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Einrichtung zur Bestimmung der Leistung von Kraftmaschinen Zur Bestimmung
der Leistung schnelllaufender Kraftmaschinen, beispielsweise Flugmotoren, ist die
Benutzung verschiedenartiger Einrichtungen bekannt. Man verwendet hierzu beispielsweise
geeichte. Propeller, Bremsflügel, luftfördernde Laufräder in Vierbindung reit beweglichen
oder feststehenden Luftführungseinrichtungen und auch Wasserwirbelbremsen.
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Am einfachsten ist die Messung mit dem geeichten Propeller; sie hat
aber als indirekte Messung den Nachteil geringer Genauigkeit und Zuverlässigkeit,
außerdem kann die abzubremsende Leistung nur in Abhängigkeit von der Drehzahl verändert
werden.
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Die Leistungsmessung mit Bremsflügeln erfordert den Einbau des Motors
in eine Pendelwaage, macht also einen besonderen Prüfstand notwendig. Für die Motorkühlung
müssen besondere Einrichtungen vorgesehen werden.
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Aus letzterem Grunde hat man an Stelle des Bremsflügels ein luftförderndes
Laufrad vorgesehen, und dieses mit einem feststehenden Gehäuse umgeben, das die
geförderte Luft durch konisch verlaufende, schraubengangartige und zvaben.artige
Schaufelsysteme mit axialer Austrittsrichtung zum Motor hinleitet, so daß diese-Luft
den Motor kühlt. Infolge des großen Raumbedarfs, den die Luftführung vom Laufrad
zum Motor bei diesen Einrichtungen beansprucht, ist eine fliegende Anordnung des
Laufrades am Motor (wie beim Propeller und Bremsflügel) nicht möglich; ein Flugzeugmotor
kann also nicht ohne Ausbau aus dem Flugzeug geprüft werden.
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Bei einer ähnlichen Vorrichtung ist an Stelle des feststehenden Gehäuses
ein schwingbares Gehäuse vorgesehen, so daß das Reaktionsdrehmoment durch Gewichte
an einem Hebelarm gemessen werden kann. Die Schwingung des Gehäuses erfolgt jedoch
über Rollen auf einem unteren Gestell. Beim Anbau an einen eingebauten Flugzeugmotor
muß die Vorrichtung daher besonders unterstützt werden.
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Es ist deshalb auch vorgeschlagen worden, ein luftförderndes Laufrad,
das unmittelbar an das Motorwellenende angeschlossen werden kann, vorzusehen, dieses
Laufrad von einem für sich. schwingbar auf der Laufradwelle gelagerten Leitrad mit
radial stehenden Schaufeln zu umgeben und dieses Leitrad zwecks Messung des Drehmomentes
gegen Drehung festzuhalten. Hierbei ist es aber schwierig, ein das Meßergebnis fälschendes
Reaktionsdrehmoment der aus dem Leitrad austretenden Luft mit Sicherheit zu vermeiden.
Ferner müssen für die Motorkühlung besondere Vorkehrungen getroffen werden, was
nicht überall möglich ist, so daß auch hierbei starke Beschränkungen bezüglich des
Ortes der Prüfung vorliegen.
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Eine Wasserwirbelbremse kann infolge ihres großen Gewichtes nicht
unmittelbar auf die Motorwelle gesetzt werden; der Motor muß also "aus dem Flugzeug
ausgebaut und
auf einen- besonderen Prüfstand gebracht werden. Bei
luftgekühlten Motoren sind wieder besondere Kühleinrichtungen vorzusehen.
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Die Erfindung- bezweckt durch Kombination an sich bekannter Merkmale
die Schaffung eines mit Luft von atmosphärischem Druck beaufschlagten Leistungsmessers,
der unmittelbar auf die Motorwelle gesetzt werden kann, also beispielsweise bei
der Prüfung von Flugmotoren keinen Ausbau dieser Motoren aus dem Flugzeug erfordert
und doch eine genaue unmittelbare Drehmomentmessung ermöglicht, der ferner die Benutzung
besonderer Einrichtungen zur Kühlung des Motors - überflüssig macht und bei dem,
schließlich schädliche Beeinflussungen des Meßergebnisses durch mechanische Kräftewirkungen
des Luftstromes vermieden werden.
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Der Leistungsmesser nach der Erfindung enthält einen umlaufenden luftfördernden,Teil,
bestehend aus einem ein- oder mehrstufigen Laufrad oder aus mehreren solcher Laufräder,
die wieder parallel oder hintereinander geschaltet sein können, der an die Motorwelle
frei fliegend angeschlossen Zverden kann, und ein Gehäuse mit Schaufeln und Regeleinrichtungen,
das auf der Laufradnabe frei schwingbar gelagert ist, so daß die vom Laufrad kommende,
durch dieses Gehäuse geführte Luft auf letzteres ein Drehmoment ausübt. Mindestens
ein Teil dieser Luft wird so durch das Gehäuse geführt, daß er dieses in an sich
bekannter Weise auf der dem Motor zugekehrten Seite in axialer Richtung verläßt
und die zu kühlenden Motorteile bespült. Um trotz dieser Luftführung den Abstand
zwischen Motor und Laufrad möglichst klein halten zu können, wird die der Kühleinrichtung
des Motors zuzuführende Luft im Gehäuse mittels zweier aufeinanderfolgender Schaufelsysteme
so geführt, daß diese Luft aus der angenähert tangentialen Bewegungsrichtung am
Laufradaustritt zunächst in eine wenigstensangenähert radiale Richtung, d. h. in
eine angenähert senkrecht zur Achse verlaufende Strömungsrichtung, und sodann erst
in die axiale, der Kühleinrichtung des Motors zugekehrte Austrittsrichtung umgelenkt
wird. Durch das Ausströmen der das Gehäuse verlassenden Luft in axialer Richtung
yvird in bekannter Weise erreicht, daß die Strömungskräfte dieser Luft kein das
Meßergebnis fälschendes Reaktionsdrehmoment am Gehäuse ausüben können. Bei Leistungsmessern
für fahrtwindgekühlte Motoren wird die aus dem Gehäuse austretende Luft in bekannter
Weise auf die zu kühlenden Motorteile (insbesondere die Zylinder) geleitet, so daß
diese, wie im Fluge, von einem starken, für die Kühlung ausreichenden Luftstrom
getroffen werden. Bei Leistungsmessungen an wassergekühlten Motoren kann die aus
dem Gehäuse austretende Luft in entsprechender Weise auf die in der Regel an der
Motorstirnseite angeordneten Kühlwasserrückkühler geleitet und so ebenfalls zur
Kühlung des Motors benutzt werden. Die Lage und Form der Luftaustrittsöffnungen
am Gehäuse ist hierbei der Art des Motors (z. B. Sternmotor oder Reihenmotor) und
der Lage und Gestaltung der mit Luft zu bespülenden Motorteile bzw. Rückkühler anzupassen.
Bei Leistungsmessern für Sternmotoren genügt häufig eine in sich geschlossene ringförmige
Austrittsöffnung.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.
Dabei ist Abb. i ein Schnitt in Achsrichtung.
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Abb.2 zeigt im Quadrant A die Ansicht in Richtung des Pfeiles a, im
Quadrant B einen Schnitt nach Linie B-B, im Quadrant C einen Schnitt nach Linie
C-C, im Quadrant D einen Schnitt nach Linie D-D.
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Abb. 3 zeigt die Abwicklung eines ring -förm@gen- Schnittes nach Linie
III-III.
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Abb. 4 zeigt die Bremse in -kleinerem Maßstabe in Ansicht auf die
vordere Stirnseite (Pfeil b).
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Gemäß Abb. i ist unmittelbar auf den Wellenstummel i des Motors 2
die Nabe 3 eines Gebläselaufrades 4 aufgesetzt. Das Laufrad ist von einem Gehäuse
5 umgeben, welches in den Lagern 6 und 7 für sich frei drehbar auf der Nabe 3 aufruht.
Für die aus dem Laufrad 4 austretende Luft sind im Gehäuse zwei Fortleitungswege
vorgesehen, und zwar ein ins Freie nach der Motorseite hin ausmündender Kanal 8
und ein zum Laufradeintritt zurückführender Kanal g. Der Laufradeintritt steht über
den. Kanal io und die Öffnung i i der Stirnwand des Gehäuses 5 mit dem Freien in
Verbindung. Sowohl im Austrittskanal 8 als auch im Rücklaufkanal g befinden sich
Leitschaufeln i z bzw. 13, welche die aus dem Laufrad angenähert tangential
austretende Luft m eine angenähert radiale Richtung umleiten. Infolge dieser Richtungsänderung
übt die Luft auf die Schaufeln einen Druck aus, welcher das Gehäuse in der Drehrichtung
des Laufrades (Pfeil c in Abb. 4) zu drehen sucht. Am Gehäuse sitzen Hebelarme'
14, 15, an vielchen äußere Kräfte F angreifen können (z. B. Gewichte, Federkräfte
u. dgl.), die das Gehäuse gegenüber den Luftkräften im Gleichgewicht halten." Der
aus dem Gehäuse durch Kanal 8 abströmende Luftstrom tritt durch Öffnungen 16
der dem Motor zugewendeten Gehäusestirnseite ins Freie. Diese Öffnungen sind, um
diesen Luftstrom gleichzeitig zur Kühlung ausnutzen zu -können, so angeordnet, daß
sie den Zylindern 2 des Motors gegenüberstehen. In den Austrittskanal 8 sind Leitschaufeln
17, 18 eingebaut,
welche die zunächst in Richtung auf die
Achse hin strömende Luft in eine zur -Achse parallele Richtung umlenken. Um mit
Sicherheit zu erreichen, daß die ins Freie austretende Luft kein Reaktionsdrehmoment
rauf das Gehäuse 5 ausübt, d,aß also ihre Strömung keine Tangentialkomponente aufweist,
sondern nur in Ebenen erfolgt, welche die Gehäuseschwingachse schneiden; sind am
Austritt noch radial gestellte Schaufeln 20 vorgesehen. Diese Schaufeln sind, um
kleine Austrittsfehler leicht berichtigen zu können, um radial stehende Achsen drehbar
gelagert und mit einer Einstellvorrichtung, beispielsweise einer Kurbel 21, versehen.
Die Kurbeln können durch einen Ring 22 untereinander zu gemeinsamer Verstellung
verbunden sein.
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Das Laufrad q. ist im vorliegenden Beispiel zweistufig ausgebildet,
es weist zwei Schaufelkränze 2q. und 25 auf, zwischen denen ein am Gehäuse festsitzender
Kranz von Leitschaufeln 26 angeordnet ist.
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Zur Einstellung bzw. Veränderung des den Leistungsmesser durchfließenden
und des in ihm umlaufenden Luftteils dienen zylindrische, in Richtung der Gehäuseachse
verschiebbare Schieber 28 bzw. 29, die beispielsweise mittels der Schwenkhebel 30,
31 verstellt werden können.
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Der die durchfließende Luftmenge regelnde Schieber 28 weist einen
nach innen gerichteten ringförmigen Wulst 32 auf, der mit einer Abschrägung 33 der
den Eintritt begrenzenden Fläche des Laufrades derart zusammenwirkt, daß sich beim
Einwärtsschieben des Schiebers 28 der Eintrittsquerschnitt verringert und umgekehrt.
Der andere Schieber 29 schließt bei seiner Verstellung das innere Ende des Rücklaufkanals
9 mehr oder weniger ab.
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An Stelle dieser Schieber oder neben diesen können auch andere Luftstromregelvorrichtungen,
z. B. einstellbare Schaufeln, in den Kanälen 8 bzw. 9 vorgesehen sein. Als Beispiel
zeigt ein Teil des Quadranten B (Abt. 2) im Austrittskanal 8 angeordnete verstellbare
Schaufeln, bestehend aus einem festen 'feil 35 und dem um die Achse 36 schwenkbaren
Teil 37. Durch Verstellen dieses letztgenannten Schaufelteils kann die frei austretende
Luftmenge verändert werden. Ein Teil des Quadranten D zeigt im Rücklaufkanal angeordnete,
um eine Achse 38 drehbare Schaufeln 39, durch deren Verschwenkung die umlaufende
Luftmenge verändert werden kann. Hinter den drehbaren können noch feststehende Schaufeln
40- zur völligen Umlenkung des Luftstromes in die Radialrichtung vorgesehen sein.
Durch gleichzeitige Verstellung der im Austrittskanal 8 und im Rücklaufkanal9 angeordneten
Luftstromreggelvorrichtungen läßt sich eine Druckerhöhung am Austritt des Laufrades
erzielen, wodurch der Meßbereich des Gerätes nach oben hin vergrößert wird.