提供所得的相对低的氧气含量的汽提气体，其通过循环气体流动路径206的其余部分，并且返回至接触器202，使得循环可重复。

在其它示例性实施例中，燃料氧气减少单元200的构件的布置可以以不同的构造布置在循环气体流动路径206内。

在示例性实施例中，叶轮208包括气体增压泵，该气体增压泵增加流动至接触器202的汽提气体220的压力。气体增压泵208可构造为旋转气体泵，该旋转气体泵联接到涡轮211并且由涡轮211驱动，如图2-5中示出的。

在本公开中，在示例性实施例中，用于叶轮208的功率源(即，涡轮211)与用于分离器204的功率源不同并且分离。例如，分离器204联接到与涡轮211分离的第二功率源260。在示例性实施例中，分离器204的输入轴232联接到附属齿轮箱142，并且由附属齿轮箱142驱动。在其它示例性实施例中，输入轴232可机械地联接到任何其它合适的功率源，诸如与涡轮211分离的电动、液压、气动或其它功率源。在又一示例性实施例中，用于分离器204的功率源可为涡轮211。在另一示例性实施例中，用于分离器204和/或气体增压泵208的功率源可为另一合适的电功率源，诸如永磁交流发电机(PMA)，其还可用于将功率提供至全权限数字控制发动机控制器(FADEC)。

在使用永磁交流发电机(PMA)作为用于气体增压泵208和/或分离器204的功率源的示例性实施例中，全权限数字控制发动机控制器(FADEC)由专用PMA提供功率，该专用PMA继而由燃气涡轮发动机的附属齿轮箱旋转/驱动。PMA因此确定大小成能够在基本上所有操作条件(包括相对低速的操作条件，诸如启动和怠速)期间将足够量的电功率提供至FADEC。然而，在发动机达到一定速度时，PMA可生成增加量的电功率，而操作FADEC所需的电功率的量可保持相对恒定。因此，在发动机达到一定速度时，PMA可生成一定量的过量电功率，其可能需要通过电散热器耗散。

本公开的发明人已发现，针对燃料氧气减少单元的功率消耗需求可补充PMA的功率生成。更具体地，燃料氧气减少单元可能需要在燃气涡轮发动机的低旋转速度期间(在PMA不产生太多的过量电功率时)的相对少量的电功率，以及在燃气涡轮发动机的高旋转速度期间(在PMA产生过量的电功率时)的相对大量的电功率。因此，通过使用PMA以向燃料氧气减少单元提供功率，可更高效地利用由PMA生成的电功率。

然而，将认识到，这样的构造仅通过示例的方式，并且在其它实施例中，FADEC可为任何其它合适的发动机控制器，PMA可为任何其它合适的电机，等。因此，在某些实施例中，提供用于飞行器的发动机系统，其具有发动机和发动机控制器。发动机系统包括：电机，该电机构造成与发动机控制器成电连通，以用于向发动机控制器提供功率；和燃料氧气减少单元，该燃料氧气减少单元限定液体燃料流动路径和汽提气体流动路径，并且构造成将通过液体燃料流动路径的燃料流的氧气含量传递至通过汽提气体流动路径的汽提气体流，燃料氧气减少单元也与电机成电连通，使得电机至少部分地向燃料氧气减少单元提供功率。

参考图5，在示例性实施例中，分离器204大体上包括汽提气体出口214、燃料出口216以及入口218。还将认识到，描绘的示例性燃料氧气减少单元200能够与燃料输送系统146(诸如包括燃料氧气减少单元200的燃气涡轮发动机的燃料输送系统146(见例如图1))一起操作。示例性燃料输送系统146大体上包括多条燃料管线，并且更特别地，包括入口燃料管线222和出口燃料管线224。入口燃料管线222流体地连接到接触器202，以用于将液体燃料流或入口燃料流226(例如，从燃料源(诸如燃料罐))提供至接触器202，并且出口燃料管线224流体地连接到双分离器泵204的燃料出口216，以用于接收脱氧的液体燃料流或出口燃料流227。

此外，在典型操作期间，汽提气体220的流通过循环气体流动路径206从分离器204的汽提气体出口214流动至接触器202。更具体地，在典型操作期间，汽提气体220从分离器204的汽提气体出口214流过预热器212(构造成将热能添加至流过其的气体)，流过催化器210，并且流动至/流过叶轮208，其中汽提气体220的压力增加以提供通过循环气体流动路径206的汽提气体220的流。相对高压的汽提气体220(即，相对于叶轮208上游的压力和进入接触器202的燃料)然后提供至接触器202，其中汽提气体220与来自入口燃料管线222的入口燃料226的流混合，以生成燃料气体混合物228。在接触器202内生成的燃料气体混合物228提供至分离器204的入口218。

参考图2，在示例性实施例中，催化器210设置在分离器204的下游。催化器210接收并处理从分离器204流出的出口汽提气体流，以减少出口汽提气体流的氧气含量。以该方式，入口汽提气体流离开催化器并且流动至接触器202。流动至接触器202的该入口汽提气体流具有比从分离器204流出的出口汽提气体流更低的氧气含量。参考图2，在示例性实施例中，叶轮208设置在催化器210与接触器202之间。

大体上，将认识到，在燃料氧气减少单元200的操作期间，通过入口燃料管线222提供至接触器202的入口燃料226可具有相对高的氧气含量。提供至接触器202的汽提气体220可具有相对低的氧气含量或其它具体的化学结构。在接触器202内，入口燃料226与汽提气体220混合，从而造成燃料气体混合物228。作为这样的混合的结果，可发生物理交换，由此入口燃料226内的氧气的至少部分传递至汽提气体220，使得混合物228的燃料成分具有相对低的氧气含量(与通过入口燃料管线222提供的入口燃料226相比)，并且混合物228的汽提气体成分具有相对高的氧气含量(与通过循环气体流动路径206提供至接触器202的入口汽提气体220相比)。

在分离器204内，相对高的氧气含量的汽提气体220然后与相对低的氧气含量的燃料226分离回到出口汽提气体220和出口燃料227的相应的流中。

在一个示例性实施例中，分离器204可为双分离器泵，如图5中示出的。例如，双分离器泵204限定中心轴线230、径向方向R，以及围绕中心轴线230延伸的周向方向C。另外，双分离器泵204构造为机械驱动的双分离器泵，或者更具体地，构造为旋转/离心双分离器泵。因此，双分离器泵204包括输入轴232和单级分离器/泵组件234。输入轴232机械地联接到单级分离器/泵组件234，并且两个构件能够围绕中心轴线230一起旋转。此外，输入轴232可机械地联接到例如附属齿轮箱(诸如图1的示例性附属齿轮箱142)，并且由该附属齿轮箱驱动。然而，在其它实施例中，输入轴232可机械地联接到任何其它合适的功率源，诸如电动、液压、气动或其它功率源。如将认识到的，单级分离器/泵组件234可同时将混合物228分离成来自混合物228的出口汽提气体220和出口燃料227的流，并且增加分离的出口燃料227的压力(如将在下文更详细地论述的)。

另外，描绘的示例性单级分离器/泵组件234大体上包括沿着中心轴线230布置的内部气体过滤器236和沿着径向方向R定位在内部气体过滤器236外部的多个桨叶238。在操作期间，单级分离器/泵组件234围绕中心轴线230的旋转以及更具体地多个桨叶238围绕中心轴线230(即，沿周向方向C)的旋转可大体上迫使较重的液体燃料226沿着径向方向R向外，并且迫使较轻的汽提气体220通过内部气体过滤器236沿着径向方向R向内。以这样的方式，出口燃料227可通过双分离器泵204的燃料出口216离开，并且出口汽提气体220可通过双分离器泵204的气体出口214离开，如指示的。

此外，将认识到，利用这样的构造，通过燃料出口216离开双分离器泵204的出口燃料227可处于比通过入口燃料管线222提供的入口燃料226更高且进一步比通过入口218提供的燃料/气体混合物228更高的压力。这可至少部分地由于施加在这样的液体燃料226上的离心力以及多个桨叶238的旋转。另外，将认识到，对于描绘的实施例而言，液体燃料出口216沿着径向方向R定位在入口218(即，燃料气体混合物入口)外部。这还可帮助增加通过分离器204的燃料出口216提供的出口燃料227的压力。

例如，将认识到，关于这样的示例性实施例，燃料氧气减少单元200的分离器204可在操作期间在燃料流中生成压力升高。如本文中使用的，用语“压力升高”指代提供至分离器204的燃料出口216的出口燃料227的流的压力(即，“液体燃料出口压力”)与通过入口燃料管线222提供至接触器202的入口燃料226的压力之间的净压力差。在至少某些示例性实施例中，液体燃料226的压力升高可为至少大约六十(60)磅/平方英寸(“psi”)，诸如至少大约九十(90)psi，诸如至少大约一百(100)psi，诸如高达大约七百五(750)psi。利用这样的构造，将认识到，在本公开的至少某些示例性实施例中，液体燃料出口压力可在操作期间为至少大约七十(70)psi。例如，在至少某些示例性实施例中，液体燃料出口压力可在操作期间为至少大约一百(100)psi，诸如在操作期间为至少大约一百二十五(125)psi，诸如在操作期间高达大约八百(800)psi。关于分离器204的这些双重功能的附加细节将在下文参考图6论述。

此外，将认识到，提供至燃料出口216的已与汽提气体220相互作用的出口燃料227可具有相对低的氧气含量，使得在降低的燃料焦化(即，在化学上反应以形成固体颗粒，该固体颗粒可阻塞或以其它方式损坏燃料流动路径内的构件)风险的情况下，相对大的量的热可添加至出口燃料227。例如，在至少某些示例性方面，提供至燃料出口216的出口燃料227可具有小于大约百万分之五(5)(“ppm”)、诸如小于大约三(3)ppm、诸如小于大约二(2)ppm、诸如小于大约一(1)ppm、诸如小于大约0.5 ppm的氧气含量。

此外，如将认识到的，描绘的示例性燃料氧气减少单元200再循环并再使用汽提气体220(即，汽提气体220在基本上闭合的回路中操作)。然而，离开分离器204的已与液体燃料226相互作用的汽提气体220具有相对高的氧气含量。因此，为了再使用汽提气体220，需要减少来自分离器204的出口214的汽提气体220的氧气含量。对于描绘的实施例而言，并且如上文注意到的，汽提气体220流过预热器212，流过催化器210(其中汽提气体220的氧气含量减少)，并且流过叶轮208(其中增加汽提气体220的压力，以提供通过循环气体流动路径206的汽提气体220的流)。

更具体地，在催化器210内，相对富氧的汽提气体220反应以减少其氧气含量。将认识到，催化器210可以以任何合适的方式构造成执行这样的功能。例如，在某些实施例中，催化器210可构造成燃烧相对富氧的汽提气体220，以减少其氧气含量。然而，在其它实施例中，催化器210可另外或备选地包括催化构件的几何形状，相对富氧的汽提气体220流过该催化构件，以减少汽提气体220的氧气含量。在这些实施例中的一个或多个中，催化器210可构造成将汽提气体220的氧气含量减少至按质量小于大约百分之五(5%)的氧气(O₂)，诸如按质量小于大约百分之二(2)(3%)的氧气(O₂)，诸如按质量小于大约百分之一(1%)的氧气(O₂)。

然后，所得的氧气含量相对低的气体通过循环气体流动路径206的其余部分并返回到接触器202来提供，使得循环可重复。以这样的方式，将认识到，汽提气体220可为能够经历上文描述的化学转变的任何合适的气体。例如，汽提气体可为来自例如包括燃料氧气减少单元200的燃气涡轮发动机的核心空气流动路径的空气(例如，从HP压缩机112排放的压缩空气；见图1)。

然而，在其它实施例中，汽提气体可改为任何其它合适的气体，诸如惰性气体(诸如氮气或二氧化碳(CO₂))、由至少50%(按质量)的惰性气体组成的气体混合物，或具有相对低的氧气含量的某一其它气体或气体混合物。

然而，将认识到，上文描述的示例性燃料氧气减少单元200仅通过示例的方式提供。在其它实施例中，燃料氧气减少单元200可以以任何其它合适的方式构造。

在其它实施例中，汽提气体220可不流过循环气体流动路径206，而是改为燃料氧气减少单元200可包括开放回路汽提气体流动路径，其中这样的流动路径与合适的汽提气体源(诸如排放空气源)成流连通，并且构造成将这样的空气在燃料气体分离器204的下游倾倒至大气。

如上文描述的，在本公开的燃料氧气减少单元200中，叶轮208联接到涡轮211并且由涡轮211驱动。在示例性实施例中，涡轮211由来自发动机的排放空气提供功率。例如，涡轮211由主发动机排放空气提供功率。有利地，本公开的系统允许叶轮208在没有机械地连结到发动机的附属齿轮箱142的情况下被提供功率。以该方式，本公开的系统允许独立于主发动机的旋转速度而控制汽提气体流速。对于发动机的给定循环点，该系统允许叶轮208被控制并以针对燃料氧气减少单元200的最佳速度设定。

参考图2，在示例性实施例中，燃料氧气减少单元200包括在涡轮211下游的第一阀240。第一阀240调整涡轮211下游的排放空气242(例如，主发动机排放空气)，以控制叶轮208的旋转速度。

参考图3，在另一示例性实施例中，燃料氧气减少单元200包括在涡轮211上游的第二阀250。第二阀250调整涡轮211上游的排放空气242(例如，主发动机排放空气)，以控制叶轮208的旋转速度。

在本公开的另一实施例中，燃料氧气减少单元200包括在涡轮211下游的第一阀240和在涡轮211上游的第二阀250两者。以该方式，系统具有第一阀240和第二阀250两者，第一阀240调整涡轮211下游的排放空气242(例如，主发动机排放空气)，以控制叶轮208的旋转速度，第二阀250调整涡轮211上游的排放空气242(例如，主发动机排放空气)，以控制叶轮208的旋转速度。

参考图4，在另一示例性实施例中，该布置包括成串行流的叶轮208、预热器212以及催化器210。因此，汽提气体220的流离开分离器204的汽提气体出口214，并且然后流过成串行流的叶轮208、预热器212以及催化器210。接下来，然后提供所得的相对低的氧气含量的汽提气体，其通过循环气体流动路径206的其余部分，并且返回至接触器202，使得循环可重复。

参考图4，在示例性实施例中，燃料氧气减少单元200还包括燃料氧气传感器270、气体氧气传感器272、速度传感器274以及气体旁通回路280。燃料氧气传感器270定位在出口燃料管线224的部分处。燃料氧气传感器270用于确定适当水平的氧气存在于出口燃料流227中，并且用于确定出口燃料流227已具有从入口燃料流226移除的适当水平的氧气。在其它示例性实施例中，燃料氧气传感器270可定位在系统中的其它流动点处，和/或还可利用附加的燃料氧气传感器270。

气体氧气传感器272定位在汽提气体管线205的部分处。例如，气体氧气传感器272可定位在汽提气体管线205在催化器210下游的部分处。气体氧气传感器272用于确定在进入接触器202之前适当水平的氧气存在于汽提气体流220中，并且用于确定离开预热器212和催化器210的汽提气体已具有从离开分离器204的汽提气体流移除的适当水平的氧气。在其它示例性实施例中，气体氧气传感器272可定位在系统中的其它流动点处，和/或还可利用附加的气体氧气传感器272。

气体旁通回路280将纯汽提气体供应流282再循环至离开分离器204的汽提气体出口214的汽提气体220的流。例如，气体旁通回路280将纯汽提气体供应流282再循环至在分离器204的汽提气体出口214下游的汽提气体220的流。参考图4，在入口汽提气体流进入接触器202并且与接触器202内的入口燃料流226混合之前，气体旁通回路280从接触器202的入口290上游的位置延伸至分离器204的汽提气体出口214下游的位置。以该方式，如本文中描述的，在流过预热器212和催化器210之后具有减少的氧气含量的纯汽提气体供应流282被提供至离开分离器204的汽提气体出口214的具有较高氧气含量的汽提气体220的流。此外，气体旁通回路280的部分延伸通过接触器202，接触器202用作用于旁通回路280的热交换器。参考图4，气体旁通回路280包括控制阀284，其用于控制流过气体旁通回路280的纯汽提气体供应流282与离开分离器204的汽提气体出口214的汽提气体220的流的混合。

参考图4，用于叶轮208的功率源(即，涡轮211)与用于分离器204的轴232的功率源不同并且分离。在示例性实施例中，分离器204的输入轴232联接到附属齿轮箱276，并且由附属齿轮箱276驱动。在其它示例性实施例中，输入轴232可机械地联接到任何其它合适的功率源，诸如与涡轮211分离的电动、液压、气动或其它功率源。

现在参考图6，提供根据本公开的示例性实施例的用于燃气涡轮发动机的燃料输送系统300的示意图。在某些示例性实施例中，图6中描绘的示例性燃料输送系统300可与上文参考图1描述的示例性燃气涡轮发动机一起利用(即，构造为示例性燃料输送系统146，其能够与示例性涡轮风扇发动机100一起操作)，和/或可构造为上文参考图2和图5描述的示例性燃料氧气减少单元200。然而，在其它实施例中，燃料输送系统300可与任何其它合适的燃气涡轮发动机、运载工具(包括例如飞行器)等一起利用。

如描绘的，燃料输送系统300大体上包括燃料源302、抽吸泵304，以及在燃料源302与抽吸泵304之间延伸的第一燃料管线306。抽吸泵304可指代第一泵，该第一泵定位在燃料源302下游，以用于从燃料源302生成燃料流。因此，描绘的抽吸泵304定位在燃料源302下游，以用于从燃料源302通过第一燃料管线306生成液体燃料流(注意，通过图6的燃料输送系统的燃料流方向示意性地指示为相应的燃料管线上的箭头)。在示例性燃料输送系统300与飞行器的燃气涡轮发动机一起利用时，燃料源302可为燃料罐，例如定位在飞行器的机翼中的一个内、飞行器的机身内或任何其它合适的位置的燃料罐。

燃料输送系统300进一步包括定位在抽吸泵304下游的主燃料泵308，如将在下文更详细地论述的。主燃料泵308可指代用于将加压燃料流提供至用于燃烧这样的燃料的构件(即，在燃烧燃料的这样的构件上游提供最后的压力升高，如将在下文更详细地描述的)的燃料泵。对于描绘的实施例而言，主燃料泵308机械地联接到第一功率源310，并且抽吸泵304机械地联接到主燃料泵308并能够与主燃料泵308一起旋转。以这样的方式，主燃料泵308和抽吸泵304可共享第一功率源310。例如，在某些实施例中，第一功率源310可为燃气涡轮发动机的附属齿轮箱(例如，见图1的附属齿轮箱142)的第一垫。然而，在其它实施例中，抽吸泵304可由相对于主燃料泵308的独立功率源提供功率。此外，在其它实施例中，抽吸泵304和主燃料泵308中的一个或两者可由任何其它合适的功率源提供功率。

图6的示例性燃料系统进一步包括燃料氧气减少单元312和第二燃料管线314。燃料氧气减少单元312大体上包括汽提气体管线316和接触器318。更具体地，燃料氧气减少单元312限定循环气体流动路径320，其中汽提气体管线316至少部分地限定循环气体流动路径320。接触器318与汽提气体管线316(和循环气体流动路径320)和抽吸泵304成流体连通(通过用于示出的实施例的第二燃料管线314)，以用于形成燃料/气体混合物。值得注意地，对于描绘的实施例而言，示例性燃料氧气减少单元312进一步包括叶轮322、预热器324、催化器326以及联接到叶轮322的涡轮327。这些构件可构造成提供具有期望性质的通过循环气体流动路径320和汽提气体管线316的汽提气体，以与接触器318内的燃料混合，以减少燃料的氧气含量。

如上文描述的，在本公开的燃料氧气减少单元312中，叶轮322联接到涡轮327并且由涡轮327驱动。在示例性实施例中，涡轮327由来自发动机的排放空气提供功率。例如，涡轮327由主发动机排放空气提供功率。有利地，本公开的系统允许叶轮322在没有机械地连结到发动机的附属齿轮箱142的情况下被提供功率。以该方式，本公开的系统允许独立于主发动机的旋转速度而控制汽提气体流速。对于发动机的给定循环点，该系统允许叶轮322被控制并以针对燃料氧气减少单元312的最佳速度设定。

此外，示例性燃料氧气减少单元312进一步包括分离器328，分离器328与接触器318成流体连通，以用于从接触器318接收燃料/气体混合物并且在主燃料泵308上游的位置处将燃料/气体混合物分离成出口汽提气体流和出口燃料流。值得注意地，图6的燃料氧气减少单元312和示例性分离器328可以以与上文参考图2和图5描述的示例性燃料氧气减少单元200和分离器204基本上相同的方式构造。以这样的方式，将认识到，分离器328可为机械驱动的双分离器泵328，其联接到第二功率源330。对于图6的实施例而言，第二功率源330可为附属齿轮箱的第二垫。以这样的方式，分离器328和主燃料泵308(以及用于示出的实施例的抽吸泵304)可各自由例如附属齿轮箱驱动。然而，将认识到，对于描绘的实施例而言，主燃料泵308和分离器328可联接到附属齿轮箱的不同的垫，使得主燃料泵308和分离器328可以以不同的旋转速度旋转。

在本公开中，用于叶轮322的功率源(即，涡轮327)与用于分离器328的功率源不同并且分离。例如，分离器328联接到与涡轮327分离的第二功率源330。在示例性实施例中，分离器204、328的输入轴232(图2)联接到附属齿轮箱142，并且由附属齿轮箱142驱动。在其它示例性实施例中，输入轴232可机械地联接到任何其它合适的功率源，诸如与涡轮327分离的电动、液压、气动或其它功率源。

然而，将认识到，在其它示例性实施例中，燃料氧气减少单元312可具有任何其它合适的构造。例如，在其它实施例中，燃料氧气减少单元312可具有任何其它合适的分离器328，可具有其以任何其它合适的流动顺序布置的构件，可不包括描绘的构件中的每个，可包括以任何其它合适的方式构造的构件，或者可包括本文中未描绘或描述的其它构件。

仍然参考图6的实施例，如同上文参考图2和图5描述的示例性分离器204一样，图6中描绘的分离器328进一步构造成在燃料流中生成至少大约六十(60)psi(诸如至少九十(90)psi以及高达大约七百五(750)psi)的压力升高。以这样的方式，由分离器328生成的液体燃料出口压力可为至少大约七十(70)psi或更大。在某些示例性实施例中，这可通过单级分离器/泵组件(见例如图5的组件234)来实现。

利用通过燃料氧气减少单元312的分离器328的出口燃料流中的压力的这样的增加，描绘的燃料氧气减少单元312的分离器328可提供在抽吸泵304下游和主燃料泵308上游的燃料输送系统300内的燃料流的基本上所有必要的压力升高。图6中描绘的示例性燃料输送系统300就是这种情况。因此，对于描绘的示例性实施例而言，燃料氧气减少单元312的分离器328有效地消除对于包括单独的增压泵的需要，该单独的增压泵用于在抽吸泵304下游和在主燃料泵308上游通过燃料输送系统300的燃料流。这可减小燃料输送系统300的成本和重量。

以这样的方式，将进一步认识到，对于图6中示出的实施例而言，从抽吸泵304至主燃料泵308的基本上所有的燃料流流过燃料氧气减少单元312的分离器328。更具体地，对于描绘的示例性实施例而言，从抽吸泵304至主燃料泵308的基本上所有的燃料流流过燃料氧气减少单元312的分离器328，而没有针对旁路的选择(即，没有围绕用于示出的实施例的分离器328的旁通管线)。这可因此确保燃料氧气减少单元312的分离器328可在抽吸泵304与主燃料泵308之间的燃料流中提供期望量的压力升高。然而，注意，在本公开的其它示例性方面，燃料输送系统300可包括一个或多个旁通管线和/或燃料增压泵。然而，在包括分离器328的情况下，任何这样的燃料增压泵的大小可不需要那么大。

出口燃料流从燃料氧气减少单元312提供至燃料输送系统300的第三燃料管线332。燃料输送系统300的第三燃料管线332与一个或多个发动机系统热交换器成流体连通，每个发动机系统热交换器将第三燃料管线332(或者更确切地说，通过第三燃料管线332的燃料流)热联接到相应的发动机系统。更具体地，对于示出的实施例而言，第三燃料管线332与第一发动机系统热交换器334和第二发动机系统热交换器336成热连通。第一发动机系统热交换器334和第二发动机系统热交换器336可热联接到相应的第一发动机系统338和第二发动机系统340。第一发动机系统338和第二发动机系统340可为任何合适的发动机系统，诸如主润滑油系统、变频发电机系统等中的一个或多个。

第三燃料管线332进一步延伸至主燃料泵308，使得前面提到的一个或多个热交换器334、336定位在主燃料泵308上游和燃料氧气减少单元312下游。主燃料泵308可进一步增加来自第三燃料管线332的燃料流的压力，并且提供通过燃料输送系统300的第四燃料管线342的这样的相对高压的燃料流。值得注意地，示例性燃料输送系统300进一步包括燃料计量单元344和第五燃料管线346。对于描绘的实施例而言，第四燃料管线342延伸至燃料输送系统300的燃料计量单元344。示例性燃料计量单元344大体上包括燃料计量阀348和旁通阀350。对于示出的实施例而言，燃料计量阀348定位在旁通阀350下游，但是这些位置可颠倒。燃料计量阀348可构造成计量提供至第五燃料管线346并通过第五燃料管线346提供至例如燃烧装置的燃料流。更具体地，对于描绘的实施例而言，第五燃料管线346构造成将燃料流提供至一个或多个燃烧器组件352(其可例如在燃气涡轮发动机的燃烧区段内；见例如图1)。以这样的方式，燃料计量阀348可通过调整至这样的燃烧器组件352的燃料流来控制例如包括一个或多个燃烧组件352的燃气涡轮发动机的操作。因此，将认识到，在这样的燃料不被燃烧装置需要或期望时(如由燃料计量阀348指示的)，燃料计量单元344的旁通阀350可将燃料流返回至燃料计量单元344上游的位置。具体地，对于示出的实施例而言，旁通阀350构造成通过燃料输送系统300的第六燃料管线354将这样的燃料返回至一个或多个热交换器(即，用于描绘的实施例的热交换器334、336)上游的第三燃料管线332中的接合点356。

简要地，还将认识到，对于示出的实施例而言，燃料输送系统300包括第三热交换器358，第三热交换器358定位在燃料计量单元344下游和燃烧器组件352上游。第三热交换器358还可为发动机系统热交换器，该发动机系统热交换器构造成将通过第五燃料管线346的燃料流热连接到这样的发动机系统(即，第三发动机系统360)。热联接到第三热交换器358的第三发动机系统360可与上文描述的发动机系统338、340中的一个相同，或者备选地，可为任何其它合适的发动机系统。

以这样的方式，将认识到，包括具有如本文中描述的分离器328且以本文中描述的方式定位的燃料氧气减少单元312可允许有更高效的燃料输送系统300。例如，使燃料氧气减少单元312设在抽吸泵304下游和主燃料泵308上游，热可添加至主燃料泵308上游(以及主燃料泵308下游)的脱氧燃料。此外，包括根据本文中描述的实施例的分离器328可允许减小增压泵的大小，或排除这样的增压泵(诸如在描绘的实施例中)，从而潜在地节省燃料输送系统300的成本和重量。

在本公开的示例性方面，提供一种用于操作用于燃气涡轮发动机的燃料输送系统的方法。方法包括：在燃料氧气减少单元的氧气传递组件中接收入口燃料流，以用于使用通过汽提气体流动路径的汽提气体流来减少入口燃料流中的氧气量；使燃料氧气减少单元的叶轮以第一速度操作；以及使燃料氧气减少单元的分离器以不同于第一速度的第二速度操作。

本发明的另外的方面由以下条款的主题提供：

1. 一种用于燃气涡轮发动机的燃料输送系统，其包括：燃料氧气减少单元，其限定液体燃料流动路径和汽提气体流动路径，并且构造成将通过液体燃料流动路径的燃料流的氧气含量传递至通过汽提气体流动路径的汽提气体流，燃料氧气转换单元包括：叶轮，其与汽提气体流动路径成空气流连通，以用于使汽提气体流循环通过汽提气体流动路径；以及涡轮，其联接到叶轮。

2. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其中涡轮由通过排放空气导管的排放空气提供功率，并且其中燃料氧气减少单元的汽提气体流动路径与排放空气导管成空气流连通。

3. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其中涡轮由排放空气提供功率，并且叶轮联接到涡轮并由涡轮驱动。

4. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其中涡轮由主发动机排放空气提供功率。

5. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其进一步包括在涡轮下游的第一阀，其中第一阀调整涡轮下游的主发动机排放空气，以控制叶轮的旋转速度。

6. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其进一步包括在涡轮上游的第二阀，其中第二阀调整涡轮上游的主发动机排放空气，以控制叶轮的旋转速度。

7. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其中燃料氧气转换单元包括：接触器，其包括从液体燃料流动路径接收燃料流的燃料入口和从汽提气体流动路径接收汽提气体流的汽提气体入口，接触器构造成形成燃料/气体混合物；以及分离器，其包括与接触器成流体连通的入口、燃料出口以及汽提气体出口，入口接收燃料/气体混合物，其中分离器构造成将燃料/气体混合物分离成出口汽提气体流和出口燃料流，并且将出口汽提气体流通过汽提气体出口提供回至汽提气体流动路径，并将出口燃料流通过燃料出口提供回至液体燃料流动路径。

8. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其中分离器联接到与涡轮分离的第二功率源。

9. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其进一步包括设置在分离器下游的催化器，催化器接收并处理出口汽提气体流，其中入口汽提气体流离开催化器；其中叶轮设置在催化器与接触器之间。

10. 一种用于燃气涡轮发动机的燃料输送系统，其包括：燃料源；抽吸泵，其在燃料源下游，以用于从燃料源生成液体燃料流；主燃料泵，其在抽吸泵下游；以及燃料氧气减少单元，其在抽吸泵下游和主燃料泵上游，燃料氧气减少单元包括：汽提气体管线；接触器，其与汽提气体管线和抽吸泵成流体连通，以用于形成燃料/气体混合物，其中接触器从抽吸泵接收入口燃料流；分离器，其与接触器成流体连通，分离器接收燃料/气体混合物，并且在主燃料泵上游的位置处将燃料/气体混合物分离成出口汽提气体流和出口燃料流；叶轮，其设置在分离器下游和接触器上游，其中叶轮使汽提气体循环至接触器；以及涡轮，其联接到叶轮。

11. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其中涡轮由排放空气提供功率，并且叶轮联接到涡轮并由涡轮驱动。

12. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其中涡轮由主发动机排放空气提供功率。

13. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其进一步包括在涡轮下游的第一阀，其中第一阀调整涡轮下游的主发动机排放空气，以控制叶轮的旋转速度。

14. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其进一步包括在涡轮上游的第二阀，其中第二阀调整涡轮上游的主发动机排放空气，以控制叶轮的旋转速度。

15. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其中分离器联接到与涡轮分离的第二功率源。

16. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其中分离器的输入轴联接到附属齿轮箱，并且由附属齿轮箱驱动。

17. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其进一步包括设置在分离器下游的催化器，催化器接收并处理出口汽提气体流，其中入口汽提气体流离开催化器；其中叶轮设置在催化器与接触器之间。

18. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其中涡轮包括排放气体回收涡轮。

19. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其中主发动机排放空气包括高压压缩机排放空气，并且其中燃料氧气减少单元使高压压缩机排放空气再循环回至主发动机的高压压缩机。

20. 根据任何前述条款的燃料输送系统，其中出口燃料流具有比入口燃料流更低的氧气含量，并且其中出口汽提气体流具有比入口汽提气体流更高的氧气含量。

21. 根据任何前述条款的燃料氧气减少单元，其中气体增压泵电联接到永磁交流发电机(PMA)。

22. 根据任何前述条款的燃料氧气减少单元，其中分离器电联接到永磁交流发电机(PMA)。

23. 根据任何前述条款的燃料氧气减少单元，其中燃料氧气减少单元进一步包括燃料氧气传感器。

24. 根据任何前述条款的燃料氧气减少单元，其中燃料氧气减少单元进一步包括气体氧气传感器。

25. 根据任何前述条款的燃料氧气减少单元，其中燃料氧气减少单元进一步包括速度传感器。

26. 根据任何前述条款的燃料氧气减少单元，其中燃料氧气减少单元进一步包括气体旁通回路。

27. 提供一种用于操作用于燃气涡轮发动机的燃料输送系统的方法。方法包括：在燃料氧气减少单元的氧气传递组件中接收入口燃料流，以用于使用通过汽提气体流动路径的汽提气体流来减少入口燃料流中的氧气量；使燃料氧气减少单元的叶轮以第一速度操作；以及使燃料氧气减少单元的分离器以不同于第一速度的第二速度操作。

28. 一种用于操作燃料输送系统的方法，其包括：使用燃料氧气减少单元以减少通过燃料输送系统的燃料流的氧气含量，其中使用燃料氧气减少单元包括：使与燃料氧气减少单元的汽提气体流动路径成流体连通的气体泵以第一速度操作；以及使分离器以不同于第一速度的第二速度操作，分离器与燃料氧气减少单元的汽提气体流动路径和燃料输送系统的燃料流动路径成流体连通。

29. 根据任何前述条款的方法，其中使分离器以不同于第一速度的第二速度操作包括使分离器独立于气体泵而旋转。

30. 根据任何前述条款的方法，其中第一速度相对于第二速度变化。

31. 根据任何前述条款的方法，其中操作分离器包括利用第一功率源来驱动分离器，其中操作气体泵包括利用单独的功率源来驱动气体泵，并且其中第一功率源不同于第二功率源。

32. 根据任何前述条款的方法，其中第一功率源为附属齿轮箱，并且其中第二功率源为与流体流成流体连通的涡轮。

本书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域中的任何技术人员能够实践本发明(包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法)。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。

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