DE3217978A1

DE3217978A1 - Verfahren und vorrichtung zur mechanischen degradierung von grossmolekularen zusaetzen in fluessigkeiten

Info

Publication number: DE3217978A1
Application number: DE19823217978
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Dr. 8031 Eichenau Gemperlein; Heiko Dipl.-Ing. 8000 München Warntjes
Original assignee: Bundesrepublik Deutschland
Current assignee: Bundesrepublik Deutschland
Priority date: 1982-05-13
Filing date: 1982-05-13
Publication date: 1986-11-13

Description

Verfahren und Vorrichtung zur mechanischen Degradierung
von großmolekularen Zusätzen in Flüssigkeiten Flüssigkeiten können Zusätze beigefügt werden, die ihr Fließverhalten beeinflussen. Die Moleküle der Zusätze sind dabei größer als die der jeweiligen Flüssigkeit, weshalb man auch von großmolekularen Zusätzen oder großmolekularen Additiven spricht.
Schwierig ist jedoch der anschließende Trennvorgang von Flüssigkeit und Zusatz, wenn die Flüssigkeit mit ihrem ursprünglichen Fließverhalten verwandt werden soll.
Versuchsweise werden z. B. Flugkraftstoffen großmolekulare Vernebelungshemmer zugesetzt, die ein Zerspritzen des Kraftstoffes bei Unfällen, insbesondere Abstürzen, verhindern und dadurch die Feuergefahr für verunglückte Flugzeuge herabsetzen soll, Derartige Vernebelungshemmer werden als Antimist-Additive bezeichnet.
Antimist-Additive bestehen aus Großmolekülen, mit einem Molekulargewicht um 5 d Od, die den Kraftstoff netzartig durchdringen. Sie verändern nachhaltig das Fließverhalten der Kraftstoffe und die Kraftstoffaufbereitung in den Brennkammern, beeinflussen jedoch mithin den Brennvorgang negativ. Deshalb müssen die Additive am Anfang des Flugzeugkraftstoffsystemes zerstört (degradiert) werden.
Da chemische Verfahren bisher versagt haben, erfolgt die Degradierung mechanisch durch Aufbringen von Scherspannungen in Pumpen, Einstoffdüsen, Getrieben, Ultraschallfeldern u. ä.
Literatur: R. E. Miller: Antimisting Kerosine (AMK) for Aircraft Use, RAE-Studie R. E. Miller: Safety Fuel Research in the United Kingdom, AGARD Conference Proceedings Nr. 116 Anthony San Miguel: Antimisting Fuel Kinematics related to Aircraft W. D. Weatherford, B. R. Wright: Status of Research on Antimist Aircraft Turbine kngine Fuels in the United States, AGARD Conference Proceedings Nr. 166 Ultraschallfelder sind wenig wirksam. Pumpen und Getriebe erfordern die Installation zusätzlicher voluminöser Aggregate im Flugzeug und sind teilweise nur bedingt wirksam. Zu Degradierung in Einstoffdüsen werden Drücke um 100 bar benötigt, die wiederum durch eine Zusatzpumpe aufgebracht werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, großmolekulare Zusätze in Flüssigkeiten mechanisch mit einfachen Hilfsmitteln, geringem Aufwand und möglichst wenig Fremdenergie so unwirksam zu machen, daß die Flüssigkeit ihr ursprüngliches Fließverhalten zurückerhält.
Die Erfindung wird ausgehend von einem Verfahren zur mechanischen Degradierung von großmolekularen Zusätzen in Flüssigkeiten durch Aufbringen von Scherspannungen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein gebündelter Strahl der Flüssigkeit mit einem gebündelten Strahl von unter Druck stehendem Preßgas so beaufschlagt wird, daß am Ort des Zusammentreffens der Strahlen die Degradierung durchgeführt wird.
Durch die Degradierung der großmolekularen Zusätze am Ort des Zusammentreffens von Preßgas und Flüssigkeit durch gebündelte Strahlen kann der benötigte Druck entscheidend gesenkt werden und zwar auf Werte um 2 - 1d bar des Preßgases. Die Flüssigkeit muß lediglich soweit druckbeäufschlagt werden, daß eine genügende Menge pro Zeiteinheit zuströmt. Drücke dieser Größenordnung lassen sich durch wesentlich kleinere Pumpaggregate aufbringen und können bei Fahrzeugen mit eigenem Antrieb leicht vorhandenen pneumatischen Energiequellen entnommen werden. Bei Flugzeugen beispielsweise kann das notwendige Preßgas aus einer Verdichterstufe der Antriebsturbine entnommen werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, in welcher die Degradierung stattfinden kann. Diese Vorrichtung ist durch eine Zweistoffdüse dargestellt, worin der Kraftstoff in feine Partikel zerrissen wird.
Bei 5 bar Preßgasdruck wird der scheinbare, d. h. der eine gleiche Veränderung des Fließverhaltens auslösende Additivgehalt um 65 % herabgesetzt, bei 8 bar dürften es 75 % sein.
Durch Einbau von Sieben und Gewebepackungen kann nach der Degradierung Luft und Kraftstoff wieder getrennt werden.
Generell dient die Vorrichtung zur Degradierung von Polymeren in Flüssigkeiten.
Anhand einer in der Figur in Form eines Ausführungsbeispiels dargestellten Degradierungsvorrichtung bei Flüssigkeiten soll die Erfindung näher erklärt werden.
Die Vorrichtung besteht aus einem Separator 4, der die Filtriereinrichtung bestehend aus Filtergitter 2 und Gewebepackung 3 beinhaltet. In die Filtriereinrichtung ragt die Zweistoffdüse 1 hinein, welche das PreRgas uad die Flüssigkeit in die Filtriereinrichtung hineinleitet. Die Zweistoffdüse ist eine Düse, in welche die Flüssigkeit und dasPreßgas getrennt voneinander eingeleitet werden und erst kurz vor Austritt, also in unmittelbarer Nähe der Spitze, aufeinandertreffen.
Nach Austritt der mit Aditiven versetzten Flüssigkeit aus der Zweistoffdüse 1 tritt, hervorgerufen durch das Preßgas, eine Zerstäubung ein.
Der bei der Zerstäubung sich bildende Luft-Kraftstoffnebel wird durch die Poren der Gewebepackung 3 gedrückt und hier Luft und Kraftstoff getrennt. Das Filtergitter 2 stützt das Gewebe 3 und trägt auch zur Bildung größerer Tröpfchen bei.
Im Separator 4 werden die Luft- und Flüssigkeitsströme getrennt und abgeleitet. Vorstehende Anordnung ist nur terrestrisch und für nicht-kunstflugtaugliche Flugzeuge geeignet. Bei kunstflugtauglichen Flugzeugen muß der Separator durch Einbau mehrerer Abflußöffnungen und automatischer Verschlüsse geändert werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß a) die Degradierung ohne zusätzlichen Einbau großer und aufwendiger Zusatzaggregate erfolgen kann, b) der zur Degradierung erforderliche Preßgasdruck relativ gering ist ( 2 - 10 bar ), c) das zur Degradierung erforderliche Preßgas aus vorhandenen Druckgasaggregaten entnommen werden kann.
Bezugszeichenliste: 1. Zweistoffdüse 2. Filtergitter 3. Gewebepackung 4. Separator

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur mechanischen Degradierung von großmolekularen Zusätzen in Flüssigkeiten durch Aufbringen von Scherspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein gebündelter Strahl der Flüssigkeit mit einem gebündelten Strahl von unter Druck stehendem Preßgas so beaufschlagt wird, daß am Ort des Zusammentreffens der Strahlen die Degradierung durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die großmolekularen Zusätze flüssig sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die großmolekularen Zusätze Antimist-Additive sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit brennbar ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßgas komprimierte Umgebungsluft ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1- 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckwert des Preßgases zum Aufbringen der nötigen Scherspannung 2 - 1d bar beträgt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 6, dadurch geRennzeichnetX daß der Ort des Zusammentreffens eine Zweistoffdüse (1) ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweistoffdüse eine Trennvorrichtung (4) (Separator) nachgeschaltet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator (4) neben einem getrennten Austritt für Gas und Flüssigkeit hinter der Düse ein Filtergitter (2) besitzt, welches von einer Gewebepackung (3) umgeben wird.