DE425692C - Kuehler fuer Flugzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kühler, die insbesondere für Flugmotoren bestimmt sind und Kühlelemente besitzen, die an einem vorderen und an einem hinteren Sammler befestigt sind und parallel zur Luftströmung liegen.

Die verschiedenen Verbesserungen, die gemäß der Erfindung an den Kühlern für Flugzeugmotoren vorgenommen sind, haben der Hauptsache nach den Zweck, die Herstellung eines Kühlerelementes zu erleichtern, seinen Luftwiderstand zu verringern, dem Kühler eine genügende Widerstandsfähigkeit zu geben, die Regelung des Wasserumlaufes in dem Kühlelement zu erleichtern und schließlich eine leichte Regelung der Gesamtkühlfläche des Kühlers zu ermöglichen.

Das wesentliche Merkmal des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß jedes Kühl element aus einer einzigen hohlen Lamelle besteht, die nach rechts und links erheblich den vorderen und hinteren Sammler überragen, so daß die Luft frei Zutritt zu den Kühlelementen hat, ohne durch die Sammler behindert zu werden.

Die Zeichnungen veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung.

Die Abb. 1, 2 und 3 zeigen schematisch in Seitenansicht, Vorderansicht und Aufsicht einen Kühler nach der Erfindung.

Die Abb. 4 und 5 zeigen in Aufsicht und Querschnitt ein Kühlelement.

Die Abb. 6 veranschaulicht die Art der Verbindung zweier Bleche einer Lamelle durch runde Rohrniete.

Die Abb. 7 und 8 zeigen in Seitenansicht und Aufsicht eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Abb. 9 zeigt im Schnitt den Einbau eines Kühlelementes.

Das Kühlelement nach den Abb. ι bis 6 besteht aus einer hohlen Lamelle (Abb. 4 und 5), die aus zwei außerordentlich dünnen Kupferblechen zusammengesetzt ist, deren Ränder miteinander verbunden sind, und zwar in beliebiger Weise, so daß das Kühlwasser zwischen den Blechen umlaufen kann. Diese to beiden Bleche werden in geeignetem Abstande voneinander durch eine Reihe von zweckmäßig verteilten kleinen Vertiefungen a, b, c gehalten. Diese Vertiefungen können beispielsweise \-on Rohrnieten a! (Abb. 6) durchsetzt sein, die die beiden Bleche des Kühlelementes in der richtigen Entfernung voneinander fest- und zusammenhalten.

Dieses Kühlelement ist in der Mitte breit und geht nach vorne und nach hinten spitz zu bzw. verjüngt sich nach den beiden Enden. Diese Gestalt wird dadurch erzielt, daß die Profile an der Vorder- und Rückseite des Elementes zum Teil durch gerade .Strecken P₁, p„ gebildet werden, die entgegengesetzt zueinander in bezug auf die Längsachse x-x der Lamelle geneigt sind und an die sich dann in der Mitte ein gerader Teil q anschließt, der parallel zu der Längsachse x-x steht. Diese drei geraden Teile P₁, q und p„ sind miteinander durch Krümmungen T₁ und r._z verbunden.

Das Profil des Elementes ist symmetrisch in bezug auf die Längsachse x-x.

Das so gebildete Kühlelement ist an seinen , beiden Enden ^₁ und s₂ offen und hier mit dem vorderen Sammler d und dem hinteren Sammler c durch Verlöten oder in irgendeiner anderen Weise verbunden.

Der gesamte Kühler wird also aus einer Mehrzahl von Lamellen nach den Abb. 4 und 5 gebildet, die übereinander aufgeschichtet sind derart, daß sie einen Stapel von Kühlelementen bilden, wie dies in den Abb. 1 und 2 veranschaulicht ist.

Der vordere und der hintere Sammler d und e sind miteinander durch die beiden Rohre ;' und / verbunden, derart, daß die beiden Sammler und diese Rohre einen starren Rahmen bilden, dessen mittlere Ebene ziem-Hch genau mit der Symmetrieebene s, z' des Kühlers zusammenfällt (Abb. 2). Bänder /, g, h umgeben den Kühler und sind an den Rohren / und j des Rahmens befestigt.

Der Kühler wird in ein Flugzeug derart eingebaut, daß die Längsachse x-x des Kühlelementes parallel zu der Flugrichtung F₁ des Flugzeuges ist.

Der im vorstehenden beschriebene Kühler

wirkt in folgender Weise: Das heiße, vom Motor kommende Wasser gelangt in den Sammler d in der Richtung des Pfeiles F₂, geht dann in diesem Sammler abwärts und verteilt sich auf die verschiedenen Kühllamellen; das Wasser läuft dann in den Kühllamellen um, entgegengesetzt zu dem Pfeil F₁, kühlt sich dort ab und sammelt sich dann wieder in dem hinteren Sammler e, von dem das gekühlte Wasser dem Motor in der Richtung des Pfeiles F₃ zufließt.

Der Luftstrom streicht zwischen den Kühlelementen parallel zur Ebene derselben in umgekehrter Richtung zum Pfeil F₁ hindurch und kühlt so die Lamellen und das darin umlaufende. Wasser ab.

Der im vorstehenden beschriebene Kühler hat eine Reihe von Vorteilen, deren hauptsächlichste folgende sind:

Zunächst den Umstand, daß das Kühlelement aus einem Stück besteht, das erheblich auf der rechten und linken Seite über den vorderen und den hinteren Sammler d und e hervortritt, so daß nur zwei Lötnähte notwendig sind, die eine an dem vorderen, die andere an dem hinteren Sammler, so daß es möglich ist, die gleiche Kühlfläche zu erzielen wie mit zwei besonderen Kühlelementen, die einzeln an den Sammlern d, e angeschlossen sind und symmetrisch zueinander in bezug auf die Achse x-x liegen. Weiter würden zwei getrennte Elemente jedes für go sich zwei Lötnähte verlangen, also im ganzen vier. Das nach der Erfindung hergestellte Kühlelement ermöglicht es also, die Lötnähte auf die Hälfte zu verringern gegenüber den bisher bekannten Kühlern. Bekanntlich sind gerade die Lötungen der empfindlichste Punkt bei der Herstellung eines Kühlers, da jeder Bruch einer Lötnaht oder irgendein Versehen bei der Ausführung einer solchen sofort die Außerbetriebsetzung des Kühlers zur Folge hat.

Man sieht ferner, daß der größte Teil der Kühllamellen nach rechts und links über die Kühler weit hervorragt, so daß die Luftströme diese Kühlflächen frei bestreichen können, ohne durch die Sammler daran behindert zu werden.

Ferner ermöglichen die Form des Kühlelements und die Abrundungen T₁, r₂ an dem Längsprofil der Lamelle eine Verringerung des Luftwiderstandes, indem sie den scharfen Winkel an dem Profil beseitigen und dadurch die Ablenkung der Luftströme verringern und die Entstehung von Luftwirbeln verhindern. Dieser Vorteil ist besonders bei den Flugzeugen wertvoll, bei denen die Fortbewegungsgesehwindigkeit eine sehr erhebliche ist (350 bis 400 km/St.), so daß man also hier ein sehr großes Interesse daran hat, den Luftwiderstand des Flugzeuges soweit wie irgend möglich zu verringern.

Die abgerundete Form der Kühlelementc

(vgl. Abb. 4) ermöglicht es auch, mit einem und demselben Werkzeug und nur einem Modell oder einer Lehre alle diese sehr dünnen Bleche zuzuschneiden, die zur Herstellung der verschiedenen Kühlelemente bestimmt sind, gleichzeitig die zur Herstellung eines Kühlelementes dienenden Bleche mit den erforderlichen Vertiefungen oder Eindrückungen zu versehen und schließlich mit Hilfe eines Werkzeuges die beiden Ränder der Bleche miteinander zu verlöten oder sonstwie zu verbinden, Schließlich kann man infolge der Ausbildung des vorderen Teiles des Elementes mit zwei schrägstehenden Geradflächen P₁, ebenso des hinteren Teiles mit zwei anderen, ebenfalls schrägstehenden geraden Flächen p_z, die entgegengesetzt zu P₁ geneigt sind, bei dem Zuschneiden oder Herstellen der Enden des Elements auch gleich die Öffnungen S₁, S₂ mehr oder weniger groß herstellen, je nachdem man einen mehr oder weniger intensiven Umlauf des Kühlwassers in dem Kühler erzielen will.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß der durch die beiden Sammler d und e und die Rohre i und j gebildete Rahmen dem gesamten Lamellenbündel und ebenso auch dem Kühler eine außerordentliche Steifheit sowohl in der Längs- wie in der Querrichtung gibt. Ferner ermöglicht die Vereinigung des Rahmens d, e, i, j mit den Bändern f, g, h einerseits, die Kühlelemente in der. richtigen j Entfernung voneinander zu halten, und an- ' dererseits, diese Elemente mit dein Rahmen d, i e, i, j zu verbinden. Der Kühler bildet somit j einen Block, der in der möglichst günstigen ! Form ausgestaltet ist, um den vielfachen Beanspruchungen widerstehen zu können, denen er beim Fliegen mit hoher Geschwindigkeit ausgesetzt ist, so daß man ohne Bedenken die Kühlelemente aus besonders schwachen Blechen herstellen kann.

Um ein leichtes Auswechseln beschädigter Kühlelemente zu ermöglichen, wie auch um die Zahl der Kühlelemente verändern zu können, wird bei der Ausführungsform des Kühlers nach den Abb. 7 bis 9 jedes Kühlelement an einen Ring k angelötet oder angeschweißt, der auf der einen Seite, z. B. oben, eine ringförmige Vertiefung k¹ und an der unteren Seite einen Randfe³ aufweist (Abb. 9), so daß diese Ringe aufeinandergesetzt werden können. Diese Ringe sind mitten in den Enden der Kühlelemente eingesetzt und mit Löchern k" durchsetzt, um einen ungehinderten Wasserumlauf durch das Element zu ermöglichen.

Beim Zusammenbau des Kühlers werden die Lamellen aufeinandergelegt und die Ringe ineinander eingesetzt, so daß sie gewissermaßen miteinander verzapft sind. Die so zusammengefügten Ringe werden durch Bolzen in miteinander zu einem Ganzen vereinigt und bilden dann den vorderen und den hinteren Sammler d und <?.

Die beiden Rahmenstücke i und /, die durch ihre Verbindung mit den Sammlern ei und e den starren Rahmen des Sammlers bilden, sind rohrförmig gestaltet und stehen an ihren Enden mit den Sammlern in Verbindung. Das eine Rahmenstück / trägt den Eintrittsstutzen für das heiße Wasser und den Austrittsstutzen für das kalte Wasser.

Zwei querliegende Scheidewände d₁ und e_v die jedoch unvollkommen abdichten, sind in ' den beiden Rohren i und j des Kühlerrahmens untergebracht.

ι Die Bänder /, g und h umfassen, ebenso j wie dies bereits vorher beschrieben ist, den ganzen Kühler.

Der Kühler nach den Abb. 7 bis 9 arbeitet genau in der gleichen Weise wie der Kühler ■ nach den Abb. 1 bis 3. Das heiße Wasser tritt bei F₂ in das Rohrstüeki des Rahmens, ! gelangt dann in den vorderen Sammler d, \^rer- ! teilt sich auf die Kühllamellen, sammelt sich in dem hinteren Sammler e, und zwar nachdem es entsprechend abgekühlt ist, und gelangt dann durch P₃ wieder zu dem Motor. ⁼

Die Luft läuft auch hier zwischen den Kühlelementen umgekehrt zu dem Pfeil F₁ um.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann man ohne weiteres die Muttern der Stangen m lösen, dann den rohrförmigen Rahmenteil i abheben und darauf einen oder mehrere der Kühllamellen abnehmen, wenn etwa mit Rücksicht auf die umgebende Temperatur und die Leistung des benutzten Motors die Gesamtkühlfläche des Kühlers zu groß sein sollte.

Man legt dann wieder den rohrförmigen Rahmenteil i auf, zieht die Muttern der Stangen m an, und der Kühler kann dann wieder arbeiten, jedoch mit einer verringerten Kühlfläche.

Natürlich würde man auch in der gleichen Weise vorgehen, um evtl. ein oder mehrere Kühlelemente dem Kühler wieder hinzuzu- n₀ fügen.

Dadurch, daß die beiden Teilet und / des Kühlerrahmens mit den Sammlern d, e frei in Verbindung stehen, kann man die Ein- und Austrittsstutzen für das Kühlwasser in beliebiger Weise anordnen, was außerordentlich bequem ist, um die Rohrverbindungen einzubauen, die den Kühler mit dem Motor verbinden, wobei man die freien Zwischenräume ausnutzen kann, die die verschiedenen, das Flugzeug umgebenden Organe und Vorrichtungen übrig lassen.

Die nur teilweise dichten Zwischenwände ά_χ und e_x ermöglichen, daß schwache Heißwasserströme direkt aus dem Sammler d in den Sammler e übergehen können, ohne in den Lamellen abgekühlt zu werden. Man vermeidet infolgedessen jedes Stagnieren des Wassers in dem rohrförmigen Rahmenstück / und infolgedessen auch die Gefahr des Einfrierens des Wassers und das Platzen dieses Kühlerteiles. Die direkten Heiß wasserströme halten auch die rohrförmigen Rahmenteile i und j auf Temperaturen, die den der Kühllamellen naheliegen, so daß also dadurch der Unterschied in der Ausdehnung zwischen den Rahmenteilen und den Kühllamellen beseitigt wird.

Ferner wird auch darauf hinzuweisen sein, daß bei dieser Ausführungsform der Erfindung die Sammler d und e vollkommen von den Kühllamellen eingeschlossen sind, die dann sowohl nach vorne wie nach hinten von den Sammlern vorspringen, wie dies aus Abb. 7 deutlich ersichtlich ist. Hieraus ergibt sich im besonderen, daß das Eindringen des Kühlers in die Luft hierbei nicht mit Hilfe des vorderen Sammlers d, der immerhin eine beträchtliche Oberfläche aufweist, sondern mit den vorderen Kanten der dünnen, den Kühler bildenden Lamellen erfolgt, wodurch natürlich das Eindringen des Kühlers in die Luft erleichtert, also der Luftwiderstand in hohem Maße verringert wird.

Man kann auch eine oder zwei Klappen an den rohrförmigen Rahmenteilen i und ; anbringen, die entweder selbsttätig oder von Hand bewegt werden, und zwar mit Hilfe von in den Zeichnungen nicht dargestellten Übertragungsvorrichtungen. Diese Klappen oder Ventile ermöglichen es, die Wassermenge zu regeln, die durch den Rahmen i, d, j und e hindurchgeht, und infolgedessen also auch die Wassermenge, die durch die Kühllamellen fließt und der Luftkühlung unterworfen wird. Man regelt auf diese Weise die gesamte Kühlleistung des Kühlers entsprechend der jeweiligen Lufttemperatur, der Erhitzung des Motors, der Geschwindigkeit des Flugzeuges usw.

Claims (7)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Kühler für Flugzeuge, dessen Kühlelemente zwischen einem in der Flugrichtung vorn und einem hinten liegenden Sammler eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente zur Erzielung möglichst großer, freier, durch den Sammler nicht abgedeckter Kühlflächen die Sammler nach beiden Seiten von der mittleren Längsebene des Kühlers erheblich überragen.
2. 2. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente über den vorderen und hinteren Sammler {d und e) auch nach vorne und nach hinten vorspringen (Abb. 9).
3. 3. Kühler nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Rahmen, der durch die Verbindung des vorderen und hinteren Sammlers (d und e) durch zwei Zwischenstücke (i, j) hergestellt ist, um dem Küh- " ler eine genügende Steifheit zu geben (Abb. ι und 2).
4. 4. Kühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Zwischenstücke {i, j) mit den beiden Sammlern (d und e) derart in Verbindung stehen, daß die Ein- und Austrittsstutzen für das heiße und kalte Wasser an beliebigen Punkten des Rahmens angebracht werden können (Abb. 1 und 9).
5. 5. Kühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rahmen (i, j, d, e) undichte Querwände (^₁, B₁) eingebaut sind, welche die Eintrittsseite für das heiße Wasser von der Austrittsseite für das kalte Wasser trennen, wodurch ermöglicht wird, daß dauernd kleine Heißwasserströme von der Eintrittsseite zu der Austrittsseite laufen (Abb. 7).
6. 6. Kühler nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Abschlußorgane, z. B. Klappventile, die in den rohrförmigen Rahmen (i, j, d, e) zwischen dem Eintritt für das heiße Wasser, und dem Austritt für das gekühlte Wasser angeordnet sind und selbsttätig oder von Hand bewegt werden, um die durch den Rahmen und infolgedessen auch die durch den Kühler durchströmende Wassermenge zu regeln.
7. 7. Kühler nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch Bolzen oder Bänder (/, g, K), die einerseits an den Kühllamellen, andererseits an den beiden entgegengesetzten Seiten (i, j) des Rahmens befestigt sind, so daß sie gleichzeitig die Kühllamellen in der richtigen Entfernung voneinander festhalten, wie auch dem Kühler die Form eines Blockes von einer möglichst günstigen Form geben, um den vorkommenden Beanspruchungen zu widerstehen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.