DE664405C - Verfahren und Einrichtung zum Speisen eines Luftfahrzeugmotors mit vorverdichteter Ladung - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Luftfahrzeugmotoren mit einer Ladepumpe auszurüsten, welche die den Motorzylinder zuzuführende Brennluft (oder das Brennstoffluftgemisch) vor ihrem Eintritt in die Motorzylinder über den Druck der Umgebung verdichtet, vor .allem, um den Leistungsabfall, welcher durch die mit zunehmender Höhe abnehmende Luftdichte bedingt ist, ganz oder teilweise wieder auszugleichen. Bei der Vorverdichtung der Brennluft in der Ladepumpe tritt infolge der Verdichtung selbst und infolge der sich in Wärme umsetzenden Strömungsverluste eine Erwärmung dieser Luft ein. Diese Temperatursteigerung (AT) hängt, wenn man von einer künstlichen Kühlung während der Verdichtung absieht, mit guter Annäherung nur von der Laufgeschwindigkeit der Ladepumpe, also beispielsweise bei einem Kolbengebläse von der Hubzahl, bei einem Kapsel- oder Schleudergebläse von der Drehzahl, nach folgendem Gesetz ab:

AT = Cn²,

dabei ist η die Hubfrequenz oder Drehzahl der Ladepumpe, C eine Konstante, welche von der Bauart und den sonstigen Eigenschaften der Ladepumpe abhängt.

Arbeitet die Ladepumpe in allen Höhenlagen mit gleicher Laufgeschwindigkeit, so bleibt auch die Temperaturzunahme, welche die Brennluft bei ihrer Vorverdichtung in der Ladepumpe erfährt, immer gleich. Die Anfangstemperatur der Zylinderladung eines Motors darf eine bestimmte obere Grenze nicht überschreiten, weil sonst eine übermäßig hohe Wärmebeanspruchung des Motors eintritt. In geringer Flughöhe ist die Außenlufttemperatur verhältnismäßig hoch, somit kann, wenn die Ladepumpe beim Fluge in geringer Höhe mitarbeitet, die Temperatur der Ladung über das dem Motor noch zuträgliche Maß ansteigen. Die Ladepumpe darf dann erst bei Erreichung einer solchen Flughöhe eingeschaltet werden, bei der die Temperatur der vorverdichteten Luft gerade den für den Motor noch zulässigen Wert erreicht. In großer Flughöhe ist die Temperatur der Außenluft niedrig, die Temperatur der verdichteten Ladung sinkt demzufolge gleichfalls und kann erheblich niedriger sein, als der noch zulässige obere Grenzwert. In diesem Falle könnte der Motor, ohne eine unzulässige hohe Wärmebelastung zu erfahren, mit noch höher verdichteter Luft arbeiten. Diese Möglichkeit wird aber bei Verwendung einer mit konstanter Laufgeschwindigkeit arbeitenden Ladepumpe nicht ausgenutzt.

Es ist auch vorgeschlagen worden, die Ladepumpe so mit veränderlicher Laufgeschwindigkeit anzutreiben, daß der Druck der Ladung vor dem Motor in allen Höhenlagen gleichbleibt. Hierbei nimmt das Verdichtungsverhältnis und demzufolge auch die Temperatursteigerung der. vorverdichteten Ladung mit zunehmender Flughöhe erst allmählich und dann immer rascher zu. Die Temperatur der Ladung ist also in geringen Flughöhen kleiner, in großen Flughöhen dagegen größer als es

CG4405

dem Motor zuträglich ist. Es ist hierbei also die Leistungsfähigkeit des Motors in geringen Flughöhen nicht voll ausgenutzt, während in großen Flughöhen der Motor eine übermäßig S Wärmebeanspruchung erfährt, falls nicht eiffe*'· Kühlung der Ladung während der Vorve!»,;;; dichtung in Kauf genommen wird.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Temperatur der demMotor zuzuführenden ίο verdichteten Ladung wenigstens angenähert konstant auf einer für den Motorbetrieb günstigen Höhe zu halten. Dies soll für den Fall, daß die Ladepumpe vom Luftfahrzeugantriebsmotor selbst mit unveränderlicher Übersetzung angetrieben wird, dadurch erreicht werden, daß in die Pumpendruckleitung ein Kühler eingebaut wird, dessen Kühlwirkung so regelbar ist, daß die Ladung am Austritt aus dem Kühler immer angenähert gleiche Temperatur aufweist. Eine solche Einrichtung erfordert aber unerwünschtes zusätzliches Gewicht und besonderen Energieaufwand für die Kühlmittelförderung. Ein anderer Vorschlag geht dahin, eine vom Hauptmotor unabhängige Ladepumpe mit veränder-. barer Laufgeschwindigkeit zu verwenden und diese jeweils so· einzustellen, daß sich die gewünschte: Ladungstemperatur ergibt.

Bei dem meist üblichen Antrieb der Ladepumpe durch den Luftfahrzeugantriebsmotor selbst könnte man, um die Laufgeschwindigkeit der Pumpe in den erforderlichen weiten Grenzen regeln zu können, ein Geschwindigkeitswechselgetriebe zwischen Motor und Pumpe vorsehen, das entweder in mehreren Stufen oder stufenlos schaltbar ist. Die betriebssichereSchaltung solcher Wechselgetriebe in Abhängigkeit von einer Temperatur ist aber schwierig zu erreichen; zudem ist der Aufbau solcher Einrichtungen sehr umständlich und sie erfordern einen großen Gewichtsaufwand. Die Erfindung bezweckt, bei Luftfahrzeugantriebsmotoren, denen vorverdichtete Ladung aus einer vom Motor selbst angetriebenen Ladepumpe zugeführt wird, die Ladungstemperatur durch Beeinflussung¹, der Laufgeschwindigkeit der Ladepumpe wenigstens angenähert konstant halten zu können, jedoch ohne Ver^ wendung eines Geschwindigkeitswechsel-So getriebes, also bei unveränderlicher Übersetzung zwischen Motor und Ladepumpe.

Um dies zu erreichen, wird erfindungsgemäß zur Erzeugung der Vortriebskraft eine an sich bekannte Luftschraube mit während des Laufes veränderbarer Flügelsteigung vorgesehen; hierbei wird die Flügelverstellung so vorgenommen, daß der Antriebsmotor diejenige Drehzahl annimmt, bei welcher die Laufgeschwindigkeit der Ladepumpe gerade so groß ist, daß· die Ladung am Ladepumpenaustritt die gewünschte Temperatur aufweist.

Da im allgemeinen eine Änderung der Ladungstemperatur nur dann zu erwarten ist, wenn das Luftfahrzeug seine Höhenlage er-' heblich ändert, so. ist in der Regel auch nur ,Ijei solchen Höhenlageänderungen eine Verstellung der Luftschraube erforderlich.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des; Erfindungsgegenstandes.

Der Luftfahrzeugantriebsmotor 20 treibt über ein von den Zahnrädern 1 und 2 gebildetes Untersetzungsgetriebe die Vortriebsluftschraube 3 und über das von den Zahnrädern 4 und 5 gebildete, eine unveränderliche Übersetzung ergebende Getriebe die Ladepumpe 30 ah. Die Flügel der Luftschraube 3 sind während des Betriebes verstellbar, und zwar um ihre Längsachse drehbar. Jeder Flügel trägt zu diesem Zweck ein Zahnrad 6 bzw. 7, in welches je eine Zahnstange 8 bzw. 9 eingreift. Diese Zahnstangen sind über ein Querhaupt 10 mit einem: Kolben 11 verbunden, der in einem im Nabenkörper 12 ausgesparten Zylinderraum verschiebbar ist und diesen in zwei Arbeitsräume 17 und 18 unterteilt. Diese Arbeitsräume stehen durch teils mit der Luftschraube umlaufende, teils feststehende Leitungen 13 und 14 mit einem Schiebergehäuse 15 in Verbindung, das einen Schieber 16 enthält, der den Zu- und Abfluß von Druckflüssigkeit zu und von den beiderseits des Kraftkolbens 11 liegenden. Arbeitsräumen 17, 18 regelt. Dieser Schieber wird von der Dosenmembran 33 eines in der Förderleitung 31 liegenden wärmeempfindlichen Gliedes 32 verstellt. Die zum Betrieb der Einrichtung erforderlichei Druckflüssigkeit wird von einer vom Motor 20 anzutreibenden Pumpe 35 geliefert. Diese Einrichtung wirkt wie folgt: Wenn die Temperatur der Ladeluft über den zulässigen Wert ansteigt, wird die von der Pumpe 35 unter Druck gesetzte Flüssigkeit durch die temperaturabhängige Regel vorrichtung 32,33,15,16 so zur Einwirkung auf den Kraftkolben 11 gebracht, daß eine Verstellung der Luftschraube 3 auf größere Steigung erfolgt. Dadurch erhöht sich deren Drehwiderstand; es sinkt demgemäß die Drehzahl des Hauptmotors 20 und dadurch auch die Drehzahl der von ihm angetriebenen Ladepumpe 30. Sinkt die Temperatur der Ladeluft unter den vorgeschriebenen Wert, so findet eine Verstellung der Luftschraube 3 im umgekehrten Sinne statt, d.h. so, daß sich die Flügelsteigung vermindert, daß demzufolge ihr Drehwiderstand sinkt und daß die Laufgeschwindigkeit des Motors' 20 und somit auch die der Ladepumpe 30 zunimmt.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Aufrechterhaltung annähernd gleicher Temperatur der einem

   Luftfahrzeugmotor mittels einer von diesem Motor mit unveränderlichem Übersetzungsverhältnis angetriebenen Ladepumpe zuzuführenden verdichteten Ladu4g bei sich ändernder Außenlufttemperättpv dadurch gekennzeichnet, daß beim Sinken-' der Auß enluf ttemperatur dieFlügelsteigö'hg der vom Luftfahrzeugmotor angetriebenen Luftschraube vermindert und demzufolge die Laufgeschwindigkeit des Motors und somit auch die der Ladepumpe erhöht wird, und zwar in solchem Maße, daß durch die erhöhte Ladepumpenlaufgeschwindigkeit die sonst eintretende Verminderung der Temperatur der verdienteten Ladung ausgeglichen wird, und daß umgekehrt beim Steigen der Außenlufttemperatur die Flügelsteigung der Luftschraube vergrößert, die Laufgeschwindigkeit von Motor und Ladepumpe demzufolge verringert wird, und zwar so, daß die Ladungsendtemperatur nicht über das bestimmte Maß hinaus ansteigt.
2. 2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung der Flügel der Luftschraube ein temperaturempfindliches¹ Glied (32, 33) dient.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen