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Kühler, insbesondere für Luftfahrzeuge Es ist bereits bekannt, zum
Rückkühlen einer beim Motorbetriebe sich erwärmenden Flüssigkeit dienende Kühler
ringförmig auszubilden. Flüssigkeitskühler dieser Art hat man beispielsweise bei
Flugzeugen an der Stirnseite der Motorummantelung hinter der Luftschraube in der
Weise angeordnet, daß sie die Drehachse der Luftschraube ringförmig umgeben. Da
hierbei der Flüssigkeitskühler innerhalb der Stirnflächenumrisse von ohnehin am
Luftfahrzeug vorhandenen, nicht Auftrieb erzeugenden Teilen (Rümpfe, Motorgondeln
u. dgl.) angeordnet ist, so wird der auf den Flüssigkeitskühler entfallende Teil
der Schleppleistung kleiner als bei frei stehenden Kühlern. Bei bekannten Ausgestaltungen
ist die Eintrittsebene eines Ringkühlers einer im wesentlichen ungeleiteten Anströmung
ausgesetzt, und es schließt sich an die Austrittsebene des Kühlers ein ringförmiger,
zum Austrittsende hin im (Querschnitt sich erweiternder Austrittskanal an. Außerdem
weist in einem Falle der Austrittskanal in der Nähe der Kühleraustrittsebene Öffnungen
auf. Bei der bekannten Ausgestaltung wird angestrebt, daß der Kühler mit möglichst
hoher Strömungsgeschwindigkeit durchströmt wird, und es sind demzufolge Vorkehrungen
getroffen, um die Kühlluft nach Durchströmen des Kühlers möglichst schnell an Stellen
großen Unterdruckes-zu leiten, um so eine schnelle AbfÜhrung der Kühlluft zu erreichen.
Dieser bekannten Ausgestaltung gegenüber unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand
dadurch, daß die die Luftwege des Kühlers durchsetzende Kühlluft in den - Luftwegen
eine möglichst geringe Strömungsgeschwindigkeit aufweist und eine ruhige geordnete
Strömung bildet. Dies erfolgt in der Erkenntnis, daß die verringerte Strömungsgeschwindigkeit
innerhalb
der Luftwege des Flüssigkeitskühlers sich auf die für
die Bewegung des Flüssigkeitskühlers erforderliche Schleppleistung insofern besonders
günstig auswirkt, als die Schleppleistung mit der 3. Potenz der Geschwindigkeit
fällt. Dagegen wird durch die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb
der Luftwege des Flüssigkeitskühlers die Kühlleistung je Oberflächeneinheit nur
wenig vermindert, -da die Kühlleistung sich nur etwa im Verhältnis der o,75sten
Potenz der Geschwindigkeit verringert. Die Verkleinerung der Strömungsgeschwindigkeit
innerhalb der Luftwege des Kühlers wurde nun bereits bei einem gleichfalls bekannten
Flüssigkeitskühler dadurch erreicht, daß vor der Kühlereintrittsebene ein Diffusor
angeordnet war, der- zur.Kühlereintrittsebene hin sich erweiterte, und es schloß
sich an die Kühleraustrittsebene ein düsenförmiger Kanal an, der sich zum Austrittsende
hin in Art einer Düse verjüngte. Bei dieser Ausgestaltung wurde aber eine Widerstandsverringerung,
d. h. eine Verringerung der für die Bewegung des Kühlers erforderlichen Schleppleistung,
nicht in dem erwünschten Maße erreicht, und es lag der Grund hierfür darin, daß
in dem vor der Kühlereintrittsebene liegenden Diffusor Wirbelbildungen auftraten.
Diese Wirbelbildung bedingte, daß die Luftwege des Kühlers von einer ungleichmäßigen
Strömung durchsetzt wurden. - Bei einer weiter bekannten Ausgestaltung -war ein
Kühler von etwa rechteckiger Gestalt innerhalb der Stirnflächenumrisse eines Motorvorbaues
hinter der Luftschraube liegend und exzentrisch zur Luftschraubendrehachseangeordnet.
Die Eintrittsebene dieses Kühlers war einer im wesentlichen freien Anströmung ausgesetzt,
und es schlossen sich an die Austrittsebene zwei in Art einer Düse zum Austrittsende
hin sich verengende seitliche Austrittskanäle an. Auch bei diesem Kühler wurde trotz
des Fehlens des vor der Kühlereintrittsebene angeordneten Diffusors keine gleichmäßige
Luftströmung in den Luftwegen des Kühlers erreicht, und zwar lag der Grund hierfür
in der Drallbewegung des Luftschraubenstrahles, durch die Ströznungsablösungen an
den Seitenkanten des Kühlers herbeigeführt wurden, die sich. auf die Strömung in
den Luftwegen des Kühlers auswirkten. Demzufolge erforderte auch dieser Kühler noch
eine verhältnismäßig große Schleppleistung.
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Durch die Erfindung wird nun ein Flüssigkeitskühler, der durch seine
Bewegung relativ zu der ihn umgebenden Luft von einem die Wärme aufnehmenden Luftstrom
durchsetzt wird, geschaffen, bei dem eine gleichmäßige, die Luftwege des Kühlers
mit sehr geringer Geschwindigkeit durchsetzende Strömung erzielt wird. Zu diesem
Zweck weist der Kühler die Vereinigung folgender, für sich bekannter Merkmale auf:
Der Kühler ist innerhalb der Stirnflächenumrisse und am vorderen Ende von ohnehin
an Luftfahrzeugen angeordneten Vorbauten (Motorvorbau) etwa gleichmittig zur Luftschraubendrehachse
angeordnet und besitzt eine ringförmige Gestalt. Ferner ist die Kühlereintrittsebene
einer freien Anströmung ausgesetzt, und es schließt sich an die Kühlerawstrittsebene
ein ringförmiger Austrittskanal an, dessen Querschnitt zum Austrittsende hin in
Art einer Düse sich stetig verengt..Es hat sich gezeigt, daß ein Kühler, der die
vorgenannten Merkmale in einer Vereinigung aufwies, eine geringere Schleppleistung
erfordert und mithin einen geringeren Widerstand besitzt, als dies bei den bisherigen
Kühlern der Fall war. Es wird eine geordnete und ruhige Strömung in den Luftwegen
des Kühlers herbeigeführt, ohne daß sich Wirbel bilden können.
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Um auch bei verschiedenen Anstellungen der Kühlereintrittsebene gegenüber
der Strömungsrichtung eine Wirbelbildung an der äußeren Eintrittskante des ringförmigen
Flüssigkeitskühlers tunlichst zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung die äußere Begrenzung
der Kühlerummantelung in an sich bekannter Weise vor die Eintrittsebene des Flüssigkeitskühlers
vorgezogen, ferner geht sie in eine ringwulstförmige Abrundung über, die an die
äußere Flüssigkeitskühlervorderkante anschließt, wobei jedoch der Wulst nicht oder
nur unwesentlich nach innen über die Kühleraußenkante vorsteht, so daß kein zur
Kühlereintrittsebene sich öffnender Diffusor gebildet wird. Die ringwulstförmige
Abrundung erzeugt einerseits ein wirbelfreies Einströmen der Luft in . die Luftwege
des Flüssigkeitskühlers, andererseits ein wirbelfreies Ableiten der den Flüssigkeitskühler
anströmenden Luft zur äußeren Begrenzung der Kühlerummantelung hin.
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Zweckmäßigerweise ist zur Regelung der Kühlleistung der Austrittsquerschnitt
des die Kühlluft abführenden Ringkanals veränderbar, beispielsweise indem die äußere
Ummantelung des Flüssigkeitskühlers oder ein am rückwärtigen Ende der Ummantelung
angeordneter besonderer Ringschieber in Richtung der Luftschraubenachse verschiebbar
ist. Es kann auch der rückwärtige Rand der äußeren Ummantelung in eine Anzahl von
verschwenkbaren Klappen aufgeteilt sein. Hierdurch kann die Geschwindigkeit und
die Menge der den Flüssigkeitskühler durchströmenden Luft verändert werden, so daß
sich gleichzeitig die Kühlleistung ändert. Durch die axiale Verschiebbarkeit der
Kühlerummantelung oder eines am Ende der Ummantelung angeordneten
Ringes
wird sodann erreicht, daß die Verstellkräfte klein bleiben und daß ferner ein zusätzlicher
Luftwiderstand durch die Veränderbarkeit des Austrittsquerschnittes vermieden ist.
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Zur Befestigung des Flüssigkeitskühlers schließt sich zweckmäßigerweise
an das vordere Ende der Motorverkleidung ein gegen das Fahrzeug fest abgestützter
Ring an, der in seiner Gestaltung der Innenfläche des Flüssigkeitskühlers dient.
Der Flüssigkeitskühler selbst ist 'in Richtung von Ebenen, die radial zur Luftschraubendrehachse-
stehen, in mehrere Teile (Sektoren) unterteilt, die.vermittels außen um den Flüssigkeitskühler
herumgelegter Spannglieder unter sich zusammengehalten und zugleich gegen den Ring
am vorderen Ende der Motorverkleidung angedrücktwerden. Die einzelnen Sektoren können
zur Kühlung verschiedener- oder ein und derselben Flüssigkeit dienen.- Die Teilung
ist ferner hinsichtlich der Anbringung des Kühlers vorteilhaft, da letztere ohne
vorherige Abnahme der Luftschraube erfolgen kann. Sodann ist die Unterteilung des
Flüssigkeitskühlers zweckmäßig aus Gründen der Auswechselung; es bfaucht bei Beschädigung
eines. Teiles des Flüssigkeitskühlers jeweils nur der betreifende Teil ausgewechselt
zu werden. Außerdem wird durch die Teilung des Flüssigkeitskühlers in Verbindung
mit den Spanngliedern eine einfache Befestigungsanordnung geschaffen.
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Es kann auch im Innenraum des Flüssigkeitskühlers ein zweiter; gleichfalls
ringförmig ausgebildeter Flüssigkeitskühler untergebracht sein. Dieser- zweite Flüssigkeitskühler,
der sich an Stellen geringerer Anstr'ömung befindet, eignet sich somit vorteilhaft
zur Kühlung von solchen Flüssigkeiten, für die :eine geringere Kühlleistung erforderlich
ist, beispielsweise zur.Kühlung von Schmiermitteln. Es wird somit eine weitere Kühlmöglichkeit
geschaffen, wobei :der vorhandene Raum; gut ausgenutzt und zusätzlicher Widerstand
tunlichst vermieden ist.
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Zweckmäßigerweise ist der innere Flüssigkeitskühler gleichfalls in
Richtung von radial zur Luftschraubenachse stehenden Ebenen in mehrere Teile (Sektoren)
unterteilt, deren Endflächen, an denen sich die die Ein- bzw. Austrittkammern bildenden
Sammelkammern befinden, gegenüber den Endflächen der Sektoren des äußeren Flüssigkeitskühlers
versetzt. sind. Hierdurch wird zunächst- einmal die Anbringung und Reparatur des
inneren Flüssigkeitskühlers erleichtert. Sodann wird durch die. versetzte Anordnung
der Trennstellen des inneren Flüssigkeitskühlers gegenüber den Trennstellen des
äußeren Flüssigkeitskühlers eine übersichtlichere und besser zugängliche Leitungsführung
erreicht, da die Zu- bzw. Ab-Leitungen zu den Sektoren des inneren und äußeren Flüssigkeitskühlers
in unmittelbarer Nähe der Trennstellen angeschlossen sind.
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Um nun noch eine Wirbelbildung durch die gemeinsam mit den Kühlröhren
die Luftwege des Flüssigkeitskühlers begrenzenden Kühlerlamellen zu vermeiden, wird
zweckmäßig der Verlauf dieser Luftwege wenigstens auf der Eintrittsseite des Flüssigkeitskühlers
der Bewegungsrichtung des von der Luftschraube kommenden Luftstromes (der einen
Drall, d. h. eine quer zur Luftschraubenachse gerichtete Geschwindigkeitskomponente
aufweist) so angepaßt, daß der Eintritt dieses Luftstromes in. den Kühler möglichst
stoßfrei erfolgt. Diese Anpassung kann beispielsweise durch Krümmung der Kühlerlamellen
an der Eintrittsseite erfolgen, so daß letztere nach Art von Leitschaufeln die-Drallbewegung
des dem Kühler zuströmenden Teiles des Luftschraubenstrahles stoßfrei in eine drallfreie
Austrittsrichtung umlenken. Diese, soweit sie wesentlich sind, in den Unteransprüchen
behandelten Maßnahmen gehören nur in Verbindung mit der Ausbildung nach Anspruch
i zur geschützten Erfindung.
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Der Erfindungsgegenstand ist in den Abbildungen in zwei Ausführungsbeispielen
dargestellt, und zwar zeigen: Abb. i einen Längsschnitt durch einen Motorvorbau
mit Innen- und Außenkühler, Abb. 2 eine Vorderansicht der Einrichtung nach Abb.
i, bei der jedoch der Übersichtlichkeit halber die Luftschraube fortgelassen ist,
Abb. 3 ein vergrößerter, zur Hälfte im Schnitt gezeichneter Seitenriß von Innen-
und 4ußenkühler benachbarter Teile der Motorverkleidung und des Mötors mitdargestellt
sind, Abb, q: eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform, bei der kein Innenkühler
vorhanden ist, Abb. 5 einen Längsschnitt durch den Kühler gemäß Abb. q..
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Zwischen dem Motor i und der Luftschraube 2. befinden sich beim Ausführungsbeispiel
nach Abb. i bis 3 der Außenkühler 3 und der Innenkühler q.. Der Außenkühler 3 dient
zur Kühlung der Kühlflüssigkeit des Motors i, während der Innenkühler q. die Kühlung
der Schmierstoffe des Motors i bewirkt. Die Kühler 3 und q. sind ringförmig ausgebildet
und werden von dem durch die Luftschraube 2 erzeugten Luftschraubenstrahl angeströmt.
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Der Kühler 3 ist in einen Ringkanal eingebaut, der außen von. dem
den Kühler umgebenden Mantels und innen durch die Motorverkleidung 6 bzw. den sich
an die Motorverkleidung anschließenden Ring 7 gebildet ist. Die Ummantelung 5 des
Kühlers 3
ist als Ringhohlkörper ausgebildet in der Weise, dar ihre
äußere Begrenzung 8 die stetige windschnittige, im Durchmesser sich verringernde
Fortsetzung der Motorverkleidung 6 bildet. Die innere Umgrenzung g der Kühlerummantelung
5 bildet zusammen mit einer vorderen Einschnürung io der Motorverkleidung 6 eine
ringförmige, sich vom Kühler zum Austritt hin stetig verjüngende Düse i i. Die Wandungen
der kreisförmigen Austrittsdüse ii haben einen derartigen Verlauf, daß die vom Kühler
3 kommende Luft stoßfrei an der Motorumkleidung 6 vorbeigleiten kann.
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Die äußere Begrenzung b der Kühlerummantelung ist vor die Eintrittsebene
des liühlers vorgezogen und geht in eine ringwulstartige Abrundung 12 über, die
an die äußere Kühlervorderkante anschließt. An die innere Kühlervorderkante schließt
gleichfalls ein Ringwulst 13 an.
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Von der dem Kühler 3 zuströmenden Luft fließt infolge des Durchflußwiderstandes
des Kühlers und der sich zum Austrittsende hin verjüngenden Düse i i nur ein Teil
durch den Kühler hindurch. Der andere Teil dieser Luft umströmt die Außenseite der
Kühlerummantelung 5. Hierbei verhindert die ringwulstförinige Abrundung 12 eine
Wirbelbildung auf der Lufteintrittsseite des Kühlers, ferner bewirkt die windschnittige
Formgebung der äußeren Begrenzung 8 der Kühlerummantelung 5, die gestaltungsmäßig
die Verlängerung der Motorverkleidung 6 darstellt, daß die die Ummantelung 5 außen
umströmende Luft stoßfrei an der Motorverkleidung 6 entlangströmt.
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Zur Regelung der Kühlleistung des Kühlers 3 ist am hinteren Ende der
Ummantelung 5 ein Ringschieber i-, angeordnet. Durch Verschieben des Ringschiebers
14 in Richtung der Drehachse der Luftschraube 2 kann der Austrittsquerschnitt der
Düse i i verändert werden. Hierdurch wird die Menge und die Geschwindigkeit der
den Kühler 3 durchströinenden Luft und mithin die Kühlleistung des Kühlers 3 verändert.
Die Verstellung des Ringschiebers 14 erfolgt beispielsweise mittels eines Gestänges,
das der Übersichtlichkeit halber nicht besonders in den Abbildungen dargestellt
ist.
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Der Kühler 3 ist an dein Ring 7 befestigt, der von Traggliedern 15
gehalten wird, die an den Luftfahrzeugkörper fest angeschlossen sind. Zwecks Festlegung
des Kühlers 3 am Ring 7 sind folgende Maßnahmen getroffen: Der Kühler 3 ist in zwei
Sektoren 16 und 17 unterteilt. Diese Sektoren werden gegen- den Ring 7 angelegt,
worauf die am- Umfang des Kühlers 3 verlaufenden Spanndrähte oder -bänder 18 um
den Kühler herumgelegt und mittels der Spannschlösser ig angezogen werden. Hierdurch
werden die Sektoren 16 und 17 gegen den Ring 7 angedrückt und auf diese Weise befestigt.
Zum Schutz befindet sich zwischen dem Ring 7 und den Sektoren 16 und 17 eine Gummizwischenlage
2o, die Scheuerbeschädigungen verhindert und ferner die während des Betriebes auf
den Ring 7 übertragenen Erschütterungen des Motors dämpft.
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Die Leitung der Kühlflüssigkeit innerhalb des Kühlers 3 erfolgt folgendermaßen:
Die Zuleitungsrohre 21 führen die vom Motor kommende heiße Kühlflüssigkeit je einer
der an den oberen Enden der Sektoren 16 und 17 befindlichen Sammelkammern 22 zu.
Von diesen Sammelkammern aus wird die Kühlflüssigkeit durch die kreisringförmigen
Kühlröhren 23 den an den unteren Enden der Sektoren 16 und 17 befindlichen Sammelkarninern
2q. zugeleitet. Von den Sammelkarrimern =.I aus führen die Ableitungsrohre 25 die
Kühlflüssigkeit den Pumpen 26 zu, die sie zum Kühlflüssigkeitsmantel des Motors
i fördert, von wo sie wieder in die Leitungen 21 übertritt: Der im Innenraum des
Kühlers 3 angeordnete Kühler :4 befindet sich an einer Stelle weniger starleer Anströmung.
Die den Kühler 4, anströmende Luft wird durch die ringw ulstförmige Abrundung 13
einerseits sowie durch die Abrundung 27 andererseits den Luftwegen des Kühlers 4.
wirbelfrei zugeleitet.
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ach Durchströmen des Kühlers 4. strömt die Luft am Motor i vorbei
und tritt durch die Schlitze 28 aus der Motorverkleidung 6 aus. Um auch an dieser
Stelle ein wirbelfreies Ableiten der Luft ztt erreichen, werden die Schlitze 28
von leitblechartig gestalteten Ausdrückungen 29 der Motorverkleidung 6 umgrenzt.
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Der Innenkühler 4. ist durch Teilung in die Sektoren 30 und
31 unterteilt. Ihre Teilfugen sind gegenüber den Teilfugen des Außenkühlers 3 versetzt.
Unmittelbar an den Teilfugen besitzen die Sektoren 30 und 31 je eine Eintrittskammer
32 bzw. eine Austrittskaminer 33. Die Ein- und Austrittskammern der Sektoren
30 und 31 sind jeweils durch die kreisringförmig verlaufenden ,iihlröhren
34. miteinander verbunden. Die Kühlröhren des Sektors 30 stehen an der höchsten.
die Kühlröhren des Sektors 31 an der tiefsten Stelle in Flüssigkeitsverbindung mit
den Kammern 35. die je eine Ablaß- bzw. Entlüftungsschraube besitzen.
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Die gemeinsam finit den Kühlröhren 23 bzw. 34. der Kühler 3 bzw. .4
die Luftwege der Kühler bildenden, radial stehenden Lamellen d8 sind an der Eintrittsseite
des Kühlers 3 bzw. .I in Art von Leitschaufeln gekrümmt, derart, daß sie- an der
Lufteintrittsstelle etwa
tarigential zur Richtung des einen Drall
aufweisenden Luftschraubenstrahles verlaufen und daß sonach ein stoßfreier Eintritt
der den Kühler 3 bzw. 4. anströmenden Luft erreicht wird.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 4 und 5 ist auf die Anordnung eines
Innenkühlers verzichtet, es ist statt dessen der Außenkühler 3' in die Sektoren
36 und 37 unterteilt, von denen der kleinere Sektor 36 zur Kühlung der Schmierstoffe
und der größere Sektor 37 zur Kühlung der Kühlflüssigkeit des Motors dient. Um auch
bei dieser Ausbildungsform die erforderliche Kühlleistung zu erreichen, ist die
Ringbreite des Kühlers 3' den Erfordernissen entsprechend größer gehalten. Im übrigen
ist die Ausbildung, wie aus den Abb. 4 und 5 hervorgeht, insbesondere hinsichtlich
der Luftführung entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. i bis 3 ausgeführt.