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Kühler für Fahrzeug-, insbesondere Luftfahrzeug-Motoren.
Die Erfindung betrifft Kühler für Fahrzeug-, insbesondere Luftfahrzeug-Motoren, bei denen zwei längsseitig aneinanderliegende Rohr-od. dgl. Sammler für den Zu-und Abfluss der Kühlflüssigkeit mit mehreren daran queraxial angesetzten Durchströmplatten versehen und derart verbunden sind, dass sich eine schleifenförmige Kühlwasserströmung in der Plattenebene ergibt. Bei bekannten derlei Kühlern sind paarweise parallel in einer Ebene liegende Durchströmplatten durch eigene äussere kurze Rohrstücke miteinander so verbunden, dass ein schleifenartiger Verlauf der Strömung entsteht.
Es sind auch Kühler mit in der Plattenebene bogenförmig verlaufenden Durchströmplattpn bekannt geworden, bei denen die beiden Sammler abstandweise voneinander getrennt sind, so dass nahezu geschlossene Schleifen, wie beim Erfindungsgegenstand, nicht vorhanden sind. Ferner sind Kühler mit plattenartigen Kühlelementen bekannt, bei denen schleifenförmige Strömungen senkrecht zur Ebene der Durchströmplatte durch im Innern der hohlen Platte angeordnete, zur Plattenebene parallele Trennungswände erzielt werden.
Von diesen Bauarten unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand durch einfachere Herstellung, durch bessere Wasserführung, die einen geringeren Durchflusswiderstand für die Kühlflüssigkeit ergibt, geringes Gewicht und gute Raumausnutzung und schliesslich, was von grosser Wichtigkeit ist, durch geringen Luftwiderstand.
Der Erfindungsgrundgedanke besteht darin, die Durchströmplatten selbst je als Schleifenplatten oder als Vollplatten mit einer die Schleifenströmung bewirkenden inneren Unterteilung auszubilden, die an die beiden, vorzugsweise zu einem gemeinsamen, innen unterteilten Körper vereinigten Sammler unmittelbar leitend angesetzt sind.
Gemäss der weiteren Erfindung ist der Kühler vorzugsweise mit vor oder hinter den Sammlern befindlichen Durchströmplatten am Fahrzeug angeordnet, so dass die Platten-in der Fahrtrichtung gesehen-von beiden Sammlern auswärts reichen. Die Sammler befinden sich somit bei dieser bevorzugten Bauart innerhalb des Umrisses der Gesamtheit der Durchströmplatten, also in einem Gebiete bereits gestörter Luftströmung, wo ihr Widerstand, der erfindungsgemäss durch tropfenförmigen Querschnitt schon möglichst niedrig gehalten wird, weniger ins Gewicht fällt als bei den bekannten Bauarten, wo die Sammler ausserhalb des Umrisses der Durchströmplatten angeordnet sind.
Wo dies bei manchen eifindungsgemässen Ausführungen ebenfalls der Fall ist, werden die Sammler an den Flugzeugrumpf od. dgl. angeschmiegt, so dass auch dort ein besonderer Luftwiderstand dieser Teile vermieden wird. Auch dort, wo die Sammler innerhalb des Umrisses der Durchströmplatten angeordnet sind, kann ihr Widerstand dadurch noch mehr verringert und p-aktisch vollständig beseitigt werden, dass den beiden Sammlern derartige Querschnitte erteilt werden, dass sie bei Anbringung des Kühlers an einem dem Fahrtwind ausgesetzten Flugzeugbestandteil, etwa einer Strebe des Kopfteiles eines Flugzeugtragdecks od. dgl., dessen tropfenförmigen bzw. sonstigen Querschnitt zu einer, allenfalls vergrösserten Tropfenform bzw. überhaupt jener Querschnitt :
, form ergänzen, die für diesen Teil aus aerodynamischen Gründen ohnedies gewählt worden wäre.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, u. zw. zeigt Fig. l den Kühler in Ansicht, Fig. 2 einen Schnitt nach 2-2 in Fig. 1 ; die Fig. 3,4, 5 und 6
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zeigen abgeänderte Ausführungsformen im wagrechten Schnitt. Fig. 7 stellt eine Draufsicht auf eine Durchströmplatte dar. Die Fig. 8 und 9 sind Schnitte durch diese Platte nach 8-8 und 9-9 in Fig. 7. Fig. 10 stellt in grösserem Massstabe einen Schnitt durch die die Schleifenzweige der Platte trennende Scheidewand dar. Fig. 11 ist ein Schnitt durch eine andere Ausführung dieser Trennungsstelle.
Fig. 12 zeigt eine Abänderung einer Durchströmplatte, Fig. 13 einen Schnitt durch die fertige Tiennungswand, Fig. 14 die Draufsicht einer besonders hergestellten Durchströmplatte und Fig. 15 einen Schnitt nach 15-15 in Fig. 14. Fig. 16 ist ein Schnitt durch eine anders hergestellte Durchströmplatte, Fig. 17 die Ansicht eines anders ausgeführten Sehleifenkühlers, Fig. 18 ein Schnitt nach 2-2 in Fig. 17, Fig. 19 ein Schnitt nach 3-3 in'Fig. 18, Fig. 20 ein wagrechter Schnitt dl1. rch einen anders gebauten Kühler, Fig. 21 eine Seitenansicht der Sammelräume und der Mittelrippe des Kühlers nach Fig. 20 ohne Kühlelemente, Fig. 22 die Vorderansicht eines andern Kühlers. Die Fig. 23 und 24 sind Seiten-und Vorderansicht einer weiteren Ausfühiungsform und Fig. 25 zeigt in wagrechtem Schnitt einen andern Kühler.
Die Fig. 26 und 27 sind zwei wagrechte Schnitte durch Kühler, deren Sammler sich der Form eines Holmes oder einer Strebe des Luftfahrzeuges anpassen. Die Fig. 28 und 29 sind wagrechte Schnitte durch mit Kühlersammlern verbundene Holme von Luftfahrzeugen. Fig. 30 zeigt ein Flugzeugtragdeck im Schnitt, an dem ein Kühler angebaut ist, Fig. 31 zeigt eine teilweise Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 30. Die Fig. 32 und 33 sind lotrechter Schnitt und teilweise Draufsicht eines andern Kühlers, dessen Sammler die Vorderkante des Tragdecks bilden. Fig. 34 zeigt in Draufsicht einen mit schleifenförmigen Kühlern versehenen Flugzeugrumpf. Fig. 35 die Vorderansicht eines Eindeckers und Stellungen, welche die Kühler auf dem Luftfahrzeug einnehmen können.
Fig. 36 ist ein Schnitt durch ein zur Speisung dienendes Ver- teilungsstüek mit einem Schleifenkühler und Fig. 37 ein Schnitt durch einen ähnlichen Kühler im Tragdeck eines Luftfahrzeuges.
Der Kühler (Fig. 1 und 2) besteht aus einem Sammler 1 mit Einlassrohr 9 für Heisswasser und einem Sammler 2 mit Ausflussrohr 10 für das abgekühlte Wasser. Diese Sammler sind aneinande'gefügt und durch eine Scheidewand 3 getrennt. Der Gesamtquerschnitt hat die Form eines Tiopfenv. Sede Durchströmplatte 4 besteht aus einem dünnen Blech, das die Form einer Schleife mit mittleler Ausnehmung 90 hat und dessen Enden 5 und 6 mit dem Einlasssammler 1 und dem Auslasssammler 2 ver- bunden sind.
Die Durchströmplatten 4 werden in Abständen voneinander durch seitliche lotrechte Siege 7 und gegebenenfalls auch durch einen mittleren Steg 8 festgehalten, Diese Stege haben abgeplatteten
Querschnitt, um ihren Luftwiderstand zu vermindern. Der mittlere Steg 8 ist als Rohr ausgebildet, das mit den Vorderkanten der Durchströmplatten 4 in Verbindung steht, um das Entweichen der Luft oder die Entwässerung, je nach der mehr oder weniger geneigten Stellung des Kühlers zu ermöglichen.
Den schleifenförmigen Durchströmplatten können verschiedenartige Umrissformen gegeben werden.
Beispielsweise kann der Umriss Tropfenformen 12, Fig. 3, d. h. eine vorne verbreiterte und nach hinten spitz zulaufende Form besitzen, wobei die Sammler 1 und 2 ebenfalls tropfenförmigen Querschnitt besitzen.
Auch kann den Durchströmplatten ein birnfö : miger Umriss j, Fig. 4, gegeben werden. Die
Umrisslinie kann, statt aus geraden, durch Abrundungen verbundenen Teilen zusammensetzt, auch eine stetige Krümmung, z. B. einen Kreisbogen M, Fig. 5, besitzen.
Die die Sammler 1 und 2 trennende Scheidewand 3 kann verschieden angeordnet werden. In Fig. 6 z. B. ist diese Wand senkrecht zur Längsachse x-x des Kühlers gestellt, sie kann natürlich auch eine gewisse Neigung gegen diese Achse haben.
Die Durchströmplatten können (Fig. 7-10) vollflächig aus zwei Blechen 16 und J ! 7 in der Weise hergestellt werden, dass der Rand 18 des Bleches 16 über den Rand des Bleches 17 gebogen und auf ihn niedergefalzt wird. Dieser Falz 18 ist nur bei 19 und 20 ausgeschnitten, um an diesen Stellen die Ver- bindung der Platte mit dem anstossenden Sammler durch Anlöten zu ermöglichen. Zwecks grösserer Widerstandsfähigkeit gegen den inneren Wasserdruck können die beiden parallelen Bleche 16, 17 durch
Rohrnieten 21 miteinander verbunden sein.
Die mittlere Scheidewand, welche die Durchströmplatte in zwei aneinanderstossende Zweige 22,23 teilt, besteht aus einem Metallstreifen, etwa einem verzinnten
Kupferstreifen 24, der zwischen die Bleche 16 und 17 eingelegt und mit ihnen durch Nieten 27 und durch Löten bei 26 oder durch Schweissen verbunden wird (Fig. 10). Nach Fig. 11 wird in jedem Blech 16 und 17 eine örtliche Eindrückung 30 hergestellt ; diese beiden Teile werden aufeinandergelegt und durch Nieten 31 sowie durch Lötung verbunden und so wird die innere Unterteilung der Durchströmplatte gebildet.
Man kann auch (Fig. 12) die Bleche 16 und 17 übereinanderlegen und sie abbiegen, so dass zwei Stufen 32 und 33 entstehen, die aufeinander niedergefalzt werden (Fig. 12). Schliesslich wird mit Hilfe von Löt- nähten 34 die Scheidewand fertiggestellt (Fig. 13).
Eine besondere Herstellungsart der Durchströmplatten besteht (Fig. 14 und 15) darin, dass ein
Blatt Papier 101 oder weicher Stoff, wie Leder, Kautschuk usw. zwischen die beiden Kupferblech 16, 17, die das Element 100 bilden, eingelegt wird. Das Blatt 101 ist in der aus Fig. 14 ersichtlichen Form aus- geschnitten und weist örtliche Scheibenflächen 102 auf, deren Achsen mit denen der hohlen Nieten 21 zusammenfallen ; diese Ringe sind untereinander durch Streifen 103 verbunden, In dem Blatte 101
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ist längs des Umfangs der Durchströmplatte eine Randverstärkung 104 hergestellt, die durch Streifen 103 mit dem übrigen Teil des Blattes 101 verbunden ist. Der Rand 18 des Bleches 16 ist auf den ungefalzten
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den Rand 104 des Papierblattes 101 fest.
Eine Lötnaht 106 sichert die Dichtheit des Elementes an seinem Umfang. Scheibenringe 112 aus Papier od. dgl. sind zwischen den Flanschen der Rohrnieten 21 und den Blechen 16 und 17 eingelegt und erhöhen an den Nietstellen die Dichtheit des Kühlelementes, die bereits durch die Scheibenflächen 102 des Papierblattes 101 gesichert ist.
Man kann auch die Lötstelle 106 entbehrlich machen (Fig. 16), wenn ausser der Befestigung durch Rohrnieten 21 eine Verbreiterung des Blattes 101 und der Bleche 16, 17 an deren Rändern bei 107, 108 und 109 vorgesehen wird, die Verbreiterungen 107 und 108 sodann über die Verbreiterung 109 gebogen werden und schliesslich das Umbördeln dieser drei Verbreiterungen und Niederbiegen auf das obere Blech17 bewirkt wird (Fig. 16). Man erhält auf diese Weise einen dreifachen Falz, der ohne Lötung die Dichtheit des Elementes an seinem Umfang sichert. Die Lötstellen können auch entfallen und so kann das Gewicht des Kühlers vermindert werden.
Beim Kühler nach Fig. 17-19 bestehen die schleifenförmigen Elemente aus nahtlosen abgeflachten Rohren 120, von wesentlich elliptischer Umrissform, die in beliebiger Zahl, z. B. zu dreien, in der Durchströmplattenebene konzentrisch einander umschliessen (Fig. 18). Jedes der Rohre 1201, 1202.... mÜndet einerseits in den Sammler 1, in den das heisse Wasser des Motors eintritt, anderseits in den Sammler 2, aus dem das gekühlte Wasser zum Motor zurückfliesst. Diese Sammler sind aneinandergefügt und durch eine Scheidewand : 3 getrennt ; sie können durch Anbringung an einem Holm 42 des Luftfahrzeuges zu einem im Längsschnitt tropfenförmigen Körper ausgebildet sein.
Die Ausgestaltung der Kühlelemente in Form von abgeplatteten Rohren ohne Lötstelle macht dieselben leichter, als wenn flache übereinanderliegende Lamellen durch Lötung verbunden werden ; ausserdem setzen die Ränder dieser Rohre der Fort-
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Zusammenbau von Kühlern benutzten, mit den Seitenflächen einander zugekehrten Lamellen.
Die Erfindung betrifft auch noch eine weitere Verbesserung an solchen Schleifenkühlern ; bei denselben steht das Bündel von Durchströmplatten 4 freitragend von den Sammlern 1, 2 ab, so dass die Durchströmplatten das Bestreben haben, infolge ihres Gewichtes und unter dem Druck der Luft sich zu senken. Um diesen Übelstand zu beseitigen, wird eine Längswand 121 (Fig. 20 und 21) aus gelochtem Blech mittels Nieten 122 an den die Sammler 1 und 2 bildenden Blechen befestigt. Diese Längswand besitzt Randeinschnitte 123, in welche die Durchströmplatten 4 eingreifen, wodurch sie in richtigem Abstand voneinander, trotz ihrer verhältnismässig grossen freien Ausladung mit Bezug auf die Sammler 1, 2 gehalten werden.
Die Erfindung betrifft überdies eine Ausgestaltung einer bekannten Bauart mit in der Quer- riehtung gebogenen Durchströmplatten, die nunmehr erfindungsgemäss schleifenförmig gestaltet und mit ihren Wassereintritts-und Austrittsstellen an den in der Mitte angeordneten, vereinigten Sammlern befestigt sind, so dass jede Platte an ihren seitlichen Teilen frei ist und sich in der Querrichtung unter der Wirkung der Temperaturänderungen des Kühlers frei ausdehnen kann. Insbesondere aus Fig. 22 ist zu ersehen, dass die Durchströmplatten 4 gegen die Unterseite des Kühlers ein bogenförmiges Querprofil aufweisen, wobei die Krümmungsradien R sämtlicher Platten gleich sind.
Dies erleichtert die Ausdehnung der Elemente 4, wenn sie von der Temperatur der umgebenden Luft auf die des heissen Wassers des Motors nach dessen Anlassen gebracht werden. Die den gleichen Krümmungsradius aufweisenden Platten 4 sind im mittleren Teil des Kühlers weiter voneinander entfernt als an den Seiten des Khmers, demzufolge wird die in den mittleren Teil dringende Luft in das Innere des Kühlers eintreten, ohne einen erhöhten Widerstand zu erzeugen, denn die sich ausdehnende Luft kann stets nach den Seiten des Kühlers hin abströmen.
Beim Kühler nach Fig. 1 und 2 ist es nötig, am oberen und unteren Ende der Durchströmplatten- gruppe 4 Deck-und Tragplatten anzubringen, die an den Sammlern 1, 2 befestigt sind und mit Stegen 7, 8 die Durchströmplatten wagrecht und in Abstand voneinander halten. Diese Deckplatten bilden ein totes Gewicht und vermehren den Gesamtwiderstand des Kühlers bei der Vorbewegung, ohne zur Kühlung zu dienen. Bei der Anordnung nach Fig. 23 und 24 werden die Deckplatten 124 durch Verdickung gegen die Wurzeln als biegungssteife Ausleger ausgebildet, die der Vorbewegung nur geringen Widerstand entgegensetzen und an der Wasserkühlung teilnehmen.
Die Durehströmplatten 4 liegen mit ihrer grössten Abmessung parallel zur Bewegungsrichtung des Luftfahrzeuges ; so hat z. B. die Durchströmplatte nach Fig. 20 in der Bewegungsrichtung ; des Fahrzeuges eine Länge P, die grösser ist als die zugehörige Breite L.
Man kann jedoch der Schleifenplatte 4 auch eine solche Form geben (Fig. 25), dass ihre Breite L wesentlich grösser ist als ihre in der Richtung der Bewegung 11 gerechnet Länge P. Dies hat den Vorteil, dass die Luftstrahlen- nur auf eine kurze Länge mit den Kühlflächen der Durchströmplatten 4 in Berührung kommen ; diese Flächen werden daher beinahe auf ihrer ganzen Oberfläche von Luft bestriehen, die so ziemlich die Temperatur der Umgebung hat.
Es wird daher eine regelmässigere und kräftigere
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grad des Kühlers per Flachen-und Gewichtseinheit. Diese Anordnung gestattet auch, auf einen und denselben Sammler eine beträchtlicher Gesamtkühlfläche anzubringen, wodurch sich auch noch eine
Verminderung des Gesamtgewichtes des Kühlers ergibt.
Die Erfindung umfasst auch Einbauarten eines Kühlers in ein Luftfahrzeug : Fig. 26 zeigt einen
Kühler ähnlich wie in Fig. 1 und 2, dessen Sammler 1 und 2 durch eine Blechtafel 40 gebildet werden, deren Ränder 41 mit der Aussenfläche eines Holms 42 von tropfenförmigem Querschnitt verbunden sind.
Ein ausgebauchtes Blech 43 umgibt den Vorderteil des Holms und ist mit seinen Rändern an dem Blech 40 befestigt. Zwischen den Blechen 43 und 40 ist eine Scheidewand 3 eingesetzt und längs der mittleren
Erzeugenden der Bleche festgelötet. Auf diese Weise ergeben sich zwei aneinandergefügte Sammler 1 und 2, deren Querschnitt sich dem tropfenförmigen Querschnitt des Holms 42 anpasst.
Demzufolge ist der Widerstand des mit dem Holm vereinigten Kühlers bei der Vorwärtsbewegung des Luftfahrzeuges nur wenig grösser als der Widerstand des Holms allein.
Der Kühler kann anstatt vor dem Holm (Fig. 26), auch hinter ihm angeordnet werden (Fig. 27).
In diesem Falle sind die Sammler 1 und 2 aus einem zusammengebogenen Blech 45 hergestellt, dessen
Ränder 46 an dem hinteren Teil des Holms 42 anliegen. Ein eingebauchtes Blech 4 ? umschliesst diesen Holmteil und ist mit seinen Rändern an dem Blech 45 festgemacht. Die so gebildete Kammer wird durch eine Scheidewand 48 in zwei Kammern geteilt, die den Einlasssammler 1 und den Ausströmsammler 2 bilden. Auf diese Art werden zwei aneinanderliegende Sammler geschaffen, die sich dem Holm 42 anpassen und dessen tropfenförmigen Querschnitt verlängern.
Man kann mit dem im Flugzeug eingebauten Kühler (Fig. 26, 27) eine an sich bekannte Vorrichtung zur Regelung der Luftzufuhr vereinigen, die aus zwei Klappen 35 besteht, die bei 36 an den Tragplatten 37 angebracht sind, die ihrerseits z. B. an den Stegen 7, 8 des Kühlers befestigt sind.
Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 26,27 ist angenommen, dass die Sammler die Tropfenform des Fahrzeugbestandteiles (Holm, Strebe usw. ) haben, doch kann die Anpassung auch in der Weise erfolgen, dass die Tropfenform des Fahrzeugbestandteiles vervollständigt wird. Ausführungen dieser Art sind in den Fig. 28,29 dargestellt. In Fig. 28 ist der aus den Sammlern 1, 2-die aneinanderliegen und durch die Seheidewand 3 getrennt sind-gebildete Körper unmittelbar hinter dem Holm 42 angebracht und ergänzt im Querschnitt denselben zu einem Tropfen, indem er dessen spitzen Teil bildet.
Nach Fig. 29 liegt die gleiche Sammleranordnung vor dem Holm 42 und bildet den breiteren Teil der im Querschnitt Spindelgestalt zeigenden Umrissform.
Die Erfindung bezieht sich auch auf einen besonderen Einbau des Schleifenkühlers in ein Flugzeug, derart, dass die Sammelräume des Kühlers die Vorderkante eines Tragdecks bilden (Fig. 30, 31). Bei einem solchen freitragend am Kopfteil eines Tragdecks angeordneten Kühler ist durch den unmittelbaren Lufteintritt zwischen die Durchströmplatten 4 eine kräftige Abkühlung des Kühlers gesichert und dessen Luftwiderstand so klein wie möglich gemacht.
Die Sammler 1, 2 können auch in das Tragdeck 62 des Luftfahrzeuges eingebaut werden (Fig. 32 und 33), so dass die bei 130 nur an einem Teil ihrer Oberfläche verbundenen Sammler den Kopfteil dieses Tragdecks bilden. Diese Sammler können abgeflachte Querschnitte erhalten, wie z. B. der Sammler 2 in Fig. 36. Die Durchströmplatten sind aus abgeflachten Rohren 120 ohne Lötung gebildet, die einerseits bei 126 in den Sammler 1 für das einzllassende Heisswasser, anderseits bei 127 in den Sammler 2 für das abfliessende gekühlte Wasser münden. Der die Stellen 126, 127 trennende Abstand ist gross genug, um den Platten 120 eine genügende Entwicklung geben zu können.
Die Platten 120 passen ach in ihrer Umrissform genau der Form des Kopfteils des Tragdecks 62 an, so dass die Bildung von Wirbeln hinter den Platten nach Möglichkeit vermieden ist. Das in Fig. 32 gezeigte Kühlelement kann auch aus mehreren abgeflachten Rohren 120 gebildet sein, die einander in der Plattenebene konzentrisch umschliessen, etwa nach Art der Fig. 18.
Ferner können, wie in Fig. 34, zwei Sohleifenkühler an den Seiten des Flugzeugrumpfes 83 symme-
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anderliegend an diesem Rumpf angeschlossen werden.
In Fig. 35 sind Stellungen gezeigt, die ein Kühler an einem Eindecker einnehmen kann. In der Stellung 65 ist der Kühler am Luftfahrzeug so angebracht, dass einer der Sammler oder beide den Kopfteil des Tragdecks 62 bilden, wie in Fig. 30-33. In der Stellung 67 erscheint der Kühler vor oder hinter einer Strebe 52 des Fahrgestelles in einer der mit Bezug auf Fig. 26-29 beschriebenen Arten angebracht.
In Stellung 70 ist der Kühler vor oder hinter der Strebe 42 nach Art der Ausführungen gemäss Fig. 26 oder 27 angeordnet. Endlich in Stellung 72 erscheint der Kühler vor den Kopfteil des kleinen unteren Decks verlegt (Fig. 30-33). In Fig. 35 sind in gestrichelten Linien die verschiedenen Leitungen 73 gezeichnet, welche die Austrittsöffnungen des Heisswassers aus den Zylindern mit den Kühlern und diese mit der Umführungspumpe 74 verbinden. Diese Leitungen sind zur Gänze in das Innere des Flugzeugrumpfs verlegt, sowie in die einzelnen Teile des Flugzeuges, wie Streben, Stiele, Holme u. dgl.
Erfindungsgemäss kann der Kühler nach Fig. 36 auch so ausgebildet sein, dass der Sammler 1
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angeschlossen. Die Pfeile zeigen die Strömungsrichtung des Wassers. Diese Ausbildung sichert zwei Hauptvorteile : zunächst wird unter der Wirkung der Pumpe die Luft, die im oberen Teil der Kühlerplatten 120 eingeschlossen bleiben kann, selbsttätig in den Abströmsammler ausgetrieben und entweicht bei 132 nach aussen. Überdies ist, wenn aus irgendwelcher Ursache Dampf in die Wasserumführung hineingerissen wird, dieser Dampf gezwungen, durch die Kühlplatten 120 zu gehen, bevor er in den Sammler 2 gelangt und hat also Gelegenheit, sich zu kondensieren.
Diese Anordnung vermeidet auch die in den bekannten Kühlern auftretenden Wasserverlust.
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Zuströmsammler 1 liegt dann im Kopfteil unten und empfängt unmittelbar das vom Motor 1. 1 kommende Heisswasser, das in den Platten 120 aufsteigt und sich in den Abstromsammler 2 ergiesst, der mit einem Füllstutzen 132 versehen ist. Das gekühlte Wasser fliesst aus diesem Sammler zur Pumpe-M.' ! und zum Motor 1. 31 zurück. Diese Anordnungen verursachen keinerlei zusätzliche Luftwiderstände und machen Leitungen zwischen Kühler und Sammlern entbehrlich. PATENT-ANSPRÜCHE :
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aneinanderliegenden Rohr-od. dgl.
Sammlern fur Zu-und Abiliss und mehreren daran queraxial angesetzten Durchströmplatten mit eine schleife. nformige Kühlwasserstromung in der Plattenebene ergebenden Leitungsverbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmplatten selbst je'als Schleifenplatten oder als Vollplatten mit eine Schleifenströmung bewirkender innerer Unterteilung ausgebildet und an die beiden aneinanderliegenden, vorzugsweise zu einem gemeinsamen, innen unterteilten Körper vereinigten Sammler unmittelbar leitend angesetzt sind.
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Coolers for vehicle, in particular aircraft, engines.
The invention relates to coolers for vehicle, in particular aircraft engines, in which two longitudinally adjacent pipe od. Like collectors for the inflow and outflow of the cooling liquid are provided with a plurality of throughflow plates attached to them transversely axially and are connected in such a way that a loop-shaped cooling water flow results in the plate plane. In known coolers of this type, throughflow plates lying in pairs parallel in one plane are connected to one another by separate outer short pipe pieces in such a way that a loop-like course of the flow is created.
There are also coolers with throughflow plates running in an arc in the plane of the plate, in which the two collectors are separated from one another at intervals, so that almost closed loops, as in the subject matter of the invention, are not present. Furthermore, coolers with plate-like cooling elements are known in which loop-shaped flows perpendicular to the plane of the throughflow plate are achieved through partition walls arranged in the interior of the hollow plate and parallel to the plane of the plate.
The subject of the invention differs from these types of construction through simpler manufacture, better water flow, which results in a lower flow resistance for the cooling liquid, low weight and good space utilization and, finally, which is of great importance, through low air resistance.
The basic idea of the invention consists in designing the throughflow plates themselves as loop plates or as full plates with an inner subdivision causing the loop flow, which are attached directly to the two collectors, preferably combined to form a common, internally subdivided body.
According to the further invention, the cooler is preferably arranged on the vehicle with throughflow plates located in front of or behind the collectors, so that the plates — viewed in the direction of travel — extend outward from both collectors. In this preferred design, the collectors are thus located within the outline of the entirety of the flow-through plates, i.e. in an area of already disturbed air flow, where their resistance, which according to the invention is already kept as low as possible by the teardrop-shaped cross-section, is less important than in the known designs, where the collectors are arranged outside the outline of the flow plates.
Where this is also the case with some embodiments according to the invention, the collectors are nestled against the aircraft fuselage or the like, so that there, too, a particular air resistance of these parts is avoided. Even where the headers are arranged within the outline of the flow-through plates, their resistance can be further reduced and p-actively completely eliminated by giving the two headers such cross-sections that they can be installed on an aircraft component exposed to the wind when the cooler is attached , for example a strut of the head part of an aircraft supporting deck or the like, whose teardrop-shaped or other cross-section to an, possibly enlarged, teardrop shape or that cross-section at all:
, shape that would have been chosen for this part for aerodynamic reasons anyway.
In the drawings, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are illustrated, u. Between FIG. 1 shows the cooler in a view, FIG. 2 shows a section according to 2-2 in FIG. 1; FIGS. 3, 4, 5 and 6
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show modified embodiments in a horizontal section. Fig. 7 shows a plan view of a throughflow plate. Figs. 8 and 9 are sections through this plate according to 8-8 and 9-9 in Fig. 7. Fig. 10 shows, on a larger scale, a section through the loop branches of the plate separating septum. Fig. 11 is a section through another embodiment of this separation point.
FIG. 12 shows a modification of a throughflow plate, FIG. 13 shows a section through the finished opening wall, FIG. 14 shows the top view of a specially manufactured throughflow plate and FIG. 15 shows a section according to 15-15 in FIG. 14. FIG. 16 is a section through a differently manufactured flow-through plate, FIG. 17 a view of a differently designed loop cooler, FIG. 18 a section according to 2-2 in FIG. 17, FIG. 19 a section according to 3-3 in FIG. 18, FIG. 20 a horizontal section dl1. rch a differently constructed cooler, FIG. 21 a side view of the collecting spaces and the central rib of the cooler according to FIG. 20 without cooling elements, FIG. 22 the front view of another cooler. 23 and 24 are side and front views of a further embodiment and FIG. 25 shows another radiator in a horizontal section.
26 and 27 are two horizontal sections through coolers, the headers of which adapt to the shape of a spar or a strut of the aircraft. 28 and 29 are horizontal sections through spars of aircraft connected to radiator headers. Fig. 30 shows a section of an aircraft deck on which a cooler is installed, Fig. 31 shows a partial plan view of the arrangement according to Fig. 30. Figs. 32 and 33 are vertical section and partial plan view of another cooler, the header of which Form the leading edge of the deck. 34 shows a plan view of an aircraft fuselage provided with loop-shaped coolers. 35 shows the front view of a monoplane and positions which the coolers can assume on the aircraft.
36 is a section through a distribution piece used for the supply with a loop cooler, and FIG. 37 is a section through a similar cooler in the support deck of an aircraft.
The cooler (Fig. 1 and 2) consists of a collector 1 with an inlet pipe 9 for hot water and a collector 2 with an outflow pipe 10 for the cooled water. These collectors are joined together and separated by a partition 3. The overall cross-section is in the shape of a teapot. Each through-flow plate 4 consists of a thin sheet metal which has the shape of a loop with a central recess 90 and whose ends 5 and 6 are connected to the inlet header 1 and the outlet header 2.
The flow-through plates 4 are held at a distance from one another by lateral vertical sieves 7 and optionally also by a central web 8. These webs are flattened
Cross-section to reduce their air resistance. The middle web 8 is designed as a tube which is in connection with the front edges of the flow-through plates 4 in order to allow the escape of air or drainage, depending on the more or less inclined position of the cooler.
The loop-shaped flow plates can be given various shapes.
For example, the outline can be teardrop shapes 12, FIG. H. have a shape that is broadened at the front and tapering to a point towards the rear, the collectors 1 and 2 also having a teardrop-shaped cross section.
The throughflow plates can also be given a pear-shaped outline j, FIG. 4. The
Instead of being made up of straight parts connected by roundings, the outline can also have a continuous curvature, e.g. B. an arc of a circle M, Fig. 5, have.
The partition 3 separating the collectors 1 and 2 can be arranged in different ways. In Fig. 6 z. B. this wall is placed perpendicular to the longitudinal axis x-x of the cooler, it can of course also have a certain inclination towards this axis.
The throughflow plates can (Fig. 7-10) consist of two metal sheets 16 and J! 7 can be produced in such a way that the edge 18 of the sheet 16 is bent over the edge of the sheet 17 and folded down onto it. This fold 18 is only cut out at 19 and 20 in order to enable the connection of the plate to the adjoining collector by soldering at these points. For the purpose of greater resistance to the internal water pressure, the two parallel sheets 16, 17 can through
Pipe rivets 21 are connected to one another.
The middle partition, which divides the flow plate into two abutting branches 22, 23, consists of a metal strip, for example a tin-plated one
Copper strip 24, which is inserted between the sheets 16 and 17 and connected to them by rivets 27 and by soldering at 26 or by welding (FIG. 10). According to FIG. 11, a local indentation 30 is made in each sheet 16 and 17; these two parts are placed one on top of the other and connected by rivets 31 and by soldering, thus forming the inner subdivision of the throughflow plate.
One can also (FIG. 12) place the metal sheets 16 and 17 on top of one another and bend them so that two steps 32 and 33 are created which are folded down on one another (FIG. 12). Finally, with the aid of soldered seams 34, the partition is completed (FIG. 13).
A special way of manufacturing the throughflow plates (FIGS. 14 and 15) is that a
Sheet of paper 101 or soft material such as leather, rubber, etc. is inserted between the two copper sheets 16, 17 which form the element 100. The blade 101 is cut out in the form shown in FIG. 14 and has local disk surfaces 102, the axes of which coincide with those of the hollow rivets 21; these rings are interconnected by strips 103, in sheet 101
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an edge reinforcement 104 is produced along the circumference of the throughflow plate, which is connected to the remaining part of the sheet 101 by strips 103. The edge 18 of the sheet 16 is on the unfolded
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the edge 104 of the sheet of paper 101 firmly.
A soldered seam 106 ensures the tightness of the element on its periphery. Disk rings 112 made of paper or the like are inserted between the flanges of the tubular rivets 21 and the metal sheets 16 and 17 and increase the tightness of the cooling element at the rivet points, which is already secured by the disk surfaces 102 of the paper sheet 101.
The soldering point 106 can also be dispensed with (FIG. 16) if, in addition to the fastening by tubular rivets 21, a widening of the blade 101 and the sheets 16, 17 is provided at their edges at 107, 108 and 109, the widenings 107 and 108 then be bent over the widening 109 and finally the flanging of these three widenings and bending down onto the upper sheet 17 is effected (FIG. 16). In this way a triple fold is obtained, which ensures the tightness of the element on its periphery without soldering. The soldering points can also be omitted and the weight of the cooler can be reduced.
In the cooler according to FIGS. 17-19, the loop-shaped elements consist of seamless, flattened tubes 120, of a substantially elliptical outline shape, which can be used in any number, e.g. B. to three, concentrically enclose each other in the flow plate plane (Fig. 18). Each of the pipes 1201, 1202 .... opens on the one hand into the collector 1, into which the hot water of the engine enters, and on the other hand into the collector 2, from which the cooled water flows back to the engine. These collectors are joined together and separated by a partition: 3; they can be formed into a teardrop-shaped body in longitudinal section by being attached to a spar 42 of the aircraft.
The design of the cooling elements in the form of flattened tubes without a soldering point makes them easier than if flat, superimposed lamellae are connected by soldering; in addition, the edges of these pipes continue
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Assembly of radiators used with the side surfaces facing each other.
The invention also relates to yet another improvement in such loop coolers; in these, the bundle of flow-through plates 4 is self-supporting from the collectors 1, 2, so that the flow-through plates tend to lower due to their weight and under the pressure of the air. In order to remedy this disadvantage, a longitudinal wall 121 (FIGS. 20 and 21) made of perforated sheet metal is fastened to the sheets forming the collectors 1 and 2 by means of rivets 122. This longitudinal wall has edge incisions 123 into which the throughflow plates 4 engage, as a result of which they are kept at the correct distance from one another, despite their relatively large free projection with respect to the collectors 1, 2.
The invention also relates to an embodiment of a known design with transverse flow plates, which are now designed in a loop shape according to the invention and are attached with their water inlet and outlet points to the centralized, combined collectors, so that each plate on its side parts is free and can freely expand in the transverse direction under the effect of the temperature changes of the radiator. It can be seen in particular from FIG. 22 that the throughflow plates 4 have an arcuate transverse profile against the underside of the cooler, the radii of curvature R of all plates being the same.
This facilitates the expansion of the elements 4 when they are brought from the temperature of the surrounding air to that of the hot water of the engine after it has been started. The plates 4, which have the same radius of curvature, are farther apart in the central part of the cooler than on the sides of the radiator, consequently the air entering the central part will enter the interior of the radiator without creating any increased resistance than the expanding one Air can always flow out to the sides of the cooler.
In the cooler according to FIGS. 1 and 2, it is necessary to attach cover and support plates to the upper and lower end of the flow plate group 4, which are attached to the collectors 1, 2 and with webs 7, 8 the flow plates horizontally and at a distance from one another hold. These cover plates create a dead weight and increase the overall resistance of the cooler when moving forward without being used for cooling. In the arrangement according to FIGS. 23 and 24, the cover plates 124 are formed as flexurally rigid cantilevers by being thickened against the roots, which offer only slight resistance to the forward movement and take part in the water cooling.
The largest dimension of the flow plates 4 is parallel to the direction of movement of the aircraft; so has z. B. the throughflow plate according to FIG. 20 in the direction of movement; of the vehicle has a length P that is greater than the associated width L.
However, the loop plate 4 can also be given such a shape (FIG. 25) that its width L is significantly greater than its length P. calculated in the direction of the movement 11. This has the advantage that the air jets only cover a short length come into contact with the cooling surfaces of the flow-through plates 4; these surfaces are therefore exposed to almost all of their surface with air which has almost the same temperature as the surroundings.
It therefore becomes more regular and vigorous
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degree of the cooler per unit of area and weight. This arrangement also allows a considerable total cooling surface to be installed on one and the same collector, which also results in a
Reduction of the total weight of the cooler results.
The invention also includes ways of installing a cooler in an aircraft: FIG. 26 shows one
Cooler similar to that in FIGS. 1 and 2, the collectors 1 and 2 of which are formed by a metal sheet 40, the edges 41 of which are connected to the outer surface of a spar 42 of teardrop-shaped cross section.
A bulged plate 43 surrounds the front part of the spar and is fastened with its edges to the plate 40. A partition 3 is inserted between the sheets 43 and 40 and along the middle one
Generating of the sheets soldered on. This results in two collectors 1 and 2 joined to one another, the cross section of which adapts to the teardrop-shaped cross section of the spar 42.
Accordingly, the resistance of the radiator combined with the spar when the aircraft moves forward is only slightly greater than the resistance of the spar alone.
The cooler can also be arranged behind it instead of in front of the spar (Fig. 26) (Fig. 27).
In this case, the collector 1 and 2 are made of a bent sheet metal 45, the
Rims 46 rest against the rear part of the spar 42. A dented sheet 4? encloses this spar part and is fastened with its edges to the sheet metal 45. The chamber thus formed is divided by a partition 48 into two chambers, which form the inlet header 1 and the outflow header 2. In this way, two adjoining collectors are created which adapt to the spar 42 and extend its teardrop-shaped cross section.
You can combine a known device for regulating the air supply with the built-in in the aircraft cooler (Fig. 26, 27), which consists of two flaps 35, which are attached at 36 to the support plates 37, which in turn z. B. are attached to the webs 7, 8 of the cooler.
In the exemplary embodiments according to FIGS. 26, 27 it is assumed that the collectors have the teardrop shape of the vehicle component (spar, strut, etc.), but the adaptation can also take place in such a way that the teardrop shape of the vehicle component is completed. Designs of this type are shown in FIGS. 28, 29. In FIG. 28 the body formed from the collectors 1, 2 - which lie against one another and are separated by the septum 3 - is attached directly behind the spar 42 and, in cross section, complements the same to a drop by forming its pointed part.
According to FIG. 29, the same collector arrangement is located in front of the spar 42 and forms the wider part of the outline shape showing the spindle shape in cross section.
The invention also relates to a special installation of the loop cooler in an aircraft in such a way that the collecting spaces of the cooler form the leading edge of a support deck (FIGS. 30, 31). In such a cantilevered radiator on the head part of a support deck, the direct air inlet between the flow-through plates 4 ensures that the radiator cools down strongly and its air resistance is made as small as possible.
The collectors 1, 2 can also be installed in the support deck 62 of the aircraft (FIGS. 32 and 33), so that the collectors connected at 130 only on part of their surface form the head part of this support deck. These collectors can have flattened cross-sections, such as B. the collector 2 in Fig. 36. The throughflow plates are formed from flattened tubes 120 without soldering, which open on the one hand at 126 in the collector 1 for the hot water to be let in, on the other hand at 127 in the collector 2 for the outflowing cooled water. The distance separating the points 126, 127 is large enough to allow the plates 120 to develop sufficiently.
The shape of the plates 120 also precisely matches the shape of the head part of the supporting deck 62, so that the formation of eddies behind the plates is avoided as far as possible. The cooling element shown in FIG. 32 can also be formed from a plurality of flattened tubes 120 which surround one another concentrically in the plane of the plate, for example in the manner of FIG. 18.
Furthermore, as in Fig. 34, two sole plate coolers on the sides of the aircraft fuselage 83 can be symmetrical.
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connected to the other side of this fuselage.
In FIG. 35, positions are shown which a cooler can assume on a monoplane. In position 65, the cooler is attached to the aircraft in such a way that one or both of the headers form the head section of the support deck 62, as in FIGS. 30-33. In position 67, the radiator appears to be mounted in front of or behind a strut 52 of the chassis in one of the ways described with reference to FIGS. 26-29.
In position 70 the cooler is arranged in front of or behind the strut 42 in the manner of the embodiments according to FIG. 26 or 27. Finally in position 72 the radiator appears relocated in front of the head section of the small lower deck (Fig. 30-33). In FIG. 35, the various lines 73 are drawn in broken lines which connect the outlet openings of the hot water from the cylinders to the coolers and these to the bypass pump 74. These lines are completely laid in the interior of the aircraft fuselage and in the individual parts of the aircraft, such as struts, stems, spars and the like. like
According to the invention, the cooler according to FIG. 36 can also be designed such that the collector 1
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connected. The arrows show the direction of flow of the water. This design ensures two main advantages: first of all, under the action of the pump, the air, which can remain trapped in the upper part of the cooler plates 120, is automatically expelled into the outflow collector and escapes to the outside at 132. Moreover, if, for whatever reason, steam is drawn into the water bypass, this steam is forced to pass through the cooling plates 120 before entering the collector 2 and thus has the opportunity to condense.
This arrangement also avoids the loss of water that occurs in the known coolers.
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Inflow collector 1 then lies at the bottom in the head part and directly receives the hot water coming from motor 1.1, which rises in plates 120 and pours into outflow collector 2, which is provided with a filler neck 132. The cooled water flows from this collector to the pump-M. ' ! and back to engine 1. 31. These arrangements do not cause any additional air resistance and make lines between cooler and headers unnecessary. PATENT CLAIMS:
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adjacent pipe or like
Collectors for inflow and outflow and several cross-axially attached flow-through plates with a loop. N-shaped cooling water flow in the plane of the plate, characterized in that the flow plates themselves are each designed as loop plates or as full plates with an internal subdivision causing a loop flow and are attached directly to the two adjacent collectors, preferably combined to form a common, internally subdivided body.