DE754736C

DE754736C - Heating device for aircraft, motor vehicles and the like like

Info

Publication number: DE754736C
Application number: DED83753D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Hagstotz
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1940-11-10
Filing date: 1940-11-10
Publication date: 1954-01-11

Description

Heizvorrichtung für Flugzeuge, Kraftfahrzeuge u. dgl. Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für Flugzeuge, Kraftfahrzeuge u. dgl., bei der die Heizluft in einem. Wärmeaustauscher durch die Abgase des Antriebsmotors, insbesondere eines flüssigkeitsgekühlten Reihenmotors, erwärmt wird, wobei die Abgase durch eine injektorartig wirkende Strahldüse unter gleichzeitigem Ansaugen von Frischluft in denn Wärmeaustauscher eintreten.Heating device for aircraft, automobiles and the like relates to a heating device for aircraft, automobiles and the like Heating air in one. Heat exchangers through the exhaust gases from the drive engine, in particular a liquid-cooled in-line engine, is heated, the exhaust gases by a Injector-like jet nozzle with simultaneous suction of fresh air in because heat exchangers enter.

Es ist bereits eine Heizvorrichtung für Flugzeuge bekannt, bei welcher die Abgase der das Flugzeug antreibenden Brennkraft maschine durch einen Wärmeaus.tauscher geführt werden, von welchem Frischluft für die Kabinenheizung angewärmt wird. Die Mischung der Abgase mit Frischluft erfolgt jedoch erst hinter dem Wärmeaustauscher, so daß die Metallteile desselben der Gefahr einer Überhitzung ausgesetzt sind.It is already known a heating device for aircraft in which the exhaust gases from the internal combustion engine driving the aircraft through a heat exchanger which fresh air is used to heat the cabin heating. the The flue gases are mixed with fresh air, however, only after the heat exchanger, so that the metal parts of the same are exposed to the risk of overheating.

Ferner ist es bekannt, die von einem Lader gelieferte Luft einer Höhenkabine durch einen Wärmeaustauscher zu leiten, wo sie durch ein wahlweise herzustellendes Gemisch 4von Frischluft und Abgas oder nur durch einen dieser Bestandteile erwärmt oder gekühlt wird. Einer solchen; Einrichtung kommt jedoch keine praktische Bedeutung zu, da die vom Lader gelieferte Luft stets ölhaltig und somit als Atemluft nicht zu gebrauchen ist.It is also known to use the air supplied by a loader in an altitude cabin to pass through a heat exchanger, where it is produced by an optional Mixture 4 of fresh air and exhaust gas or heated only by one of these components or cooled. One such; Facility is coming but none practical importance because the air supplied by the charger is always oily and thus is not to be used as breathing air.

Schließlich ist bereits ein Sternmotor für Luftfahrzeuge bekanntgeworden, der mit einer Flammenlöschvorrichtung versehen ist. Hierbei treten die Abgase durch eine injektorartig wirkende Strahldüse unter gleichzeitigem Ansaugen von Frischluft in die als Wärmeau:stauscher wirkende Flammenlöschvorrichtung ein, wobei die Wärme der Abgase zum Heizen von Frischluft für verschiedene Zwecke dient. Die Anordnung der F'la.mmenlöschvorrichtung auf dem ganzen Umfang des Sternmotors bedingt auch einen entsprechend großen Aufwand an Material für den Wärmeaustauscher. Andererseits liegt gar keine Möglichkeit vor, die gesamte dem Wärmeaustauscher mitgeteilte Abgaswärme nutzbringend für Heizzwecke zu verwenden.After all, a radial engine for aircraft has already become known, which is provided with a flame extinguishing device. This is where the exhaust gases pass through an injector-like jet nozzle with simultaneous suction of fresh air into the flame extinguishing device acting as a heat exchanger, whereby the heat the exhaust gases are used to heat fresh air for various purposes. The order the fire extinguishing device on the entire circumference of the radial engine is also conditional a correspondingly large amount of material for the heat exchanger. on the other hand there is no possibility at all of the entire exhaust gas heat communicated to the heat exchanger to use profitably for heating purposes.

Demgegenüber besteht die Erfindung in der baulichen Vereinigung der Heizvorrichtung mit einer an sich bekannten Einrichtung zur Motorkühlung, bei der die Energie der Abgase zur Förderung der Kühlluft verwendet wird, in der Weise, daß nur die Abgase eines Zylinders jeder Zylinderreihe zur Erwärmung der Heizluft benutzt werden, während die Ab-=gase der übrigen Zylinder zur Förderung der Kühlluft mittels Strahldüsen dienen.In contrast, the invention consists in the structural union of the Heating device with a device known per se for cooling the engine, in which the energy of the exhaust gases is used to convey the cooling air in such a way that that only the exhaust gases from one cylinder of each cylinder row to heat the heating air be used, while the exhaust gases from the remaining cylinders are used to convey the cooling air serve by means of jet nozzles.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die von der Strahldüse mittels der Abgase des einen Zylinders jeder Zylinderreihe angesaugte, den Abgasen beizumischende Frischluft vorher durch den auf der jeweiligen Triebwerksseite gelegenen Motorkühler geleitet. Für den Fall, daß die zu Heizzwecken zur Verfügung stehende Abgasmenge nicht ausreicht, isst zur zusätzlichen Beheizung des Wärmeaustauschers ein Benzinbrenner vorgesehen, der in dem als Strahldüse zum Ansaugen der Heizluft ausgebildeten Auspuffkrümmer angeordnet ist. Diese. Zusatzheizung stellt also mit der bereits vorhandenen Heizung durch die Motorabgase eine organische Bauneuheit dar. Denn erst durch die Vereinigung beider Heizungsarten ist die ausreichende Erwärmung der Frischluft unter allen Umiständen, sei es bei gedrosseltem Motor oder ungewöhnlich niedriger Temperatur der Außenluft gewährleistet.In an advantageous embodiment of the invention, that of the jet nozzle sucked in by means of the exhaust gases of one cylinder of each cylinder row, the exhaust gases fresh air to be mixed in beforehand through the one on the respective engine side Engine cooler headed. In the event that the one available for heating purposes The amount of exhaust gas is insufficient, eats for additional heating of the heat exchanger a gasoline burner is provided, which acts as a jet nozzle for sucking in the heating air trained exhaust manifold is arranged. These. Additional heating is also included the already existing heating by the engine exhaust fumes an organic construction novelty Because only through the combination of both types of heating is sufficient warming the fresh air under all circumstances, be it with the engine throttled or unusual low outside air temperature.

Durch die beim Ansaugen der Kühlluft für die Motorkühlung erforderliche Umlenkung des Luftstromes entsteht unter der Motorhaube ein toter Raum von etwa dreheckigem Querschnitt, in dem z. B. Kabel, Brennstoffleitungen od. dgl. wegen der vorbeistreichenden heißen Abgase nicht verlegt werden können. Dagegen eignet sich dieser verfügbare Raum ausgezeichnet für den Einbau eines Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung. Eine besonders vorteilhafte Raumausnutzung ergibt sich dadurch. daß die Heizvorrichtung und die Kühlanlage g-cmeinsam durch !@ die Außenwand d"er Triebwerksverkleidung, durch einen winkelförmigen Blechteil und Stirnwände begrenzt werden. D:r Querschnitt des Wärmeaustauschers hat für wesentlichen div Form eines Dreiecks, dessen eine Seite mit der Tri-ebzverksverkleidung zusammenfällt, während die nvei anderen Sciten von der Kühlanlage umfaßt werden, so daß die Begrenzungswänd-. des V,°ärrn@eaustauschers auf diesen beiden Seiten gleiclrzeitig Begrenzungswände d, -r Kühlanlage bilden.Due to the required cooling air for the engine when sucking in the cooling air Redirection of the air flow creates a dead space of about under the bonnet dreheckigem cross-section in which z. B. cables, fuel lines or the like. Because of the hot exhaust gases passing by cannot be relocated. On the other hand, suitable this available space is excellent for installing a heat exchanger according to the invention. This results in a particularly advantageous use of space. that the heating device and the cooling system go through together! @ the outer wall d "er Engine cowling, bounded by an angled sheet metal part and end walls will. The cross section of the heat exchanger has a shape for essential div Triangle, one side of which coincides with the tri-ebzverkscover while the other sections are surrounded by the cooling system, so that the boundary wall. of the V, heat exchanger on these two sides at the same time delimiting walls d, -r form cooling system.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form einer Flugzeugheizung wiedergegeben. Es Z#eigt Abb. i die Heizvorrichtung in der Seitenansicht, Abb. a einen waagerechten Längsschnitt nach der Linie z-2 der Abb. i, Abb.3 einen waagerechten Längsschnitt nach der Linie 3-3 der Abb. i, Abb. q. einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der Abb. i, Abb. 5 einen Querschnitt nach der Linie 5-5 der Abb. i.In the drawing, an embodiment of the invention is in the form an aircraft heater reproduced. It shows Fig. I the heating device in the Side view, Fig.a a horizontal longitudinal section along the line z-2 in Fig. i, Fig.3 a horizontal longitudinal section along the line 3-3 in Fig. i, Fig. q. a cross section along the line 4-4 of Fig. i, Fig. 5 is a cross section according to the Line 5-5 of Fig. I.

In den Abb. 2 bis 5 ist jeweils nur die linke Hälfte des Triebwerks mit der kombinierten Heiz- und Kühlvorrichtung gezeichnet. Die rechte Hälfte ist symmetrisch dazu ausgebildet. Die Flugrichtung ist durch den Pfeil f3 angedeutet. Die d°n wesentlichen Teil des Triebwerks bildende Br mikraftrnaschine 7 ist ein doppelreihiger Zwölfzylindermotor mit V-förmig angeordneten, hängenden Zylindern B. Sie ist flüssigkeitsgekühlt und allseitig von der Triebwerksverkleidung g umgeben. Unterhalb der Zylinder ist in die Verkleidung 9 auf jeder Seite ein Flüssigkeitskühler io eingebaut, und zwar werden die Abgase der hinteren fünf Zylinder einer jeden Reihe zur Förderung der Kühlluft, die Abgase des ersten Zylinders jeder Reihe zum Erw:irrnen der Heizluft in einem Wärmeaustauscher benutzt.In Figs. 2 to 5 only the left half of the engine is in each case drawn with the combined heating and cooling device. The right half is designed symmetrically to it. The direction of flight is indicated by the arrow f3. The engine 7 forming the essential part of the engine is a double-row twelve-cylinder engine with V-shaped hanging cylinders B. It is liquid-cooled and surrounded on all sides by the engine cowling g. Below the cylinder is a liquid cooler in the casing 9 on each side io installed, namely the exhaust gases of the rear five cylinders of each Row to convey the cooling air, the exhaust gases of the first cylinder of each row to Exp: used to heat the heating air in a heat exchanger.

Für den zuletzt genannten Zweck ist der Auspuffkrümmer 12 des ersten; Zylinders als Strahldüse und die Eintrittsöffnung 13 des Wärmeaustauschers 14 als zweckmäßig auswechselbare Fangdüse ausgebildet. Die in der Strahldüse entspannten und beschleunigten Abgase reißen bei ihrem Übertritt in die Fangdüse durch den zwischen beiden Düsen vorhandenen Ringspalt äußere Luft aus dem Raum 15 mit in den Wärmeaustauscher hinein. Die äußere Luft gelangt durch den Kühler 1o hindurch in den Raum 15 hinein, ist also bereits etwas vorgewärmt, wenn sie sich in der Fangdüse mit den Abgasen mischt. Durch die Luftbeimischung werden die im Motor noch nicht vollständig verbrannten brennbaren. Bestandteile der Abgase verbrannt und die Abgase damit weitgehend entgiftet. Gleichzeitig wird durch einen Überschuß an äußerer Luft die Temperatur der Abgase auf eine für die Metallteile des Wärmtaustauschers erträgliche Höhe herabgesetzt.For the latter purpose, the exhaust manifold 12 is the first; Cylinder as a jet nozzle and the inlet opening 13 of the heat exchanger 14 as appropriately designed interchangeable collecting nozzle. The relaxed ones in the jet nozzle and accelerated exhaust gases tear when they pass into the collecting nozzle through the between two nozzles existing annular gap outer air from the space 15 with in the heat exchanger into it. The outside air passes through the cooler 1o into the room 15, is already somewhat preheated when it is in the collecting nozzle with the exhaust gases mixes. By adding air, the im Engine not yet completely burned combustible. Components of the exhaust gases burned and the exhaust gases thus largely detoxified. At the same time it is caused by an excess of outside air the temperature of the exhaust gases to a tolerable level for the metal parts of the heat exchanger Height reduced.

Der Wärmeaustäus.cher 14 besteht im wesentlichen aus einem- langgestreckten, im Querschnitt etwa dreieckförmigen Blechkörper, dessen äußere Wand von der Triebwerksverkleidung 9 gebildet wird, während die beiden übrigen Wände 17, 18 aus einer entsprechend gebogenen, mit der Verkleidung 9 fest verbundenen Blechtafel hergestellt sind, Er wird an beiden Enden durch je einen doppelten Boden 19,2o und 21,2-2 abgeschlossen. In den vorderen äußeren Boden i9 mündet die Frischluftzuleitung 23 ein. An dem hinteren äußerem Boden 2.2 ist die Ableitung 24, für die erwärmte Frischluft angeschlossen. Die beiden inneren Böden 20, 21 sind durch eine Anzahl von dünnwandigen Rohren 25 miteinander verbunden. Die durch eine dem Fahrtwind entgegengerichtete Öffnung 26 in die.- Frischluftzuleitun.g 2.3 einströmende Frischluft wird bei ihrem Durchgang durch die Rohre 25 von den die Rohre umspülenden Abgasen erwärmt und strömt als Heizluft durch die Leitung 24 zu den einzelnen Heizstellen im Flugzeug, wo ihre Menge durch Absperrschieber od. dgl. geregelt werden kann.The Wärmeaustäus.cher 14 consists essentially of an elongated, in cross section approximately triangular sheet metal body, the outer wall of the engine cowling 9 is formed, while the other two walls 17, 18 from a corresponding bent, with the cladding 9 firmly connected sheet metal are made, He is closed at both ends by a double bottom 19.2o and 21.2-2. The fresh air supply line 23 opens into the front outer base 19. On the back one The discharge line 24 for the heated fresh air is connected to the outer bottom 2.2. The two inner bottoms 20, 21 are formed by a number of thin-walled tubes 25 connected with each other. The opening 26 directed in the opposite direction to the airflow in die.- Frischluftzuleitun.g 2.3 fresh air flowing in is when it passes heated by the pipes 25 of the exhaust gases flowing around the pipes and flows as Heating air through line 24 to the individual heating points in the aircraft, where their Quantity by gate valve or the like. Can be regulated.

Die in der Fangdüse 13 mit Kühlluft aus dem Raum 15 vermischten Abgase gelangen zunächst in einen. oberhalb des Wärmeaustauschers angeordneten, im Grundriß ungefähr dreieckigen t'b.erströmraum 27, der an seiner Unterseite nach dem Wärmeaustauscher hin völlig offen ist. Von, diesem Raum, ausgehend, durchstreichen die Abgase darauf den Wärmeaustauscher 14 etwa in Richtung des. Pfeiles 28, wobei sie die Rohre 25 umspülen und ihre Wärme an diese abgeben. Die Abgase verlassen darauf den Wärmeaustauscher durch die kiemenartig nach hinten gerichtete Absaug-Öffnung 29 der Triebwerksverkleidung.The exhaust gases mixed in the collecting nozzle 13 with cooling air from the space 15 first get into a. arranged above the heat exchanger, in plan approximately triangular t'b.erströmraum 27, which on its underside after the heat exchanger is completely open. Starting from this room, the exhaust gases cross out on it the heat exchanger 14 approximately in the direction of the arrow 28, with the tubes 25 wash around and give off their heat. The exhaust gases then leave the heat exchanger through the suction opening 29 of the engine cowling, which is directed backwards like a gill.

Um auch bei längerem Gleitflug mit gedrosseltem Motor eine ausreichende Erwärmung der Heizluft sicherzustellen, ist in dem Auspuffkrümmer 12 .ein Benzinbrenner 3o bekannter Bauart angeordnet, dem bei 3i die erforderliche Verbrennungsluft von außen und durch eine Leitung 32 Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorrat des Triebwerks zugeführt wird. Das aus dem Brenner 30 austretende Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündet sich im Auspuftllrümmer 12 an dem heißen Abgas und verbrennt während des Überströmens in den Wärmeaustauscheri4, wo es die durch die Rohre 25 strömende Frischluft zusätzlich aufheizt. In dem Ausführungsbeispiel ist nun die beschrieben.- Heizvorrichtung in organischer Weise mit einer an sich bekannten Strahldüsenkühlungbaulich vereinigt. Wie insbeisonder-, aus der Abb.3 ersichtlich, sind die letzten fünf Auspuffstutzen 33 jeder Zylinderreihe als schräg nach hinten gerichtete Strahldüsen ausgebildet. Ihre Mündungen ragen in Strahlkammern 34 hinein, die durch Leitbleche 35 gebildet werden und an der Außenfläche de-r Triebwerksverkleidung 9 bei 36 ins Freie münden. Das vordere Leitblech bildet. gleichzeitig die hintere schräge Wand des Überströmraum.es 27 am Wärmeaustauscher 14.In order to ensure sufficient heating of the heating air even during longer gliding with a throttled engine, a gasoline burner 3o of known design is arranged in the exhaust manifold 12, to which the required combustion air is supplied from the outside and through a line 32 fuel from the fuel supply of the engine at 3i. The fuel-air mixture emerging from the burner 30 ignites in the exhaust manifold 12 on the hot exhaust gas and burns as it flows over into the heat exchanger 4, where it additionally heats the fresh air flowing through the pipes 25. In the exemplary embodiment, the heating device described is now structurally combined in an organic manner with a jet nozzle cooling known per se. As can be seen in particular from FIG. Their mouths protrude into jet chambers 34 which are formed by baffles 35 and open into the open at 36 on the outer surface of the engine cowling 9. The front baffle forms. at the same time the rear sloping wall of the overflow space 27 on the heat exchanger 14.

Nach unten hin werden die Kammern 34 durch die obere Wand 17 des Wärmeaustauschers, nach oben hin durch den waagerechten Schenkel 37 eines gebogenen Blechteils 38 begrenzt, dessen aufrechter Schenkel 39 den Raum 4o über dem Kühler io nach innen zu abschließt. Nach außen hin wird der Raum 40 durch die Innenwand 18 des '#Värmeaustauschers, an den Stirnseiten durch Ouerwände 44 42 begrenzt.At the bottom, the chambers 34 are bounded by the upper wall 17 of the heat exchanger and at the top by the horizontal leg 37 of a curved sheet metal part 38, the upright leg 39 of which closes off the space 4o above the cooler io to the inside. To the outside, the space 40 is delimited by the inner wall 18 of the heat exchanger, and on the end faces by outer walls 44 42.

Die aus den Strahldüsen 33 austretenden Abgase saugen durch Injekto,rwirl":ung die Luft aus den Strahlkammern 34 und aus dem mit den Strahlkammern in Verbindung stehenden Raum 4o oberhalb des Kühlers io ab, so daß durch den Kühler hindurch ständig frische Luft von außen nachströmt und dadurch während des Betriebes ein ausreichender Kühlluftstrom aufrechterhalten wird.The exhaust gases emerging from the jet nozzles 33 are sucked in through the injector, swirl ": approx the air from the blasting chambers 34 and from that in communication with the blasting chambers standing space 4o above the cooler io, so that through the cooler constantly fresh air flows in from the outside and is therefore sufficient during operation Cooling air flow is maintained.

Durch die beschriebene Vereinigung der Heizvorrichtung mit der Kühlanlage entsteht eine raum- und gewichtssparende Bauweise für beide Aggregate, insbesondere dadurch, daß die Heizvorrichtung auf zwei Seiten von der Kühlanlage, auf ihrer dritten Seite von der Triebwerksverkleidung unmittelbar eingeschlossen wird, bietet sich die Möglichkeit zur Ausnutzung jeder Begrenzungswand der Heizvorrichtung für einen doppelten Zweck und damit zu einer weitgehenden Werkstoffersparnis.By combining the heating device with the cooling system as described creates a space and weight-saving design for both units, in particular in that the heating device on two sides of the cooling system, on its third Side is enclosed directly by the engine cowling, offers itself the possibility of using every boundary wall of the heating device for one dual purpose and thus to a substantial saving of material.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Heating device for airplanes, automobiles and the like d @ gl., in which the heating air in a heat exchanger through the exhaust gases of the drive motor, in particular a liquid-cooled in-line engine, is heated, the exhaust gases by means of an injector-like jet nozzle with simultaneous suction of fresh air enter the: heat exchanger, characterized by their structural union with a known device for engine cooling, in which the energy of the exhaust gases is used to promote the cooling air, in such a way that only the exhaust gases of one Cylinder of each cylinder bank can be used to heat the hot air while the exhaust gases from the other cylinders are used to convey the cooling air by means of jet nozzles.

2. Heating device according to claim i, characterized in that that of the jet nozzle sucked in by means of the exhaust gases of one cylinder of each cylinder row, the exhaust gases fresh air to be mixed in beforehand through the one on the respective engine side Engine cooler (io) is routed.

3. Heating device according to claims i and 2, characterized in that for additional: heating of the heat exchanger (14) a gasoline burner (30) is provided.

Heating device according to claim 3, characterized in that characterized in that the gasoline burner (30) in the as a jet nozzle for sucking in the Heating air formed exhaust manifold (12) is arranged.

5. Heating device according to claims i to 4., characterized in that the heating device and the Cooling system together through the outer wall (9) of the engine cowling, through one angular sheet metal part (38) and be limited by end walls (q.i, 42).

6. Heating device according to claims i to 5, characterized in that the cross section of the heat exchanger (1d) has essentially the shape of a triangle, one side of which coincides with the engine cover, while the other two sides are encompassed by the cooling system so that the boundary walls (17, 18) of the heat exchanger on these two sides simultaneously form boundary walls of the cooling system. To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications were taken into account in the grant procedure: German Patent No. 693 676; French Patent No. 670 198; U.S. Patent No. 2 1 ig qo2.