Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme und Rückführung von Kühlströmen, insbesondere zur Entnahme und Rückführung eines Kühlstroms aus Kraftstoff zur Kühlung mindestens eines Anbaugeräts eines Flugtrieb¬ werks. Des weiteren betrifft die Erfindung ein System zur Kühlung von An¬ baugeräten eines Flugtriebwerks unter Verwendung einer solchen Vorrich¬ tung.

Anbaugeräte von Flugtriebwerken werden nach dem Stand der Technik dadurch gekühlt, dass durch ein zu kühlendes Anbaugerät ein Kühlstrom aus Kraft¬ stoff geleitet wird. Der Kühlstrom aus Kraftstoff wird im Bereich einer triebwerkseitigen Kraftstoffpumpe aus dem Kraftstoffström entnommen und als sogenannter Vorlauf des Kühlstroms durch das zu kühlende Anbaugerät geleitet. Anschließend wird der Kühlstrom als sogenannter Rücklauf wieder in den Kraftstoffström zurückgeführt. Hierbei stellt sich das Problem ein, dass der zur Kühlung durch ein Anbaugerät geleitete und als Rücklauf in den Kraftstoffstrom zurückgeführte Kühlstrom zu einer deutlichen Erhö¬ hung der Kraftstofftemperatur im Bereich der triebwerkseitigen Kraft¬ stoffpumpe und damit im Vorlauf des Kühlstroms führt. Dadurch erhöht sich letztendlich die Temperatur des zur Kühlung aus dem Kraftstoffström ent¬ nommenen Kühlstroms, sodass hierdurch das Kühlpotential des Kühlstroms verringert wird. Unter extremen Betriebsbedingungen kann dann eine aus¬ reichende Kühlung des zu kühlenden Anbaugeräts nicht mehr gewährleistet werden.

Um diesem Problem entgegenzuwirken, wird nach dem Stand der Technik vor¬ geschlagen, den Kühlstrom bzw. den Vorlauf desselben unmittelbar einem flugzeugseitigen bzw. zellenseitigen Kraftstofftank zu entnehmen. Hierzu muss jedoch eine Schnittstelle zur Flugzeugzelle geschaffen werden, wo¬ durch sich der konstruktive Aufwand und damit letztendlich die Kosten ei¬ nes Flugzeugs erhöhen.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde eine neuartige Vorrichtung zur Entnahme und Rückführung von Kühlströmen sowie ein neuartiges System zur Kühlung von Anbaugeräten eines Flugtrieb¬ werks zu schaffen.

Dieses Problem wird durch eine Vorrichtung zur Entnahme und Rückführung von Kühlströmen im Sinne von Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemä¬ ße Vorrichtung zur Entnahme und Rückführung von Kühlströmen verfügt über ein rohrförmiges, einen Strömungsquerschnitt definierendes Mantelteil, das von einem Hauptstrom, insbesondere einem Kraftstoffstrom, durchflös¬ sen ist, über ein in etwa mittig im Strömungsquerschnitt bzw. Mantelteil positioniertes, am stromaufwärtigen Ende offen und am stromabwärtigen En¬ de geschlossen ausgebildetes Entnahmerohr, um aus dem Hauptstrom einen Kühlstrom zu entnehmen, über eine sich in radialer Richtung erstreckende, hohle Strebe, um den mit Hilfe des Entnahmerohrs entnommenen Kühlstrom aus der Vorrichtung abzuleiten und mindestens einer zu kühlenden Einrich¬ tung zuzuleiten, und über eine Rückführöffnung, um den zur Kühlung durch die oder jede Einrichtung geleiteten Kühlstrom in den Hauptstrom zurück¬ zuführen.

Mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine Vermischung des aus dem Kraftstoffström zur Kühlung eines Anbaugeräts entnommenen Vorlaufs des Kühlstroms mit dem nach erfolgter Kühlung des Anbaugeräts zurückge¬ führten Rücklauf des Kühlstroms vermieden werden. Hierdurch wird eine Temperaturerhöhung des zur Kühlung aus dem Kraftstoffstrom entnommenen Kühlstroms vermieden, sodass auch unter extremen Betriebsbedingungen eine ausreichende Kühlung der Anbaugeräte gewährleistet ist. Auf Schnittstel¬ len zur Flugzeugzelle kann demnach verzichtet werden. Mit der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung ist eine Trennung von Vorlauf und Rücklauf des Kühl¬ stroms aus Kraftstoff innerhalb eines Flugtriebwerks möglich. Durch den Entfall von Schnittstellen zur Flugzeugzelle vereinfacht sich der kon¬ struktive Aufbau, was letztendlich zu einer Kostenreduzierung führt.

Im Bereich des Entnahmerohrs ist der Vorlauf des Kühlstroms aus dem Hauptstrom bei Totaldruck entnehmbar. Im Bereich der Rückführöffnung hin¬ gegen ist der Rücklauf des Kühlstroms in den Hauptstrom bei statischem Strömungsdruck zurückführbar. Hierdurch wird eine Druckdifferenz zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf des Kühlstroms etabliert, die bei entspre¬ chender Auslegung groß genug ist, um auf einen nach dem Stand der Technik zur Führung des Kühlstroms erforderlichen Ejektor zu verzichten. Hier¬ durch kann eine weitere Kostenreduzierung erzielt werden.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Rückführöff¬ nung bezogen auf eine Strömungsrichtung des Hauptstroms stromabwärts des Entnahmerohrs positioniert, insbesondere stromabwärts des stromaufwärti¬ gen, offenen Endes des Ξntnahmerohrs.

Das System zur Kühlung von Anbaugeräten eines Flugtriebwerks ist in An¬ spruch 10 definiert.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran- sprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Er¬ findung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines aus dem Stand der Technik bekannten Systems zur Kühlung von Anbaugeräten eines Flugtriebwerks;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems zur Kühlung von Anbaugeräten eines Flugtriebwerks unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entnahme und Rückführung von Kühlströmen;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines weiteren erfindungsgemäßen Systems zur Kühlung von Anbaugeräten eines Flugtriebwerks unter Verwen¬ dung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entnahme und Rück¬ führung von Kühlströmen; und

Fig. 4 eine schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vor¬ richtung zur Entnahme und Rückführung von Kühlströmen.

Bevor nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 4 die Erfindung in grö¬ ßerem Detail beschrieben wird, soll vorab unter Bezugnahme auf Fig. 1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes System zur Kühlung von triebwerkssei¬ tigen Anbaugeräten eines Flugtriebwerks beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt schematisiert ein zu kühlendes Anbaugerät 10 eines Flug¬ triebwerks, wobei zur Kühlung des Anbaugeräts 10 ein Kühlstrom aus Kraft¬ stoff durch das Anbaugerät 10 geleitet wird. Der Kraftstoff wird in einem flugzeugseitigen bzw. zellenseitigen Kraftstofftank 11 bereitgehalten und ausgehend vom Kraftstofftank 11 als Hauptstrom bzw. Kraftstoffström 12 einer triebwerksseitigen Kraftstoffpumpe 13 zugeführt. Die triebwerkssei¬ tige Kraftstoffpumpe 13 ist als sogenannte Niederdruckstufe ausgeführt und fördert den Kraftstoffström 12 in Richtung auf eine weitere, als Hochdruckstufe ausgeführte Kraftstoffpumpe 14, die den Kraftstoff über nicht-dargestellte Einspritzdüsen in eine nicht-dargestellte Brennkammer des Triebwerks einspritzt. Zur Kühlung des Anbaugeräts 10 wird aus dem Kraftstoffström 12 im Bereich der triebwerksseitigen Kraftstoffpumpe 13 ein Kühlstrom aus Kraftstoff entnommen, der im Sinne eines Vorlaufs 15 des Kühlstroms dem Anbaugerät 10 zugeführt wird. Der durch das zu kühlen¬ de Anbaugerät 10 geleitete Kühlstrom verlässt dasselbe als Rücklauf 16 des Kühlstroms. Nach dem Stand der Technik erfolgt die Entnahme des Vor-

laufs 15 des Kühlstroms im Bereich eines Einlaufkanals der triebwerkssei¬ tigen Kraftstoffpumpe 13, wobei eine diesbezügliche Entnahmeöffnung in einer Wand des Einlaufkanals der Kraftstoffpumpe 13 integriert ist. Der Rücklauf 16 wird nach dem Stand der Technik ebenfalls über eine in die Wand des Einlaufkanals der Kraftstoffpumpe 13 integrierte Öffnung in den Kraftstoffström zurückgeführt, wobei dies in der gleichen Ebene wie die Entnahme des Vorlaufs 15 des Kühlstroms erfolgt. Hierdurch ergibt sich nach dem Stand der Technik eine Vermischung des Vorlaufs 15 des Kühl¬ stroms mit dem Rücklauf 16 desselben und damit eine deutliche Erhöhung der Kraftstofftemperatur im Vorlauf 15 des Kühlstroms. Des weiteren kann die Strömung innerhalb des Ξinlaufkanals der triebwerksseitigen Kraft¬ stoffpumpe 13 gestört werden. Da nach dem Stand der Technik weiterhin so¬ wohl der Vorlauf 15 als auch der Rücklauf 16 des Kühlstroms bei einem so¬ genannten statischen Strömungsdruck aus dem Einlaufkanal der Kraftstoff¬ pumpe 13 entnommen bzw. in denselben zurückgeführt werden, besteht nach dem Stand der Technik keine Druckdifferenz zwischen Vorlauf 15 und Rück¬ lauf 16, sodass ein sogenannter Ξjektor 17 erforderlich ist, um die Kühl¬ strom durch das Anbaugerät 10 zu führen bzw. zu treiben. Ein Vorlauf 18 des Ξjektors 17 zweigt zwischen der Kraftstoffpumpe 13 und der Kraft¬ stoffpumpe 14 ab, eine Rücklauf 19 desselben fällt mit dem Rücklauf 16 des Kühlstroms zusammen. Wie bereits erwähnt, liegt der Hauptnachteil des aus dem Stand der Technik bekannten Systems zur Kühlung von Anbaugeräten eines Flugtriebwerks darin, dass sich durch die Vermischung des Vorlaufs 15 des Kühlstroms mit dem Rücklauf 16 desselben im Bereich des Ξinlaufka¬ nals der Kraftstoffpumpe 13 eine Temperaturerhöhung im Vorlauf 15 des Kühlstroms einstellt, die dazu führen kann, dass unter extremen Betriebs¬ bedingungen eine ausreichende Kühlung des Anbaugeräts 10 nicht mehr ge¬ währleistet ist. Daher wird nach dem Stand der Technik vorgeschlagen, ü- ber eine Kraftstoffleitung 20 eine Schnittstelle zur Flugzeugzelle einzu¬ führen, um so dem Zulauf 15 des Kühlstroms Kraftstoff mit niedriger Tem¬ peratur zuzuführen. Derartige zellenseitige Schnittstellen sind jedoch insgesamt von Nachteil.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes System zur Kühlung von Anbaugeräten eines Flugtriebwerks, welches unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 21 zur Entnahme und Rückführung von Kühlströmen eine Schnitt¬ stelle zur Flugzeugzelle vermeidet. Wie Fig. 3 zeigt, kann bei entspre¬ chender Auslegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 21 weiterhin auf den Ejektor verzichtet werden. Dies ergibt sich aus der nachfolgenden detail¬ lierten Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 21, die unter Be¬ zugnahme auf Fig. 4 erfolgt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entnahme und Rückführung eines Kühl¬ stroms aus einem Hauptstrom bzw. aus einem Kraftstoffström verfügt gemäß Fig. 4 über ein rohrförmiges Mantelteil 22, wobei eine Innenwand 23 des Mantelteils 22 einen Strömungskanal bzw. Strömungsquerschnitt für den Kraftstoffström 12 definiert. Eine Strömungsrichtung des KraftstoffStroms 12 ist in Fig. 4 durch Pfeile visualisiert.

Innerhalb des Mantelteils 22 bzw. des durch das Mantelteil 22 definierten Strömungsquerschnitts für den Kraftstoffstrom 12 ist ein Entnahmerohr 24 positioniert, wobei das Entnahmerohr 24 der Entnahme eines Kühlstroms aus dem Kraftstoffström 12 dient. Das Ξntnahmerohr 24 ist in etwa mittig im Strömungsquerschnitt bzw. in dem durch das Mantelteil 22 definierten Strömungskanal für den Kraftstoffström 12 positioniert. Das Ξntnahmerohr 24 ist an einem stromaufwärtigen Ende 25 offen und an einem stromabwärti- gen Ende 26 geschlossen ausgebildet. So zeigt Fig. 4 am stromaufwärtigen Ende 25 des Entnahmerohrs 24 eine Öffnung 27 des Entnahmerohrs 24, über die aus dem Kraftstoffström 12 der Kühlstrom entnommen werden kann. Über eine sich an das Entnahmerohr 24 anschließende, hohle Strebe 28, die sich in radialer Richtung des durch das Mantelteil 22 definierten Strömungska¬ nals erstreckt, ist der im Bereich des Ξntnahmerohrs 24 aus dem Kraft¬ stoffstrom 12 entnommene Kühlstrom aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung 21 ableitbar und als Vorlauf 15 des Kühlstroms einem zu kühlenden Anbau¬ gerät 10 zuführbar. Die hohle Strebe 28 steht mit Entnahmerohr 24 über eine Öffnung bzw. Bohrung 29 in Verbindung.

Der Rücklauf 16 des Kühlstroms ist über eine Rückführöffnung 30, die in die Innenwand 23 des Mantelteils 22 integriert ist, in den Kraftstoff- strom 12 zurückführbar. Wie Fig. 4 entnommen werden kann, ist dabei die Rückführöffnung 30 stromabwärts des stromaufwärtigen Endes 25 des Entnah¬ merohrs 24 positioniert. Der Rücklauf 16 des Kühlstroms wird demnach mit¬ hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung 21 in einer anderen Ebene in den Kraftstoffström 12 zurückgeführt, wie der Vorlauf 15 des Kühlstroms aus demselben entnommen wird. Hierdurch wird eine Vermischung von Vorlauf 15 und Rücklauf 16 und damit eine Temperaturerhöhung des Kraftstoffs im Vor¬ lauf 15 vermieden. Des weiteren werden die Strömungsverhältnisse im Kraftstoffström 12 nicht negativ beeinflusst. Bedingt dadurch, dass die Rückführöffnung 30 stromabwärts des stromaufwärtigen Endes 25 des Entnah¬ merohrs 24 angeordnet ist, kann eine Temperaturerhöhung im Bereich des Zulaufs 15 des Kühlstroms sicher ausgeschlossen werden.

Wie bereits erwähnt, ist das Entnahmerohr 24 am stromabwärtigen Ende 26 desselben geschlossen ausgeführt. Im Bereich des Entnahmerohrs 24 wird

demnach der Vorlauf 15 des Kühlstroms bei Totaldruck entnommen. Im Ent¬ nahmerohr 24 herrscht demnach ein Druck, der sich aus dem statischen Strömungsdruck und dem dynamischen Strömungsdruck zusammensetzt. Im Be¬ reich der Rückführöffnung 30 wird hingegen der Rücklauf 16 des Kühlstroms lediglich bei statischem Strömungsdruck in die Hauptströmung 12 zurückge¬ führt. Bedingt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 21 herrscht demnach zwischen dem Vorlauf 15 des Kühlstroms und dem Rücklauf 16 desselben eine Druckdifferenz, sodass bei entsprechender Auslegung der Vorrichtung 21 gemäß Fig. 3 auf den Ejektor verzichtet werden kann. Der Strömungsquer¬ schnitt der hohlen Strebe 28 wird so ausgelegt, dass ein Druckverlust mi¬ nimal ist.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fig. 4 erstrecken sich ausgehend von der Innenwand 23 des Mantelteils 22 insgesamt vier Streben in Rich¬ tung auf das in etwa in der Mitte des Mantelteils 22 positionierte Ent¬ nahmerohr 24. Eine dieser Streben bildet die hohle Strebe 28, die der Führung des Vorlaufs 15 des Kühlstroms dient. Zusätzlich zu dieser hohlen Strebe 28 sind in Fig. 4 drei weitere Streben 31 vorhanden, die der Strö¬ mungsführung des KraftstoffStroms 12 innerhalb des durch das Mantelteils 22 definierten Strömungskanals dienen. Im Sinne der Erfindung liegt auch eine Ausführung mit drei Streben, nämlich einer hohlen Strebe 28 und zwei weiteren Streben 31. Gemäß Fig. 4 ist die Rückführöffnung 23 im Bereich der Innenwand 23 des Mantelteils 22 zwischen zwei Streben positioniert, nämlich zwischen der hohlen Strebe 28 und einer der Streben 31.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 21 kann als separates Bauteil ausgeführt sein und als separates Bauteil im Einlaufkanal der triebwerksseitigen Kraftstoffpumpe 13 positioniert werden. Es ist auch denkbar, dass die er¬ findungsgemäße Vorrichtung 21 integraler Bestandteils des Einlaufkanals der Kraftstoffpumpe 13 ist.