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Einrichtung zur Bestimmung der Leistung von Kraftmaschinen Zur Bestimmung
der Leistung schnellaufender Kraftmaschinen, insbesondere Flugzeugmotoren, ist es
bekannt, durch den zu prüfenden Motor ein luftförderndes- Laufrad anzutreiben, welches
von einem mit Leitschaufeln versehenen, um die Achse des Laufrades schwingbaren
Gehäuse umgeben ist, und ,das auf dieses am Mitdrehen verhinderte Gehäuse ausgeübte
Drehmoment zu messen. Bei Leistungsmessern dieser Art ist es weiterhin bekannt,
die geförderte Luft zur Kühlung des Motors zu verwenden. Diese bekannten Leistungsmesser
besitzen ein vom Motor getrennt gelagertes Laufrad und erfordern deshalb einen besonderen
Prüfstand, so daß der zu prüfende Motor von seiner normalen Verwendungsstelle, beispielsweise
von dem Flugzeug, entfernt und auf diesem Prüfstand eingebaut werden muß. Bei anderen
bekannten Leistungsmessern der oben erwähnten Art müssen besondere Einrichtungen
vorgesehen werden, um den Motor zu kühlen..
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Leistungsmessers, der
mit der Welle des zu prüfenden Motors unmittelbar (fliegend) verbunden werden kann,
mit Luft von atmosphärischem Druck beaufschlagt wird, bei einfacher Bauart ein verhältnismäßig
geringes Gewicht und geringen Raumbedarf aufweist und der einerseits .die für die
Kühlung des Motors erforderliche Kühlluft in ausreichender und gegebenenfalls nach
Bedarf einstellbarer Menge liefert und zugleich hohe Belastungsfähigkeit bei weitgehender
Veränderbarkeit der Belastung aufweist.
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Der Leistungsmesser nach der Erfindung enthält einen umlaufenden luftfördernden
Teil (bestehend aus einem ein- oder mehrstufigen Laufrad oder aus mehreren parallel
oder hintereinandergeschalteten Laufrädern), der von der Motorwelle angetrieben
wird, und ein. Gehäuse mit Leit- und Regeleinrichtungen, das frei schwingbar gelagert
ist und auf welches die aus dem Laufrad kommende Luft durch Reibung und Schaufeldruck
ein Drehmoment ausübt, dem durch ein äußeres, in seiner Größe bekanntes Gegendrehmoment
in bekannter Weise das Gleichgewicht gehalten wird. Die vom Laufrad geförderte Luft
wird erfindungsgemäß in zwei Teilströme zerlegt, deren einer so durch das Gehäuse
geführt wird, daß er dieses in an sich bekannter -Weise auf der dem Motor zugekehrten
Seite in achsparalleler oder die Achse schneidender Richtung verläßt, während .der
andere Teilstrom durch eine Rücklaufleitung dem Laufrad wieder zugeleitet wird,
also einen ständigen Umlauf vollführt. Der aus dem Gehäuse austretende Teilstrom,
welcher durch von außen zutretende Luft ständig ersetzt und zweckmäßig mittels besonderer
Regelvorrichtungen. mengenmäßig einstellbar ist, wird in bekanter Weise bei windgekühlten
Motoren 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 auf die Kühlwasserrückkühler geleitet und so
mittelbar zur Kühlung des Motors benutzt -werden. Falls zur Motorkühlung kein Luftstrom
benötigt wird, kann der ins Freie austretende Teilstrom gegenüber dem im Gehäuse
umlaufenden Teilstrom klein sein und dient .dann lediglich dazu, die im Leistungsmesser
erzeugte Wärme nach außen abzuführen, um. das Gerät vor übermäßiger Erwärmung zu
schützen.
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Bei hydraulischen Leistungsbremsen sind derartige Umlaufkanäle an
sich bekannt. Die Anwendung auf luftbeaufschlagte Bremsen ermöglicht die fliegende
Anordnung einer Bremse großer Leistung und die Abzweigung eines Teilluftstromes
zur Motorkühlung.
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Zur Regelung der von dem Leistungsmesser aufzunehmenden Leistung kann
entweder in bekannter Weise die Menge der durch das Laufrad geführten Luft verändert
werden oder es kann auch der Druck der geförderten Luft verschieden einstellbar
sein. Die Anwendung einer an sich bekannten Regelvorrichtung an der Eintrittsöffnung
des Gehäuses ermöglicht es- im vorliegenden Falle, den durchfließenden Teilluftstrom
- und ,damit die - Kühlluftmenge zu ändern, ohne in gleichemMaße die Gesamt-Luftmenge,
d. h. die aufgenommene Leistung, ztz ändern. Falls -eine Regelung der Leistungsaufnahme-durch-Veränderung
der Druckhöhe erfolgen soll, so sind bekanntlich Drosselvorrichtungen im Auslaßkanal
des ins Freie austretenden-Teilstrornes und auch im Rücklaufkanal erforderlich.
Die Regelung durch Veränderung der Druckhöhe ist namentlich vor= teilhaft bei Verwendung
mehrstufiger Laufräder, weil bei der, dort erreichbaren verhältnismäßig- großen
Druckhöhe der Anteil des Reibungswiderstandes am Gesamtwiderstand verhältnismäßig
klein;- der auf die Drosselung entfallende Druckanteil aber verhältnismäßig groß
ist, .so daß -letzterer einen beträchtlichen Einfiuß auf die Leistungsaufnahme -des
Laufrades ausübt.-Ein - - - -Leistungsmesser der, vorbeschriebenen Art hat infolge--
seiner großen spezifischen Förderleistung einen verhältnismäßig geringen Raumbedarf
und verhältnismäßig geringes Eigengenvicht; so daß er auf das .die Motorarbeit abgebende
'Wellenende des zu prüfenden Motors als Ganzes aufgesetzt werden kann. - Vorteilhaft
ist es, den tmlaufkanal auf die von dem zu prüfenden Motor abgekehrte Seite des
Laufrades zu legen,' um dasselbe möglichst nahe an den Motor heranrücken und somit
den, Schwerpunkt des Leistungsmessers - in verhältnismäßig geringem Abstand von
.dem benachbarten Motorwellen-Lager legen zu können. Auf diese Weise bleibt das
von dem fliegend angeordneten Leistungsmesser auf die Welle ausgeübte bz-w. von
deren Lagerung aufzunehmende Moment verhältnismäßig klein.
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Die beiliegende Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.
Dabei ist Abb. i ein Schnitt in Achsrichtung.
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Abb. 2 zeigt im Quadrant A eine Ansicht des Erfindungsgegenstandes
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 rinförmigen Schnittes nach Linie
III-III.
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Abb. ¢ zeigt eine Ansicht des- Leistungsmessers von der Stirnseite
in verkleinertem Maßstabe.
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Gemäß Abb. i--ist- unmittelbar auf dem Wellenstummel i des Motors
2 die Nabe 3 eines Gebläselaufrades- 4. :aufgesetzt. Das Laufrad ist von einem Gehäuse
5 umgeben, welches in den Lager n6 und 7 .für sich frei drehbar auf der Nabe 3 ruht.
Für die aus dem Laufrad 4 austretende Luft sind im Gehäuse 2 Fortleitungswege vorgesehen,
und zwar ein ins Freie nach .der Motorseite hin ausmündender Kanal 8 und' ein zum
Laufrad= eintritt zurückführender Kanal g. Der Laufradeintritt steht außerdem über
den Kanal io und die Öffnung i i der Stirnwand des Gehäuses 5 mit dem Freien in
Verbindung. So--wohl im Austrittskanal 8 als auch im Rücklaufkanal9 befinden sich
Leitschaufeln z2, 13,
welche die aus dem Laufrad austretende Luft so umleiten,
daß ein Teil derselben durch den Kanal 8, über die Leitschaufeln 17, i8, die Austrittsöffnungen
16 des Gehäuses 5 und die die Ausströmrichtung- verbessernden Hilfsschaufeln 2o
- als Kühlluft dem Motor zuströmt; während der andere Teil der vom Laufrad geförderten
Luft durch den Rücklaufkanal 9 dem Laufrad 4 wieder zugeführt wird. Dabei übt die
umgelenkte Luft in -bekannter Weise auf die Leitschaufeln ein Drehmoment aus, welches
-durch eine an den am Gehäuse 5 angebrachten Armen 14, 15 angreifende Kraft
P ausgeglichen bzw. gemessen *erden kann.
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Das Laufrad 4. ist in dem gezeichneten Bei= spiel zweistufig ausgebildet
und weist zwei Schaufelkränze 24, 25 auf, zwischen- denen ein am Gehäuse festsitzender
Kranz von Leitschaufeln 26 angeordnet ist. -Zur Einstellung bzw. Veränderung des
,den -Leistungsmesser durchfließenden und des in ihm umlaufenden Luftteiles dienen
zylindrische, - in Richtung der Gehäuseachse verschiebbare Schieber 28, 29, die
beispielsweise mittels der Schwenkhebel
3o, 3 1 verstellt
werden können. Der die durchfließenden Luftmengen 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 2'9 schließt bei seiner Verstellung das innere Ende des Rücklaufkanals
mehr oder weniger ab. An Stelle dieser Schieber oder neben diesen können auch andere
Luftstromregelvorrichtungen, z. B. einstellbare Schaufeln, in dem Kanal 8 bzw. 9
vorgesehen sein. Als Beispiel zeigt ein Teil .des Quadranten B (Abb. 2) im Austrittskanal
8 angeordnete verstellbare Schaufeln, bestehend aus einem festen Teil 35 und dem
um die Achse 36 schwenkbaren Teil 37. Durch Verstellen dieses letztgenannten Schaufelteiles
kann die frei austretende Luftmenge beeinflußt werden. Im Quadrant D der Abb. 2
sind im Rücklaufkanal 9 angeordnete, um eine Achse 38 drehbare Schaufeln 39 zu erkennen,
durch deren Verschwenkung eine Veränderung der umlaufenden Luftmenge erzielt wird.
Hinter den drehbaren können noch feststehende Schaufeln 4o, welche ausschließlich
als Leitschaufeln dienen, vorgesehen sein. Durch gleichzeitige Verstellung der im
Austrittskanal 8 und im Rücklaufkanal 9 angeordneten Luftstromregelvorrichtungen
ergibt sich, wie schon vorher erwähnt, eine Druckerhöhung am Austritt des Laufrades
und somit eine Vergrößerung des Meßbereiches des Gerätes nach oben hin.