DE682744C - Zusammenbau eines aus Abgasturbine und Kreiselgeblaese bestehenden Hilfsantriebes mit einem luftgekuehlten Flugzeugmotor, dessen Zylinder sternfoermig angeordnet sind - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Zusammenbau von zu einem Hilfsantrieb vereinigter Abgasturbine und einem Kreiselverdichter, kurz Abgaskreiselgebläse genannt, mit einem luftgekühlten Flugmotor, wobei die Abgase des Motors in der Turbine verwertet werden und diese zum Antrieb des Kreiselgebläses dient, mit dessen Hilfe es ermöglicht wird, bis zu einer gewissen Flughöhe einen bestimmten Druck im Laderohr aufrechtzuerhalten.

Es wurde schon vorgeschlagen, derartige Aggregate, beispielsweise bei flüssigkeitsgekühlten Motoren, seitlich außerhalb am Motor oder an der Stirnseite zwischen Motor und Luftschraube einzubauen. Ferner ist es bekannt, den Hilfsantrieb überhaupt vom Motor getrennt oder in Verlängerung der Motorachse unterzubringen.

Diese bekannten Anordnungen werden aber alle nicht den von den bisher bekannten, vollständig abweichenden Anforderungen gerecht, die bei der Unterbringung von Abgasturbinen und Ladegebläsen an luftgekühlten Flugmotoren mit sternförmig angeordneten Zylindern auftreten. Diese erhöhen sich naturgemäß noch, wenn es sich darum handelt, ein derartiges Aggregat nachträglich an Motoren einer schon fertigen Baureihe zur Erhöhung der Motorleistung anzubauen. Im wesentlichen sind die Schwierigkeiten durch die beim Abgasturbinenbetrieb auftretenden hohen Temperaturen bedingt, die einmal eine gute Kühlung der Turbine, zum anderen aber eine Anordnung derart, daß keine unerwünschte Aufheizung anderer Geräte erfolgt, notwendig machen. Zudem wirkt sich noch erschwerend aus, daß durch die Befestigung selbstverständlich nur eine möglichst geringe Gewichtserhöhung eintreten darf, und daß ferner in dem für einen zweckmäßigen Einbau in Frage kommenden Raum hinter den

Motorzylindern an und für sich wenig Plat zur Verfügung steht, wenn eine Verlängerung des Motorvorbaues vermieden werden soll, da hier einmal sämtliche übrigen Hilfsgeß$j|^ angeordnet sind und zum anderen aucb| tT' zur Motorbefestigung dienende Gestänge ;fJ Motoreinbauring zur Zellenwand hindurc geführt werden muß. Als eine weiter noch zu erfüllende Forderung soll erwähnt werden, ίο daß die notwendigen Leitungen zu und von der Turbine und dem Gebläse nicht willkürlich angeordnet werden können, sondern daß bei der Verlegung die sie beeinflussenden Temperaturen weitgehend berücksichtigt wer-den müssen. Dies gilt ganz besonders für die die Abgase von den Motorzylindern zu der Turbine führenden Leitungen.

Durch den erfindungsgemäßen Einbau des Abgaskreiselgebläses werden die angeführten Schwierigkeiten überwunden, und die Erfindung ermöglicht es weiterhin, auch nachträglich den Einbau eines Turboladers vorzunehmen, ohne daß dadurch Änderungen in der Anordnung der übrigen Hilfsgeräte oder der Motorbefestigung notwendig werden würden. Dies wird dadurch erreicht, daß das Abgaskreiselgebläse in einem aus zwei fest miteinander verbundenen Trägern bestehenden eigenen Einbauring angeordnet wird. Der Einbauring für das Abgaskreiselgebläse weist denselben Durchmesser auf wie der Innendurchmesser der Fortsetzung der Motorverkleidungshaube, so daß derselbe in die kreisförmige Verkleidungshaube eingeschoben werden kann. Wie schon kurz erwähnt, bildet dieser Teil der. Verkleidungshaube die Fortsetzung der eigentlichen Motorverkleidungshaube nach rückwärts und steht im Zusammenhang mit der zwischen den Motorzylindern und den Hilfsgeräten angeordneten Stauwand, welche dazu dient, die an den Zylindern vorbeigestrichene und dadurch erhitzte Kühlluft abzuleiten und damit zu verhindern, daß die schon angewärmte Luft an die Hilfsgeräte gelangt. Die Ableitung entlang der Stauwand und damit die Durchsatzmenge der Kühlluft überhaupt ist üblicherweise durch an dem an der Stauwand befindlichen Ende der Motorverkleidungshaube angebrachte Spreizklappen regelbar gestaltet.

Die Befestigung des das Abgaskreiselgebläse tragenden Einbauringes kann nun entweder in der zu diesem Zwecke verstärkt ausgeführten, in den . Flugzeugrumpf überleitenden Verkleidungshaube erfolgen, wobei zusätzlich noch nach rückwärts eine Verstrebung des Ringes mit der Zellenwand erfolgt, oder der Abgaskreiselgeblaseeinbauring wird in das in üblicher Stärke ausgeführte Verkleidungsblech nur eingeschoben, und die Befestigung erfolgt mit Hilfe von Streben an •dem Motoreinbauring. Durch, die Anordnung des Abgaskreiselgebläses in einem eigenen Einbauring im Zusammenhang mit ;^;|len vorgesehenen Befestigungsmöglichkeiten ?Ä.nn der Turbolader in beliebiger radialer ftichtung angeordnet werden, was den großen Vorteil mit sich bringt, daß er damit jederzeit in eine Lage gebracht werden kann, für die die übrigen Hilfsgeräte nicht hinderlich sind und die auch das Verlegen der erforderlichen Leitungen am besten ermöglicht. Ferner können dadurch die Motorbefestigungsstreben, die vom Motoreinbauring durch den Hilfsgeräteraum zum Flugzeugrumpf führen, für den Einbau des Turboladers und die Führung der notwendigen Leitungen sowie die Unterbringung sonstiger Einrichtungen nicht hinderlich werden. Der Turbolader kann dabei mit seinen Laufradebenen senkrecht oder parallel zu der Motorzylinderebene in seinem Einbauring befestigt sein.

Die Anordnung und der Einbau des Abgaskreiselgebläses nach der Erfindung gestattet es weiterhin, die schwierige Aufgabe der Leitungsverlegung vorteilhaft zu lösen. Die Zuführungsleitung der Abgase von den Motorzylindern zu der Turbine wird als Ringsammelleitüng· ausgeführt, die in den von der vorderen Verkleidungshaube und der Stauwand gebildeten Winkel, also am Umfang etwa an der Stelle des Luftaustritts der an den Motorzylindern vorbeigestrichenen Luft durch die hier über den Umfang verteilt angeordneten Spreizklappen, verlegt ist. Dadurch erfahren die Abgase auf dem Weg von den Zylindern zu der Turbine die für den Turbinenbetrieb notwendige Abkühlung in richtiger Weise, da die Kühlluft schon vorgewärmt ist, also keine unerwünscht große Abkühlung hervorrufen kann, und andererseits die nach dem Bestreichen der Abgasleitung stark angewärmte Luft über die Spreizklappen unmittelbar in Freie gelangt. Durch Einstellung der Spreizklappen und der damit bestimmten Kühlluftdurchsatzmenge kann eine Kühlung der Abgase in jedem Falle auf die erwünschte Höhe erfolgen. Die Ladeluft wird dem Gebläse aus dem Stauraum vor den Zylindern zugeführt, und die Weiterleitung no der verdichteten Luft zu der Ladeluftringleitung an den Zylindern geschieht über zwei Leitungen, da hierdurch ein günstiges Verlegen der Leitungen in dem zur Verfügung stehenden engten Raum ermöglicht wird. Für den Fall, daß getrennt vom Abgaskreiselgebläse noch eine zweite Ladestufe vorgesehen ist, wird in der geteilten Ladeluftleitung vom Turbolader zum zweiten Gebläse je ein Zwischenkühler angeordnet, dem die zur Kühlung erforderliche Luft ebenfalls aus dem Stauraum vor den Motorzylindern zugeteilt

wird. Die Vorsehung von zwei Zwischenkühlern gestattet auch wieder eine vorteilhafte Führung der Kühlluft, wie überhaupt als grundlegend für die Führung der Ladeluft und erforderlichenfalls der Kühlluft hervorgehoben werden muß, daß sie gemäß der Ausführung und dem Einbau nach der Erfindung so erfolgt, daß die Verkleidungshaube keine ausbauenden Teile erhält und damit der ίο wesentliche Vorteil einer Verringerung des Stirn- und Strömungswiderstandes erzielt wird. Erwähnt soll noch werden, daß die Verbindung der einzelnen Leitungen untereinander vorteilhafterweise unter Einschaltung von nachgiebigen Zwischenstücken erfolgt, da hierdurch die auftretenden Schwingungen von den Leitungen ferngehalten werden.

Zuletzt soll noch die erfindungsgemäße An-Ordnung des Abgaskreiselgebläses in seinem Einbauring beschrieben werden, die derart erfolgt, daß das Abgaskreiselgebläse mit der Turbinenseite unmittelbar an den Innenumfang des rückwärtigen, in den Flugzeugrumpf überleitenden Verkleidungsbleches zu ■ liegen kommt. Dies bringt einmal den Vorteil mit sich, daß die Abgase aus der Turbine oder bei Nichtbeaufschlagung derselben kurz vor Eintritt in die Turbine ohne lange Rohrleitungen, die ein unerwünschtes Aufheizen der sie umgebenden Räume bewirken würden, abgeführt werden können, und zum anderen ist eine gute Kühlung des an und für sich sehr hohen Temperaturen unterworfenen Turbinengehäuses gewährleistet, da bei dieser Anordnung auf einfache Weise durch Luftzuführung von außen her, wozu nicht einmal Rohrleitungen erforderlich sind, Kühlluft zugeführt werden kann. Zudem kommt noch, daß die übrigen ebenfalls in d|em Raum hinter der Stauwand und der rückwärtigen Verkleidungshaube mit untergebrachten Geräte durch das Abgaskreiselgebläse keine zu starke Aufheizung erfahren, da die Wärme der Turbine im wesentlichen unmittelbar durch das Verkleidungsblech, an dem sie ja anliegt, ins Freie abgeleitet wird.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß der Einbau des Turboladers und die Ausbildung der Leitungen nach der Erfindung eine neue, fortschrittliche Lösung dieser Aufgabe darstellt und daß es dabei möglich ist, die bisher aufgetretenen Schwierigkeiten mit einfachen und günstigen Mitteln zu vermeiden. Es wird hierbei auch ermöglicht, ohne kostspielige Änderungen vornehmen zu müssen, den Einbau eines Turboladers nachträglich vorzunehmen.

In der Zeichnung zeigt die Abb. 1 einen Längsschnitt durch die Motorverkleidungshaube und die Anordnung des Abgaskreiselgebläses. Die Abb. 2 stellt eine Aufsicht auf das Abgaskreiselgebläse und die Leitungen dar.

Die Motorverkleidungshaube 1 umschließt die Motorzylinder 2 und ist an ihrem rückwärtigen Ende mit Spreizklappen 3 ausgerüstet, die es gestatten, den Kühlluftdurchsatz zu regeln. An die Motorverkleidungshaube ι schließt sich nach hinten ein weiterer in den Flugzeugrumpf überleitender Verkleidungsring 4 an, der sich nach innen in einer S tau wand 5 fortsetzt, die den eigentlichen Motor von den übrigen Hilfsgeräten trennt. In den Verkleidungsring 4 ist der aus den ringförmigen Spanten 6 und 7 bestehende Einbauring für den Turbolader 8 eingeschoben. Die Spanten 6 und 7 sind miteinander durch Streben 9 fest verbunden, und der Einbauring mit dem darin fest angeordneten Turbolader 8 ist beispielsweise über die Verbindungsstützen 10 mit dem Motoreinbauring 11 verbunden.

Die Zuführung der Luft zum Gebläse erfolgt aus dem Stauraum 12 vor den Zylindem 2, ebenso wird hier die notwendige Kühlluft zur Beschickung von evtl. angeordneten Ladeluftkühlern 13 und 14 entnommen, wie sie die Abb. 2 zeigt. Die vom Turbolader 8 verdichtete Luft wird über zwei Leitungen 15 und 16 dem Verteilerring an den Zylindern zugeführt, in die, insbesondere bei Vorsehung einer zweiten Gebläsestufe, je ein Kühler 13 bzw. 14 eingeschaltet sein kann.

Die Abgase werden der Turbine durch die Sammelleitungen 17 und 18 zugeführt, die in der Nähe des Umfanges der Motorverkleidungshaube ι etwa an der Stauwand 5 verlegt sind. Aus der Turbine werden die Abgase durch kurze Stutzen 19 abgeleitet oder sie treten, wenn sie die Turbine nicht beaufschlagen, durch die Rohrstutzen 21 aus.

Da der Einbauring mit dem Turbolader radial beliebig gedreht werden kann, ist es in jedem Fall möglich, das Aggregat mit den Leitungen so anzuordnen, daß die Befestigungsstreben 20 von dem Motoreinbauring 11 ohne weiteres zum Rumpfbau geführt werden können. no

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Zusammenbau eines aus Abgasturbine und Kreiselgebläse bestehenden Hilfsantriebes mit einem luftgekühlten Flugzeugmotor, dessen Zylinder sternförmig angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgaskreiselgebläse (8) in einem aus zwei benachbarten ringförmigen, gegenseitig versteiften Spanten (6,7) bestehenden Träger befestigt ist, dessen Außendurchmesser dem Innen-

   durchmesser der ebenfalls ringförmigen, in den Umriß des Flugzeugrumpfes übergehenden Verkleidungshaube (4) entspricht, und in das hintere Ende der Haube (4) eingeschoben sowie gegen den Motorträger (11) oder das Rumpfgerüst abgestützt ist.
2. 2. Zusammenbau eines Hilfsantriebes mit einem Flugzeugmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Motorverkleidungshaube (1) anschließende, in den Flugzeugrumpf überleitende Verkleidungshaube (4) als tragende Haut in den Abgaskreiselgebläseträger einbezogen ist.
3. 3. Zusammenbau eines Hilfsantriebes mit einem Flugzeugmotor nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitungen (17 bzw. 18) der Abgase zur Turbine in die Nähe des in an sich bekannter Weise von den Spreizklappen (3) der Motorverkleidungshaube (1) gesteuerten Kühlluftaustrittsquerschnittes verlegt sind.
4. 4. Zusammenbau eines Hilfsantriebes mit einem Flugzeugmotor nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinenseite des Abgaskreiselgebläses (8) von innen unmittelbar an der Verkleidungshaube (4) anliegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen