DE354912C

DE354912C - Auspufftopf, insbesondere fuer Luftfahrzeuge

Info

Publication number: DE354912C
Application number: DEL45902D
Authority: DE
Original assignee: Luftschiffbau Zeppelin GmbH
Current assignee: Luftschiffbau Zeppelin GmbH
Priority date: 1917-11-29
Filing date: 1917-11-29
Publication date: 1922-06-15

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf Auspufftöpfe, namentlich für Luftfahrzeuge, bei denen als Kühlmittel in erster Linie Luft zur Verfügung steht.

Um eine große Kühlwirkung zu erzielen, ha L man schon in einem gemeinsamen Mantelrohr eine Reihe aufeinanderfolgender Düsen untergebracht, durch welche eine stufenweise Kxpansion der Auspuffgase und \^rermischung

to 'ier Gase mit Kühlluft erreicht wird. Bisweilen wurde die Einrichtung so getroffen, UaI.) die Frischluft gegebenenfalls unter teilweisem Richtungswechsel, die Auspuffleitung schon vor der \^rermischung mit den Auspuff gasen kühlt.

Die Erfindung sucht Auspufftöpfe solcher Kauart so zu vervollkommnen, daß sie den hohen Anforderungen bei Luftfahrzeugen genügen. In erster Linie bringt sie zu diesem Zweck durch weitgehende Ausnutzung des Gegenstromprinzips die Kühlwirkung einer gegebenen Luftmenge auf ihren Höchstwert. Zum anderen aber verringert sie den Fahrwiderstand und den Auspuffgegendruck durch geeignete Ausbildung einzelner Auspufftopffeile bis auf einen bisher nicht erreichten Mindestwert. Den Erfindungsgegenstand bildet demgemäß ein Auspufftopf der eingangs erwähnten Art, bei dem das die Düsenschar umgebende Mantelrohr, abgesehen von der in der Fahrtrichtung vorn liegenden Lufteintrittsöffnung, sackartig geschlossen ist. Die das Mantelrohr durchströmende Kühlluft wird daher bei jeder Düse zu einer vollen Umkehr gezwungen und dient in ihrem wärmsten Teile zur Kühlung des eben aus dem Motor austretenden noch hocherhitzten Auspuffes. In ihrem kühlsten Teile trägt sie zur weiteren Temperaturerniedrigung des die vorderste Mischdüse durchströmenden wesentlich weniger heißen Auspuffluftgemisches bei. Außerdem schließt sich gemäß der Erfindung an die vorderste Mischdüse eine besondere Auspuffluftsammelleitung an, die ent-λνεώεΓ den außerhalb des Fahrzeuges befindliehen Teil des Mantelrohres gehäuseartig umhüllt, oder ihn in gleicher Richtung nach hinten fortsetzt. Der vorbeistreichenden Luft wird daher nur ein sehr geringer Widerstand geboten.

Bei einer größeren Anzahl von Düsen oder bei langem Wege der Frischluft kommt diese schon in ziemlich warmem Zustande bei der dem Motor nächstliegenden Mischdüse an. Im

weiteren Ausbau der Erfindung umgibt man daher die dem Motor nächste Mischdüse mit einer besonderen Kühlspirale bzw. Kühlmantel. Die Kühlspirale kann von getrennt zugeleiteter und noch nicht erwärmter Kühlluft oder von Kühlwasser durchflossen werden. Am wirksamsten erweist sich die Vorrichtung, wenn die dem Düsenspalt nächste Windung der Spirale Löcher besitzt, durch die ίο das unter Druck stehende Kühlmittel in feinen Strahlen in Wasser oder Dampfform ausströmen und der den Düsenspalt durchfließenden, verhältnismäßig warmen Frischluft beigemischt werden kann. Falls man dem Auspufftopf genügend Kühlluft zuführt, kann man die Kühlung der Auspuffgase so weit treiben, daß das in der heißen Zone zum Teil verdampfte Kühlwasser in der am Topfaustrittsende gelegenen kalten Zone völlig kondensiert und durch geeignete Auffangvorrichtungen abgeschieden wird.

Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgeg"enstandes veranschaulicht, und zwar zeigen die Abb. 1 und 3 in schematischer Darstellung je einen wagerechten Längsschnitt durch einen bei Luftschiffen verwendbaren Auspufftopf, sowie Abb. 2 und 4 je eine etwas geänderte Einzelheit der Abb. 1 und 3.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 bildet den Außenmantel des Frischluftkanales im wesentlichen ein rechtwinklig gebogenes Rohr A¹, A^z, dessen kürzerer Schenkel A¹ sich zum großen Teile innerhalb einer Maschinengondel B befindet und an eine Auspuffaustrittsstelle C des Motors angeschlossen ist. Der längere parallel zur Maschinengondel B verlaufende Rohrschenkel A~ ist nach vorn g^-erichtet und wird mit gewissem Abstande von einem windschnittigen Gehäuse D mantelartig umhüllt. Eine in der gewölbten Stirnwand des Gehäuses vorgesehene Öffnung d¹ stellt die Verbindung zwischen der Außenluft. und dem Innenraum des Rohres A¹, A² her. Der kurze Rohrschenkel A¹ umschließt eine einzige in ihrem mittleren Teile rohrartige Düse E, deren "Eintrittsende e¹ das düsenartige Auspuffaustrittsrohr c¹ des Motors mit etwas Abstand trichterartig umgibt. Das Austrittsende <?² der Düse E liegt bereits im längeren Rohrschenkel A". Ihm vorgelagert ist ein Satz von vier Ringdüsen F¹, F"... F⁴, deren jede die vorangehende an durchschnittlicher Weite übertrifft und sie mit einem gewissen Zwischenräume trichterartig umgibt. Der Düse F⁴ ist ein Düsenrohr G vorgelagert, dessen Innenraum abgesehen von der hinteren Eintrittsstelle g¹ von dem Innenraum des Rohrschenkels A² getrennt ist, dagegen durch ■60 Schlitze g² mit dem Mantelraum zwischen Rohrschenkel A" und Gehäuse D in Verbindung steht. In dem hinteren Teile des Gehäuses D sind mehrere zur weiteren Minderung des Schalles dienende Stoß- und Ablenkbleche (P vorgesehen, während den Übergang zum Freien ein als Funkenfänger dienendes Sieb d³ bildet.

Der Gang des Auspuffs und der Frischluft im Auspufftopf ist folgender: Der aus dem Motoraustrittsrohr c¹ austretende Auspuff strömt in die rohrartige Düse E und von j da durch den Düsensatz F¹.. F*, das Düsen- ! rohr G und die Schlitze g² in den Mantelraum zwischen Gehäuse D und Rohrschenkel A-, um von hier nach Vorbeistreichen an den Blechen d² durch das Sieb d^s ins Freie zu gelangen. Gleichzeitig strömt bei fahrendem Schiff die Frischluft durch die Öffnung d¹ in das Innere des Rohrschenkels A" und von da , in den Rohrschenkel A¹. Zwischen je zwei : aufeinanderfolgenden Düsen G, F⁴.. F¹ wird : ein Teil der Frischluft abgezweigt. Er mischt sich nach Eintritt in die Düse mit dem heißen Gemisch, das aus der nächst engeren Düse . ausströmt, so daß gleichzeitig eine stufenweise Druck- und Temperaturminderung des Inhaltes der jeweilig vorangehenden Düse stattfindet.

Die Größenabstufungen und Formen der Düsen sind dabei so gewählt, daß sowohl das Gas wie das Gasluftgemisch von Anfang bis Ende stets einen dem jeweilig thermischen Zustande entsprechenden Querschnitt finden. Unter Beanspruchung von möglichst wenig Raum und unter möglichster Vermeidung schädlicher Wirbelbildungen erfolgt durch allmählich gesteigerten Zusatz von angesaugter Frischluft eine innige Mischung der Ga^e mit Luft. Entsprechend den gewählten Querschnitten finden also eine stufenweise Expansion des Gasluftgemisches und eine allmähliche Temperaturerniedrigung statt.

Falls man Kühlwasser verwenden will, kann man den rohrartigen Teil der Düse E, wie Abb. 2 andeutet, mit einem besonderen Kühlmantel E' umgeben und dessen dem Düsenaustritt zugekehrten Ende Kühlwasser zuführen. Dieses kann dann am Düseneintrittsende, nachdem es den Mantel im Gegenstrom durchflossen hat, durch Öffnungen e' in das Düsenrohr eingespritzt werden. ■*

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel liegt ein verhältnismäßig kurzer Frischluftkanal mit seinem topfartigen Teile H¹ völlig im Innern einer Maschinengondel B. Er ist mit dem einen Ende an die Auspuffaustrittsstelle C des Motors angeschlossen, während das ungefähr rechtwinklig hierzu abgebogene Frischlufteintrittsende H~ sich von außen an die Gondelwandung B anschmiegt. Das Auspuffrohr des Motors geht in eine Austrittsdüse c¹ über, an die sich zwei ringförmige

Mischdüsen J¹ und P anschließen. Die Düse J- wird trichterartig von dem Eintrittsende eines Düsenrohres K umgeben, das an der Durchtrittsstelle durch den Mantel W des Frischluftkanales rechtwinklig abgebogen ist und sich in Verlängerung des Frischlufteintrittendes ίί² wie dieses von außen an die Gondelwandung B anschmiegt. Der der Weiterleitung des Gasluftgemisches dienende abgebogene Teil k¹ des Düsenrohres enthält wie beim ersten Ausführungsbeispiel Stoß- bzw. Ablenkbleche k" und geht schließlich in ein als Funkenfänger dienendes Sieb k³ über. Die Düse c¹ ist von einer aus mehreren Windungen bestehenden Kühlspirale M umgeben, fieren der Düse 7¹ nächste Windung Löcher besitzt. Durch letztere entweicht das die Spirale durchfließende und unter Druck stehende Kühlwasser in feinen Strahlen und

so mischt sich so mit der verhältnismäßig warmen Frischluft, die den Spalt zwischen den Düsen c¹ und J¹ durchströmt. Anstatt einer einfachen Kühlspirale kann man auch einen Kühlmantel M' anwenden, dem das Kühlwasser nahe dem Spalt zwischen den Düsen c¹ und 7¹ zugeführt wird. Wie Abb. 4 zeigt, kann dann ein Teil des Kühlwassers im Gegenstrom entlang der Düse und schließlich in deren Inneres geleitet werden.

Der Gang der Frischluft und der Auspuffgase sowie ihre Vermischung ist nach den Erläuterungen zum ersten Ausführungsbeispiel ohne weiteres verständlich. Ein besonderer Vorteil des Topfes besteht darin, daß er nur wenig aus der Gondel herausragt und" daher nur einen geringen Luftwiderstand bietet. Trotzdem ist zufolge der eigenartigen Luftführung die Kühlung sehr wirksam. Da man auch Kühlwasser benutzt, kommt man mit verhältnismäßig wenig Mischdüsen aus, wodurch die Bauart des Topfes weiter vereinfacht wird. Die so günstige unmittelbare Anschmiegung der Ein- und Austrittsenden des Auspufftopfes an die Gondelwand aber wird gerade durch die starke Abkühlung ermöglicht, die die Auspuffgase erlangen, ehe sie den topfartigen Teil H¹ des Frischluftkanales verlassen.

Wird dem Auspufftopfe genügend Kühlluft zugeführt, so kondensiert sich das in der heißen Zone zum Teil verdampfte Kühlwasser in der am Topfaustrittsende gelegenen kalten Zone und schlägt sich an den Stoß- bzw. Ablenkblechen d? und k² nieder. An diesen herabrinnend kann es sich am Boden' des Topfaustrittsendes in einer Auffangmulde N ansammeln und schließlich durch eine von dort abzweigende Leitung n¹ mit ständigem Fall in das Innere der Gondel B zwecks erneuter Verwendung geleitet werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Auspufftopf, insbesondere für Luftfahrzeuge, bei dem ein gemeinsames Mantelrohr eine Schar hintereinander geschalteter und von Kühlluft umspülter Düsen umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung, der Kühlwirkung im Auspufftopf außer der Umlenkung des Auspuffs auch die im bekannten Gegen-Stromprinzip geführte Kühlluft im Auspufftopf mehrfach umgelenkt wird, und daß außerdem zur Verminderung" des Fahrwiderstandes das endgültige Gemisch ebenfalls umgelenkt sowie in der Eintrittsrichtung der Frischluft abgeführt wird.

2. Auspufftopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den größeren Teil (.P-.P) der Mischdüsen enthaltende 'Teil (A²) des Frischluftkanales (A¹, A²) außerhalb der Fahrzeugwandung (B) in einem zweckmäßig windschnittigen Gehäuse (D) liegt, das seinerseits der Aufnahme und Ableitung des in die Eintrittsrichtung der Frischluft umgelenkten endgültigen Gemisches dient.

3. Auspufftopf nach Anspruch 1, da-. durch gekennzeichnet, daß der die Mischdüsen (J¹, J^z) enthaltende Teil (H¹) des 9» Frischluftkanales (H¹, H") im Inneren des Fahrzeuges (B) unmittelbar an den Motor (C) angeschlossen ist, so daß sich das Frischlufteintrittsende (H") ebenso wie das entgegengesetzt herauswachsende gehäuseartige Austrittsende (JC¹) für das endgültige Gemisch samt Schalldämpfer und Funkenfänger (K², K^a) in an sich bekannter Weise von außen an die Fahrzeugwandung (B) anschmiegen kann.

4. Auspufftopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Motor (C) nächstliegende und von hocherwärmter Frischluft umhüllte Mischdüse (c¹ bzw. e¹) von einer Kühlvorrich- 10.5 tung (z. B. E¹ bzw. M bzw. M¹) umgeben ist, deren dem Düsenspalt nächstes Ende Öffnungen (z. B. e¹) besitzt, durch die das unter Druck stehende Kühlmittel in feiner Verteilung dem Düseninneren bzw. der den Düsenspalt durchströmenden wannen Frischluft zugeführt werden kann.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.