DE653625C

DE653625C - Cooling of aircraft engines with a hot cooling circuit

Info

Publication number: DE653625C
Application number: DEH144296D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Jahn
Original assignee: E H DR H C ERNST HEINKEL DR IN
Current assignee: E H DR H C ERNST HEINKEL DR IN
Priority date: 1935-07-13
Filing date: 1935-07-13
Publication date: 1937-11-29

Description

Kühlung von Flugmotoren mit einem Heißkühlkreislauf Es ist bekannt, Kraftmaschinen durch schwer siedende Kühlmittel zu kühlen und die dort von dem schwer siedenden Kühlmittel aufgenommene Wärme nutzbringend zu verwerten. Ein bekanntes Mittel ist die Erzeugung von Nutzdampf, zu dessen Erzeugung jedoch die Ausnutzung der im schwer siedenden Kühlmittel allein enthaltenen Wärme nicht lohnend ist, weshalb man daher noch die Abgaswärme zusätzlich zur Kühlstoffwärme zur Dampferzeugung heranzieht. Bei Flugmotoren liegen die Verhältnisse nun so, daß die Verwertung der Abgase zwar erwünscht ist, es jedoch naturgemäß -unmöglich ist, die Abgaswärme mit der Kühlstoffwärme zu vereinigen, da man bereits Schwierigkeiten genug hat, allein die Kühlstoffwärme an die umgebende Luft zu bringen. Die Erfindung behandelt nun ein Verfahren, das zwar äußerlich mit dem genannten Verfahren zur Wärmeausnutzung eine gewisse Ähnlichkeit, aber mit einer Verwertung von Wärme nichts zu tun hat.Cooling of aircraft engines with a hot cooling circuit It is known To cool engines by high-boiling coolants and those there from the difficult to utilize the heat absorbed by the boiling coolant. A well-known one Means is the generation of useful steam, but for its generation, the utilization the heat contained in the low-boiling coolant alone is not worthwhile, which is why the exhaust gas heat is therefore used in addition to the coolant heat to generate steam. In aircraft engines the situation is such that the exhaust gases can be recycled It is desirable, but it is naturally impossible, to combine the heat of the exhaust gas with the heat of the coolant to unite, since one already has enough difficulties, the coolant heat alone to the surrounding air. The invention now deals with a method that Although externally a certain similarity with the mentioned method for heat utilization, but has nothing to do with the utilization of heat.

Im vorliegenden Falle wird die durch einen hochsiedendenKühlstoff aufgenommeneWärme nicht nur nicht verwertet, sondern auf einen anderen Wärmezustand @umgeformt, um die Verwertung von Flugzeugbauteilen zwecks Oberflächenkühlung zu ermöglichen. Denn eine unmittelbare Einleitung hochsiedender Kühlstoffe, z. B. Glykol, in durch Flugzeugbauteile gebildete, aus Leichtmetall gefertigte Kühlerelemente hat sich als praktisch unmöglich erwiesen, da die hochfesten Leichtmetalllegierungen bei Temperaturen über roo° der Wärmekorrosion erliegen. Aus Leichtmetall gefertigte Kühlerelemente können daher biei den in Frage kommenden Drücken und Temperaturen nicht dichtgehalten werden. Außerdem leidet die Festigkeit der Legierungen erheblich.In the present case, this is done by a high-boiling coolant absorbed heat is not only not used, but to a different heat state @formed to allow the recycling of aircraft components for surface cooling enable. Because an immediate introduction of high-boiling coolants such. B. glycol, in radiator elements made of light metal and formed by aircraft components has proven to be practically impossible because of the high strength light metal alloys succumb to heat corrosion at temperatures above roo °. Made of light metal Cooling elements can therefore be used at the pressures and temperatures in question not be kept tight. In addition, the strength of the alloys suffers considerably.

Die Vorteile der Erfindung dem bekannten gegenüber bestehen darin, daß es mittels ihrer möglich ist, die motortechnischen Vorteile der Heißkühlung mit den flugzeugtechnischen Vorteilen von aus Leichtmetall gefertigten Oberflächen- oder Außenhautkühlern zu vereinigen. Erfindungsgemäß wird daher dem hochsiedenden Kühlstoff seine Wärme dadurch entzogen, daß ein zweiter Kühlstoff verdampft wird, dessen Dampf dem aus Leichtmetall gebildeten Kühler weder durch seine Wärme noch durch seinen Druck schaden kann. Für die Wahl des zweiten Kühlstoffes ist daher die Bedingung maßgebend, daß seine chemischen und physikalischen Eigenschaften -bei den in Betracht kommenden atmosphärischen Verhältnissen die aus Leichtmetall gefertigten Kühlerbauteile nur in geringem Maß beanspruchen. Der verdampfte zweite Kühlstoff wird in seinem Oberflächenkondensator aus Leichtmetall wieder -verflüssigt und das Kondensat dem zweiten Kreislauf wieder zugeführt. Nimmt man als ersten Kühlstoff z. B. Glykol, als zweiten Kühlstoff z. B. Wasser, so beträgt die Temperatur im Motor 150' C und im Kondensator höchstens ioo° C.. Infolge des bei Heißkühlung geringeren Wärm,e==: gefälles vom Gas zur Zylinderwandung lvird die durch das Kühlmittel abzuführende Wärme sehr klein und läßt sich auf diese Weise in einem Leichtmetalloberlächenkühler abführen. Der Wärmeaustauscher wird nach Art eines Vorwärmersoder Verdampfers ausgeführt und am besten im Gegenstromverfahren durchströmt, indem das Kondensat an der kälteren Seite eintritt. Es ist auch möglich, das unterkühlte Kondensat zur Kühlung des Schmieröls zu benutzen, indem man den Ölkühler in entsprechender Weise wie den Verdampfer ausführt oder ihn mit dem Verdampfer vereinigt.The advantages of the invention over the known are that by means of it it is possible to combine the technical engine advantages of hot cooling with the aircraft technical advantages of surface or outer skin coolers made of light metal. According to the invention, the high-boiling coolant is therefore withdrawn from its heat in that a second coolant is evaporated, the vapor of which cannot damage the cooler made of light metal either through its heat or its pressure. For the choice of the second coolant, therefore, the condition is decisive that its chemical and physical properties - under the atmospheric conditions in question, only place a minor stress on the radiator components made of light metal. The evaporated second coolant is re-liquefied in its surface condenser made of light metal and the condensate is fed back into the second circuit. If you take as the first coolant z. B. glycol, as a second coolant z. As water, so the temperature in the engine 1 50 'C and in the condenser at most ioo ° C .. As a result of the lower case of hot cooling Warm, e ==: gradient from the gas to the cylinder to be discharged through the coolant heat lvird very small and can be dissipate in this way in a light metal surface cooler. The heat exchanger is designed in the manner of a preheater or evaporator and is best flowed through in a countercurrent process, in which the condensate enters on the colder side. It is also possible to use the supercooled condensate to cool the lubricating oil by designing the oil cooler in the same way as the evaporator or by combining it with the evaporator.

In der Zeichnung ist die Erfindung dargestellt. Aus dem -Motor a strömt der heiße erste Kühlstoff durch die Leitung b in den Verdampfer c und durch die Leitung @d über die Kühlwasserpumpe wieder zum Motor zurück. Dabei wird der Durchfluß durch den Verdampfer durch die thermostatische überlaufregelung e geregelt. Der zweite Kühlstoff strömt als Dampf über das Drosselorgan f, das durch einen Thermostaten oder Druckregler gesteuert wird, und die Leitung g zum Oberflächenkondensator lt. Hier wird er niedergeschlagen und durch die Fördervorrichtung i über die Leitung k in den Verdampfer c zurückgefördert, von wo der Kreislauf von neuem beginnt. In dem gezeichneten Beispiel ist der Ölkühler mit dem Verdampfer c verbunden, indem das warme Öl bei L in ihn eintritt und das rückgekühlte Öl den Verdampfer über die Leitung in wieder verläßt. Der Grad der Öldruckkühlung kann in der bekannten Weise geregelt werden.The invention is shown in the drawing. The hot first coolant flows from the engine a through the line b into the evaporator c and back to the engine through the line @d via the cooling water pump. The flow through the evaporator is regulated by the thermostatic overflow control e. The second coolant flows as vapor over the throttle element f, which is controlled by a thermostat or pressure regulator, and the line g to the surface condenser lt. Here it is precipitated and conveyed back by the conveyor device i via the line k into the evaporator c, from where the Cycle begins again. In the example shown, the oil cooler is connected to the evaporator c in that the warm oil enters it at L and the recooled oil leaves the evaporator again via the line in. The degree of oil pressure cooling can be regulated in the known manner.

- Zur Regelung der Verdampfung oder zur Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Motortemperatur genügt es, wenn man die Überlaufregelung für den ersten Kühlstoffe, die mehr oder weniger des heißen Kühlstoffs unmittelbar zur Pumpe gelangen läßt, oder die Dampfdrossel f allein benutzt. Für eine besonders genaue Regelung ist es jedoch vorteilhaft, beide Systeme gleichzeitig zü verwenden.- To regulate the evaporation or to maintain a constant Engine temperature, it is sufficient if the overflow control for the first coolant, which allows more or less of the hot coolant to reach the pump directly, or the steam throttle f is used alone. For a particularly precise regulation it is however, it is advantageous to use both systems at the same time.

. Neben den bekannten Vorteilen der Heißkühlung, deren Anwendung in Verbindung mit dem den Flugwiderstand wesentlich vermindernden Außenhautkondensator die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht, werden auch gewichtsmäßige Vorteile gegenüber den bekannten Heißkühleranordnungen erreicht, die im Flugzeugbau von besonderer Wichtigkeit sind. Da zur Bildung. des Außenhautkbndensators die tragende Außenhaut mit herangezogen wird, bedarf :es nur einer ergänzenden inneren Haut aus Leichtmetall zur Bildung des in der Hauptsache nur Dampf enthaltenden Oberflächenkondensators. Da auch der Wärmeaustäuscher infolge des guten Wärmeüberganges zwischen Flüssigkeiten sehr klein und leicht wird, ergibt sich gegenüber den dem Flugwind ausgesetzten und aus Schwermetall hergestellten Heißkühlern üblicher Bauart eine nicht unerhebliche Gewichtsersparnis.. In addition to the well-known advantages of hot cooling, which are used in Connection with the outer skin capacitor, which significantly reduces flight resistance the arrangement according to the invention enables weight advantages over the known hot cooler arrangements achieved in aircraft construction of particular Are important. There for education. of the outer skin condenser the load-bearing outer skin is also used, what is needed is: only an additional inner skin made of light metal to form the surface condenser, which mainly contains only steam. There is also the heat exchanger due to the good heat transfer between liquids becomes very small and light compared to those exposed to the air wind and hot coolers of conventional design made from heavy metal are not inconsiderable Weight savings.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Cooling of aircraft engines with a hot cooling circuit, characterized by one intended for cooling the hot coolant, a lower one as the evaporative cooling circuit containing the hot coolant boiling coolant, d.Its vapor state below that for the strength of light metal components critical values.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the second cooling circuit contains an outer skin condenser in a manner known per se.

3. Arrangement according to claim i, characterized in that for maintenance a constant engine temperature a device (f) between the steam generator and condenser is connected, which the vapor pressure in the evaporator aixf the same level holds.