DE3246623A1

DE3246623A1 - Verfahren und vorrichtung zum zersetzen von antivernebelungs-treibstoff

Info

Publication number: DE3246623A1
Application number: DE19823246623
Authority: DE
Inventors: George Albert Coffinberry
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1982-04-21
Filing date: 1982-12-16
Publication date: 1983-10-27
Also published as: GB8514077D0; JPS58183791A; US4474530A; GB2158514A; GB2119439A; IT1153682B; IT8224804A0; JPH0541679B2; FR2525693A1; FR2525693B1; IT8224804A1; GB2119439B

Description

9042-13DV-7927

Verfahren und Vorrichtung zum Zersetzen von Antivernebelungs-Treibstoff

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zersetzen von Antivernebelungs-Brennstoff und insbesondere auf ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung unter Verwendung einer Zentrifugalpumpe.

Das Interesse in der Verwendung von Triebwerks-Brennstoffen in Gasturbinen, beispielsweise Flugzeugturbinen, als ein Mittel zur Steuerung oder Verminderung von Brandunglücken bei der Bruchlandung (crash) und danach hat zur Entwicklung von Antivernebelungs—Brenn— bzw. Treibstoffen geführt. Der Antivernebelungs-Treibstoff enthält üblicherweise Kerosin mit einem Zusatz, der den Treibstoff verändert, um langkettige Moleküle aufweisende Polymeren zu bilden. Diese langkettige Moleküle aufweisenden Polymeren geben dem Treibstoff die Fähigkeit, der Tendenz zur Vernebelung und Entzündung im Falle eines Bruches des Tankes oder der Treibstoffleitung bei der Bruchlandung oder danach zu widerstehen.

Damit jedoch ein derartiger Antivernebelungs-Treibstoff in dem Triebwerksbrenner richtig entzündet und verbrannt werden kann,-ist es notwendig, den Treibstoff in seine ursprüngliche Kerosin-Molekülstruktur zurückzuverwandeln. Zusätzlich ist es aufgrund der nicht-Newton'sehen und stark-viskosen Charakteristik des Antivernebelungs-Treibstoffes ferner notwendig, den Antivernebelungs-Treibstoff zu zersetzen, um für einen zufriedenstellenden Wärmeübergang in den Wärmetauschern des Triebwerks zu sorgen, die im allgemeinen zu einem Gasturbinentriebwerk gehören. Es ist weiterhin wünschenswert, den Antivernebelungs-Treibstoff zu zer-

setzen, um eine vorhersagbare Leckage in Treibstoffmeßkomponenten vorherzusagen und eine Verstopfung von Treibstoffiltern zu verhindern.

Zentrifugalpumpen sind in der Technologie von Gasturbinentriebwerken allgemein bekannt. Beispielsweise ist eine Zentrifugalpumpe in der US-PS 3 784 318 beschrieben. Derartige Zentrifugalpumpen weisen üblicherweise ein drehbares Flügelrad auf, das von einem Kollektor oder Sammler, beispielsweise einem beschaufelten Diffusor, eng umgeben ist, wobei das Flügelrad einen Eingang zur Aufnahme von Treibstoff und einen Ausgang aufweist, um den Treibstoff von dort in einen Eingang des das Flügelrad umgebenden Kollektors zu richten. Derartige Zentrifugalpumpen können Treibstoff bei dem Druck und den Strömungswerten, beispielsweise etwa 70 bar (1000 psi) bzw. 7.2 60 kg pro Stunde (16 000 pounds pro Stunde) pumpen, die für viele Gasturbinentriebwerke erforderlich sind. Zusätzlich müssen derartige Pumpen bei den erforderlichen Drehzahlbereichen in der Größenordnung von etwa 25 000 Umdrehungen/Minute arbeiten.

Um eine derartige Zentrifugalpumpe mit Antivernebelungs-Treibstoff zu verwenden, müssen jedoch zusätzliche Mittel vorgesehen sein, um den Antivernebelungs—Treibstoff zu zersetzen, da übliche Zentrifugalpumpen entweder gar kein oder ein in unzulässiger Weise unbefriedigendes Zersetzungsvermögen besitzen. Es ist deshalb vorgeschlagen worden, Zersetzungsstrukturen, beispielsweise Drosselvorrichtungen oder Kavitationsvorrichtungen, in Reihenströmung mit der Zentrifugalpumpe hinzuzufügen, um dadurch für die erforderliche Zersetzungsfunktion zu sorgen. Derartige zusätzliche Zersetzungsstrukturen sind jedoch unerwünscht aufgrund der zusätzlichen Komplexität des Treibstoffsystems und der zusätzlichen Fehlermöglichkeiten, die dadurch herbeigeführt werden. Weiterhin erfordern derartige zusätzliche Zersetzungsstrukturen üblicherweise eine wesentliche Vergrößerung der abgezogenen Triebwerksleistung und häufig bewirken sie, daß die Treibstofftemperatur in unzulässiger Weise erhöht wird, beispielsweise

auf Werte von über 15O°c (300⁰F) an den Treibstoffdüsen.

Es wäre somit wünschenswert, eine übliche Treibstoff-Zentrifugalpumpe zu schaffen, die Äntivernebelungs-Treibstoff zersetzen kann. Insbesondere wäre es wünschenswert, eine derartige Pumpe mit dem Vermögen zu schaffen, Treibstoff bei den Druck- und Strömungswerten zu pumpen, die in Gasturbinentriebwerken, beispielsweise einem Flugzeugtriebwerk, erforderlich sind und die gleichzeitig Äntivernebelungs-Treibstoff zersetzen bwz. aufspalten kann.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Zersetzen von Antivernebelungs-Treibstoff zu schaffen. Dabei soll insbesondere eine verbesserte Zentrifugalpumpe geschaffen werden. Diese Zentrifugalpumpe soll als eine Zentrifugalpumpe mit einem relativ hohen Strömungsbereich arbeiten, wenn sie den Antivernebelungs-Treibstoff zersetzt. Weiterhin soll eine derartige Zentrifugalpumpe geschaffen werden, die Rezirkulationsmittel aufweist zum Verbessern der Zersetzung des Antivernebelungs-Treibstoff s„ Eine derartige Zentrifugalpumpe soll durch eine einfache Abänderung einer üblichen Zentrifugalpumpe geschaffen werden«

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Zentrifugalpumpe vorgesehen, die ein umlaufendes Flügelrad aufweist, das von einem beschaufelten Kollektor eng umgeben ist. Das Flügelrad weist einen im wesentlichen zentral angeordneten Eingang zur Aufnahme von Treibstoff und einen Ausgang auf, um den Treibstoff von dort in einen Eingang des beschaufelten Kollektors nach außen zu richten. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Antivernebelungs-Treibstoff in den Eingang des umlaufenden Flügelrads eingeführt. Das Flügelrad wird dann gedreht, um Molekülarkräfte in einem Zersetzungsbereich hervorzurufen, die im wesentlichen zwischen dem umlaufenden Flügelrad und dem beschaufelten Kollektor angeordnet ist, wobei die Kräfte ausreichend sind, um den Äntivernebelungs-Treibstoff zu zersetzen, wenn der Treibstoff durch den Zersetzungsberejch hindurch in

den Eingang des beschaufelten Kollektors strömt.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht und zeigt eine bekannte Zentrifugalpumpe.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht der Zentrifugalpumpe gemäß Fig. 1 entlang der Schnittlinie 2—2 und zeigt einen Teil von einem Ausführungsbeispiel der verbesserten Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung, in der ihr Diffusorabschnitt mit mehreren Rezirkulationskanälen versehen ist.

Fig. 3 ist eine vereinfachte schematische Darstellung ähnlich der in Fig. 2 gezeigten Anordnung und zeigt die Art und Weise, in der der Antivernebelungs-Treibstoff in einem Ausführungsbeispiel der Zentrifugalpumpe zersetzt wird.

Fig. 4 ist eine Kurve und zeigt die Zersetzungscharakteristiken der bekannten Pumpe gemäß Fig. 1 .

Fig. 5 ist eine Kurve und zeigt die Zersetzungscharakteristiken der in Fig. 2 teilweise gezeigten Zentrifugalpumpe.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht ähnlich Fig. 1 und zeigt einen Teil von einem weiteren Ausführungsbeispiel der Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung, in der ein axialer Rezirkulationskanal vorgesehen ist.

In Fig. 1 ist als ein Beispiel eine bekannte Zentrifugalpumpe gezeigt. Die Pumpe 10 enthält einen in der Mitte angeordneten axialen Einlaß 12 zur Aufnahme einer Eingangsströmung des zu

pumpenden Treibstoffes. Ein umlaufendes Flügelrad 14 weist mehrere Flügel oder Schaufeln 16 auf, die dazwischen Flügelradkanäle 19 bilden. Die Schaufeln 16 sind innen zwischen axial gegenüberliegenden Mantelabschnitten 17 angeordnet. Ein Gehäuse 18 bildet einen radialen Auslaß 20 / der die Spitzen 16A der Flügelradschaufeln 16 umgibt. Ein feststehender beschaufelter Kollektor 22, beispielsweise ein Diffusor, umgibt den radialen Auslaß 20 und weist mehrere feststehende Diffusorschaufel 24 auf. Jedes Paar der Diffusorschaufeln 24 bildet einen Diffusor-Eingangskanal 26 von dem radialen Auslaß 20 der Pumpe 10 zu einem toroidförmigen Kollektor 27. Das Flügelrad 14 geht von einer Drehwelle 28 aus, die für eine Rotation in nicht-gezeigten Lagern aufgenommen ist. Wie aus der folgenden Beschreibung deutlich werden wird, kann die vorliegende Erfindung auf viele Zentrifugalpumpentypen angewendet werden, und die in Fig. 1 gezeigte Struktur dient lediglich als ein Anwendungsbeispiel.

In Fig. 2 ist ein Teil der Zentrifugalpumpe 10 gemäß Fig. 1 dargestellt und zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Insbesondere enthält die Zentrifugalpumpe 10 gemäß Fig. 2 ein übliches ummanteltes Flügelrad 14 mit mehreren Schaufeln bzw. Flügeln 36. Beispielsweise sind fünfzehn derartige Flügelradschaufeln 16 gezeigt. Jede der Schaufeln 1.6 ist so angeordnet , daß dem Strömungsmittel (Treibstoffströmung) eine Drehgeschwindigkeit erteilt wird, wenn es durch den Kanal 19 radial nach außen strömt, der durch jedes Paar benachbarter Schaufeln 16 gebildet ist.

Das Flügelrad 14 ist in ümfangsrichtung durch den feststehenden Diffusor 22 umgeben, der gewisse Merkmale der Erfindung aufweist. Der feststehende Diffusor 22 ist durch einen vorbestimmten radialen Abstand d, üblicherweise von etwa 0,25 mm (0,010 Zoll) bis etwa 2,5 mm (0,100 Zoll), von den umlaufenden Schaufelspitzen 16A des Flügelrades 14 getrennt. Der Diffusor 22 weist mehrere Diffusor-Eingangskanäle 26 auf. In Fig. 2 sind vier derartige Diffusorkanäle 26 gezeigt, die in

Umfangsrichtung um den Diffusor 22 herum im wesentlichen gleich beabstandet sind. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel, bei dem das Flügelrad 14 einen Durchmesser von 9,65 cm (3,8 Zoll) hat, ist die Innenfläche 22S des Diffusors in einem Abstand d von 0,50 ram (0,019 Zoll) von den Schaufelspitzen 16A beabstandet. Die Diffusorkanäle 19 bilden eine Vergrößerung der Strömungsquerschnittsfläche nach außen, um so den Treibstoff zu verlangsamen und kinetische Energie in statischen Druck umzuwandeln. Jeder Diffusorkanal 26 weist eine Außenfläche 26S auf, die vorzugsweise im allgemeinen tangential zur inneren ümfangsflache 22S des Diffusors 22 angeordnet ist.

Der beschaufelte Diffusor 22 weist ferner mehrere Rezirkulationsmittel 40 auf. Genauer gesagt, ist der Diffusor 22 auf seiner inneren Ümfangsflache 22S mit mehreren Rezirkulationskanälen 40 versehen. Als Beispiel sind in Fig. 2 acht derartige Rezirkulationskanäle 40 gezeigt. Die Rezirkulationskanäle 40 sind in Umfangsrichtung im wesentlichen gleich beabstandet in vier Paaren von zwei Kanälen 40 entlang der Innenfläche 22S des Diffusors 22. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zwei derartige Kanäle zwischen jedem aufeinanderfolgenden Paar der Diffusorkanäle 26 angeordnet. Jeder derartige Kanal 40 und Diffusorkanal erstrecken sich vorzugsweise axial über im wesentlichen die gleiche Strecke, wie die axiale Breite der in Fig. 3 gezeigten Flügelradspitze 16A. Die Rezirkulationskanäle 40 weisen eine Außenwand 4OS auf, die vorzugsweise im allgemeinen tangential zur Innenfläche 22S des Diffusors 22 angeordnet sind. Die Rezirkulationskanäle 40 enthalten ferner eine zurückrichtende Wand 4OR auf, die vorzugsweise im allgemeinen radial zur Mitte des Flügelrads 14 angeordnet ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird nun der Zweck und die Funktion des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels näher erörtert. Der Einfachheit halber enthält die schematische Darstellung der Erfindung gemäß Fig. 3 eine begrenzte Anzahl von Flügelrad-

schaufeln 16. Ein Pfeil R soll die Drehrichtung des Flügelrads 14 angeben. Der Pfeil 0 stellt die Ausgangsströmung des Treibstoffes aus dem Diffusor 22 dar. Der Pfeil C soll eine beispielhafte Rezirkulations-Treibstoffströmung zwischen den Rezirkulationskanälen 40 und den Flügelradschaufelkanälen angeben.

Die Treibstoffströmung tritt in der Mitte des Flügelrades ein und tritt durch die Rotation des Flügelrades 14 durch die Diffusorkanäle 26 (Pfeil 0) aus. um die Zersetzung des Antivernebelungs-Treibstoffs zu fördern, ist es wünschenswert, den Antivernebelungs-Treibstoff in dem Zersetzungsbereich X, der durch den relativ engen Spielraum d zwischen den Flügelradschaufelspitzen 16A und der inneren Umfangsflache 22S des Diffusors gebildet ist, Scherkräften auszusetzen. Die Geschwindigkeit der Flügelradspitzen ist üblicherweise relativ hoch, beispielsweise zwischen etwa 76 und 135 m/sek. (250 und 450 Fuß pro Sekunde), vorzugsweise etwa 91 m/sek. (300 Fuß pro Sekunde). In diesem Geschwindigkeitsbereich sind die molekularen Kräfte oder Beanspruchungen ausreichend hoch, um eine molekulare Spaltung oder Zertrümmerung der Polymerzusätze zum Antivernebelungs-Treibstoff und demzufolge eine Zersetzung des Antivernebelungs-Treibstof fs zu bewirken.

Zusätzlich zu der Beanspruchung, die bei einem einzelnen Durch lauf der Treibstoffströmung durch den Zersetzungsbereich, der zwischen den Flügelradschaufelspitzen 3 6A und dem Diffusor angeordnet ist, und dann in radialer Richtung aus der Pumpe heraus geliefert wird, fördert das Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, auch eine hochgradige Mischung zwischen dem zersetzten und dem nicht zersetzten Treibstoff, der in die Pumpe eintritt. Weiterhin sorgt die Erfindung für eine große Zahl von wiederholten Sch er vorgängen. Zu diesem Zweck sind zwischen den Scherstellen in dem Zersetzungsbereich X die Rezirkulationskanäle 40 vorgesehen, um die Kontinuität der Rezirkulationsströmung zu unterstützen und wiederholte Schervorgänge zu fördern. Wie es bei-

spielsweise durch die Pfeile C an den Rezirkulationskanälen gezeigt ist, werden zusätzliche Schervorgänge geschaffen, da jede der Schaufelspitzen 16A durch die Rezirkulationsströmung C (siehe Pfeile) schert, die durch die Rezirkulationskanäle 40 erzeugt wird.

Es ist wichtig daraufhinzuweisen, daß die Konfiguration der Rezirkulationskanäle 40 typischerweise gemäß dem jeweiligen Anwendungsfall gewählt wird. Weiterhin ist zu erkennen, daß die vorliegende Erfindung Mittel zum Zersetzen des Antivernebelungs-Treibstoffs in einer Zentrifugalpumpe schafft, während gleichzeitig eine brauchbare Brennstoffströmung und ein brauchbarer Druck ausgebildet wird, ohne daß eine Eingangs strömung mit übermäßiger Energie erforderlich ist oder eine unzulässige Temperaturerhöhung des Treibstoffs hervorgerufen wird.

Die Erfindung wird nun anhand folgender Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Es wurde eine üblicher Treibstoff-Zentrifugalpumpe, die im wesentlichen die gleiche wie die in Fig. 1 gezeigte war (ohne die Rezirkulationskanäle), mit Antivernebelungs-Treibstoff getestet. Der Antivernebelungs-Treibstoff enthielt JET-A-Treibstoff (Flug-Kerosin) und etwa 0,3 Gew.-% Treibstoff-Modifizierer FM-9 der Firma Imperail Chemical Industries (ICI).

Die Treibstoff-Eingangsströmung zur Pumpe betrug 2720 kg/h (5991

pounds pro Stunde) bei einer Reiseflug-Drehzahl und 7.154,6 kg/h (15 759 pounds pro Stunde) bei einer Start-Drehzahl. Die Pumpe lief mit einer Drehzahl von 24 558 UpM beim Reiseflug und mit einer Drehzahl von 26 015 UpM beim Start um. Die Pumpen-Wellenleistung betrug 57 kW bei der Reiseflug-Drehzahl und 84 kW bei der Start-Drehzahl. Der Anstieg der Pumpen-Eingangs- zur Pumpen-Ausgangstemperatur betrug

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31 °C (56°F) bei der Reiseflug-Drehzahl und 14,5°C (26°F) bei der Start-Drehzahl. Der Ausgangsdruck der Pumpe betrug ⁷¹ bar (1001 psig) bei der Reiseflug-Drehzahl und 79,5 bar. (1121 psig) bei der Start-Drehzahl.

Das Antivernebelungs-Treibstoffzersetzungsvermögen der Pumpe wurde unter Verwendung einer standardisierten Methode bestimmt, die auf dem Verhältnis von (1) der Zeit, die der Antivernebelungs-Treibstoff zum Passieren eines 17^um Siebes benötigte, dividiert durch (2) die entsprechende Zeit für den in Bezug gesetzten JET-A-Treibstoff basierte:

Strömungszeit (sek.) für Antiver-

Filterverhältnis = nebelungs-Treibstoff durch M μ Sieb

Strömungszeit (sek.) für JET-A-Treibstof f durch 17/1 Sieb

Eine die Treibstoff-Zersetzungscharakteristiken der Pumpe zeigende Kurve ist in gestrichelter Linie in Fig. 4 gezeigt. Wie daraus hervorgeht, läuft die Kurve durch die Start- und Reiseflug-Leistungspunkte mit Filterverhältnissen von 8,2 bzw. 1,8. Es sei bemerkt, daß vollständig zersetzter Antivernebelungs-Treibstoff eine horizontale Linie mit einem Filterverhältniswert von 1 aufweisen würde, wie es in gestrichelter Linie dargestellt ist, während gegenwärtig gewünschte Antivernebelungs-Treibstoff -Filterverhältnisse für Gasturbinentriebwerke von Flugzeugen nicht größer als etwa 2,5 beim Start und etwa 1,2 beim Reiseflug sein würden.

Beispiel 2

Die Pumpe gemäß Beispiel 1 wurde modifiziert, damit sie den Diffusor 22 gemäß Fig. 2 und seine zugehörigen Rezirkulationskanäle 40 aufweist.

Diese Pumpe wurde unter ähnlichen Bedingungen vie im Beispiel 1 getestet. Insbesondere betrug die Treibstoffströmung zur

Pumpe 2584 kg/h (5693 pounds pro Stunde) bei Reiseflug-Drehzahl und 6920 kg/h (15 244 pounds pro Stunde) bei Start-Drehzahl. Die Pumpe lief mit einer Drehzahl von 24 552 UpM beim Reiseflug und 25 988 UpM beim Start um. Die Pump-Wellenleistung betrug 66 kW bei Reiseflug-Drehzahl und 95 kW bei Start-Drehzahl. Der Anstieg der Pumpen-Eingangs- zur Pumpen-Ausgangstemperatur betrug 38,9°c(70⁰F) bei Reiseflug-Drehzahl und J8,3°C (33°F) bei Start-Drehzahl. Der Ausgangsdruck dieser Pumpe betrug 69 bar (980 psig) bei Reiseflug-Drehzahl und 77 bar (1090 psig) bei Start-Drehzahl.

Eine die verbesserten Zersetzungscharakteristiken dieser Pumpe zeigende Kurve ist in gestrichelter Linie in Fig. 5 dargestellt. Die Kurve gemäß Fig. 5 läuft durch die Start- und Reiseleistungspunkte mit Filterverhältnissen von 2,3 bzw. 1,2.

Es sei darauf hingewiesen, daß die in Fig. 6 gezeigten Zersetzungscharakteristiken sich der vollständig zersetzten Treibstoff Charakteristiken im Reiseleistungsbereich nähern, der der dominierende Betriebsbereich eines Flugzeug-Gasturbinentriebwerkes ist.

Allgemeine Überlegungen

Wie bereits erwähnt wurde, wird die jeweilige bestimmte Konfiguration der Antivernebelungs-Treibstoff-Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung üblicherweise für einen gegebenen Anwendungsfall gewählt. Die folgenden Richtlinien sollten jedoch bei der Auswahl einer bestimmten Konfiguration berücksichtigt werden. Wo eine erhöhte interne Treibstoffströmungs-Rezirkulation für eine erhöhte Scherwirkung erwünscht ist, sollten relativ breitere Flügelradschaufeln vorgesehen sein, da die Rezirkulationsströmung durch die Verwendung breiterer Flügelradschaufeln vergrößert wird. Weiterhin haben größere Flügelrad-Schaufelspitzenwinkel (am Flügelradaustritt mehr radial) die Neigung, die Schaufelbelastung zu erhöhen, was einer der Faktoren ist, die die Treib-

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stoffströmungs-Rezirkulation fördern. Auch haben relativ weniger Flügelradschaufeln eine höhere individuelle Schaufelbelastung zur Folge.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist teilweise in Fig. 6 gezeigt, wo entsprechende Elemente zu dem in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Strich versehene Bezugszahlen (Häkchen) verwendet sind. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, können axial positionierte Rezirkulationskanäle 40' am Ausgang des Flügelrades 14' vorgesehen sein. Zur Ausbildung der resultierenden axialen Rezirkulationsströmung (C) ist der vordere Mantel 17' des Flügelrades radial verkürzt dargestellt. Es sei daraufhingewiesen, daß der axiale Rezirkulationskanal 40' die radialen Rezirkulationskanäle 40 gemäß den Fig. 2 und 3 ersetzen oder verstärken kann. Die axialen Rezirkulationskanäle 40*sorgen für mehr Rezirkulation, da sich der Treibstoff zwischen einem Bereich mit relativ hohem (H) und niedrigem (L) statischen Druck des Diffusors 22' bzw. Flügelrads 14' bewegt. Selbstverständlich können die axialen Rezirkulationskanäle 40' mehr Eingangsleistung in die Pumpe für den gleichen Zersetzungsgrad erfordern, der durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 geliefert wird.

In Anbetracht der vorstehenden Ausführungen wird die optimale Konstruktionslösung für einen gegebenen Anwendungsfall diejenige sein, die einen maximalen Rezirkulationsbetrag zwischen dem Flügelradausgang und dem Ausgangsgehäuse mit Leistungsverlusten gewinnt, die auf die Förderung einer lokalisierten Rezirkulationsströmung nahe der Flügelradspitze beschränkt sind, wo eine angemessene Flügelrad-Schaufelspitzen-Geschwindigkeit zur Verfügung steht, um die molekularen Kräfte oder Beanspruchungen zu erzeugen, die zum Zersetzen des Antivernebelungs-Treibstoffes erforderlich sind.

Somit wird erfindungsgemäß eine Zentrifugalpumpe geschaffen, die einen akzeptablen Zersetzungswert liefert, um einen zufriedenstellenden Triebwerksbetrieb bei im wesentlichen allen Bedingungen zu gestatten. Zusätzlich kann die Antivernebelungs-

Treibstoff-Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung den Treibstoff bei der üblicherweise gewünschten Drehzahl (beispielsweise etwa 25 000 upm) und Strömungswerten liefern, während gleichzeitig ein Antivernebelungs-Treibstoff-Zersetzungsvermögen und die gewünschten Druckwerte geliefert werden. Weiterhin werden akzeptable Erhöhungen in der herausgezogenen Triebwerksleistung und der Treibstofftemperaturerhöhung in der Antivernebelungs-Treibstoff-Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung erhalten. Weiterhin treten keine zusätzlichen Kompromisse bezüglich der Sicherheit, Zuverlässigkeit oder Kosten beim Betreiben des Flugzeuges oder des Triebwerkes mit der Äntivernebelungs-Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung auf.

Erfindungsgemäß werden also eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zersetzen von Antivernebelungs-Treibstoff geschaffen. Genauer gesagt, wird Antivernebelungs-Treibstoff in ein umlaufendes Flügelrad geführt und mittels einer Änderung des Winkelmoments des Strömungsraittels auf einen höheren statischen und dynamischen Druckwert an der Flügelrad-Ausgangsspitze angehoben. Durch die Wechselwirkung zwischen dem Flügelrad und der das Flügelrad umgebenden, feststehenden Vorrichtung bewirken molekulare Kräfte oder Beanspruchungen eine Zersetzung des Antivernebelungs-Treibstof fs. Weiterhin fördert ein sekundäres Strömungsfeld oder eine Rezirkulation zwischen dem Flügelrad und der dieses umgebenden stationären Vorrichtung eine zusätzliche Zersetzung als eine Folge der Wiederholung der Zersetzungsmechanismen.

Die Antivernebelungs-Treibstoffpumpe gemäß der Erfindung kann beispielsweise an einem Triebwerk angebracht oder zwischen dem Flugzeugbrennstoff- und dem Triebwerksbrennstoff-Einlaß angeordnet sein. Die Mittel zum Antreiben der Antivernebelungs-Treibstof f pumpe können beispielsweise die Triebwerkswelle, Getriebeleistung, einen Elektromotor, einen pneumatischen Antrieb oder einen hydraulischen Antrieb umfassen.

Weiterhin sind zwar das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung in Verbindung mit einer üblichen Zentrifugalpumpe mit

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einem ummantelten Flügelrad beschrieben worden, aber die Erfindung ist allgemein auch auf andere Formen von Zentrifugalpuinpen anwendbar. Darüber hinaus sind auch die Größe und die Konfiguration der Zentrifugalpumpen gemäß der Erfindung, wie sie hier beschrieben sind, veränderbar. Beispielsweise ist ein wichtiger Vorteil des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung der, daß die Erfindung durch einfache Modifikation an üblichen Zentrifugalpumpen durchgeführt werden kann. Für viele Anwendungsfälle ist es nämlich vorzuziehen, die bestehende, übliche Zentrifugalpumpe zu verwenden und daran die einfachste Modifikation vorzunehmen, um so den Zersetzungsbereich zu schaffen,
der für den gegebenen Anwendungsfall und den Antivernebelungs-Treibstoff erforderlich ist.

Claims

Ansprüche

( 1/ Verfahren zum zersetzen von Antivernebelungs-Treibstoff, dadurch gekennzeichnet, daß einer Zentrifugalpumpe mit einem umlaufenden Flügelrad, das von einem beschaufelten Kollektor umgeben ist, an dem im wesentlichen mittig angeordneten Eingang des Flügelrades Treibstoff zugeführt, der von dort nach außen in einen Eingang des geschaufelten Kollektors gerichtet wird, und daß bei einer Drehung des umlaufenden Flügelrades Molekularkräfte in einem Zersetzungsbereich erzeugt werden, der im wesentlichen zwischen dem umlaufenden Flügelrad und dem beschaufelten Kollektor angeordnet ist, wobei die Kräfte ausreichen, um den Antivernebelungs-Treibstoff zu zersetzen, wenn der Treibstoff durch den Zersetzungsbereich in den Eingang des beschaufelten Kollektors fließt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß beim Drehen des umlaufenden Flügelrades Treibstoff in dem Zersetzungsbereich rezirkuliert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor einen Diffusor aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß beim Drehen des umlaufenden Flügelrades Treibstoff in dem Zersetzungsbereich wiederholt rezirkuliert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet / daß der Antivernebelungs-Treibstoff Kerosin mit einem Treibstoffzusatz aufweist zur Bildung von Polymeren mit relativ langkettigen Molekülen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Flügelrad mit einer Drehzahl von etwa 25 000 upm gedreht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Pumpe mit radialen Rezirkulationsmitteln versehen wird zum Verstärken der wiederholten Rezirkulation des Treibstoffs in dem Zersetzungsbereich.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Pumpe mit axialen Rezirkulationsmitteln versehen wird zum Verstärken der wiederholten Rezirkulation des Treibstoffs in dem Zersetzungsbereich.
9. Vorrichtung zum Zersetzen von Antivernebelungs-Treibstoff, die eine Zentrifugalpumpe mit einem umlaufenden Flügelrad aufweist, das einen im wesentlichen mittig angeordneten Eingang zur Aufnahme von Treibstoff aufweist und von einem beschaufelten Kollektor eng umgeben ist zur Aufnahme von Treibstoff aus einem Ausgang des umlaufenden Flügelrades, das mehrere radiale Flügelradschaufeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Rezirkulationsmittel (40; 40') vorgesehen sind zum wiederholten Richten von einem Teil des Treibstoffes, der von dem umlau-

fenden Flügelrad (14) zum beschaufelten Kollektor (22) fließt, zurück auf das Flügelrad (14) zum Verstärken der Zersetzung des Treibstoffs.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die ReZirkulationsmittel (40; 40') mehrere Rezirkulationskanale in dem beschaufelten Kollektor

(22) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der beschaufelte Kollektor (22) einen Diffusor mit mehreren Diffusorkanälen (26) aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (22) eine im allgemeinen in ümfangsrichtung verlaufende Innenfläche C22S) aufweist, die in einem vorbestimmten Abstand (d) von den umlaufenden Flügelradschaufeln (16) angeordnet sind, und daß die Rezirkulationskanale (40) entlang der Innenfläche (22S) angeordnet sind, wobei die Rezirkulationskanale (40) im allgemeinen radial mit dem umlaufenden Flügelrad (14) ausgerichtet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet F daß die Rezirkulationskanale (40) eine Außenwand (40S), die im allgemeinen tangential zur Innenfläche (22S) des Diffusors (22) angeordnet ist, und eine zurückrichtende Wand (40R) aufweisen, die im allgemeinen radial in bezug auf das umlaufende Flügelrad (14) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch, gekennzeichnet , daß die Diffusorkanäle (40) in Ümfangsrichtung im wesentlichen gleich beabstandet sind entlang der Innenfläche (22S) des Diffusors (22).
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens einer der Rezir-

kulationskanäle (40) zwischen jedem aufeinanderfolgenden Paar der Diffusorkanäle (26) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein Paar der Rezirkulationskanäle (40) zwischen jedem aufeinanderfolgenden Paar der Diffusorkanäle (26) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (22) vier Diffusorkanäle (26) und acht Rezirkulationskanäle (40) aufweist, wobei die Rezirkulationskanäle in Umfangsrichtung im wesentlichen gleich beabstandet sind in vier Paaren der Kanäle, und jedes Kanalpaar zwischen jedem aufeinanderfolgenden Paar der Diffusorkanäle (26) angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch' gekennzeichnet , daß die ReZirkulationsmittel (40*) wenigstens einen axialen Rezirkulationskanal umfassen, der im allgemeinen axial angeordnet ist neben den Schaufelspitzen der Flügelradschaufeln.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelrad (14) ein Paar axial gegenüberliegende Schaufelabschnitte (17¹) aufweist, wobei einer der Schaufelabschnitte neben dem axialen Kanal radial verkürzt ist zur Ausbildung einer axialen Treibstoff-Rezirkulationsströmung (C) .