DE877512C - Fluessigkeitskuehleinrichtung fuer Brennkraftmaschinen, insbesondere in Flugzeugen - Google Patents

Description

• Flüssigkeitskühleinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Flugzeugen Der Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine mit Umlaufkühlung besteht im wesentlichen aus der Kühlstoffpumpe A, dem Kühlmantel B der Maschine, dem Vorratsbehälter C, dem Kühler D und den zugehörigen Verbindungsleitungen. Um einen stetigen Umlauf des Kühlstoffs und eine gleichmäßige Wärmeabfuhr zu sichern, ist ein Aufdampfen des Kühlmittels im Kühlmantel zu vermeiden, ein Abreißen des Kühlstroms im Saugstutzen der Pumpe muß ausgeschlossen sein, und schließlich sind etwa aus dem Kühlstoff austretende Dampf- und Gasblasen aus dem Strom abzuscheiden.
• Die erste Forderung wird bei den bisher bekannten Kühlkreisläufen dadurch erfüllt, daß die höchste auftretende Kühlstofftemperatur, d. i. die Temperatur am Kühlstoffaustritt, aus dem Kühlmantel um einige Grade, z. B. 6° C, unter der zu dem dort herrschenden Druck gehörenden Sattdampftemperatur liegt. Die zweite Bedingung ist gesichert, wenn der Druck vor der Kühlstoffpumpe um ein hinreichendes Mindestmaß, z. B. o,2 ata, höher ist als der zu der dort herrschenden Temperatur gehörende Dampfdruck. Für die Dampf-und Gasabscheidung sind Abscheider verschiedener Bauart bekannt. Sie werden so angeordnet, daß die ausgeschiedenen Dampf- und Gasblasen in den Gasraum des Vorratsbehälters geleitet werden.
• Für einen üblichen Wasserkühlkreislauf ergeben sich z. B. folgende Druck- und Temperaturwerte:

  Stelle hinter dem vor der Kühl-

  Kühlmantel stoffpumpe

  Temperatur ° C ... 70° 60°

  Druck ata ........ i o,6

  Sattdampfdruck ... o,316 0,202

  Für- diesen. Fall sind die oben geschilderten Forderungen ohne- weiteres erfüllt. Schwierigkeiten ergeben sich aber, wenn im Hinblick auf ein hohes Wärmegefalle im Kühler die Kühlstofftemperaturen sehr hoch gewählt werden müssen und wenn der Druck am Kühlstoffaustritt aus dem Kühlmantel oder derjenige ,-am, Saugstutzen der Pumpe infolge äußerer Umstände,-z. t. bei geringem Außendruck, insbesondere in großen Höhen, nicht größer oder sogar kleiner ist als der zu der Kühlstofftemperatur gehörende Dampfdruck. Sofern in diesen Fällen aus Raum- und Gewichtsgründen der erforderliche Druck im äußeren Zweig des Kühlkreislaufs statisch durch überlagerte Wassersäule nicht beigebracht werden kann, sind die oben gestellten Forderungen ohne besondere -Hilfseinrichtung nicht erfüllbar. - ' Wie die Ausführungsbeispiele der Abb. i bis 5 und die bekannte Anordnung der AbU 6 es -veranschaulichen, wird deshalb gemäß der Erfindung dem Hauptkühlkreislauf ein Nebenkreislauf mit einem Sammelbehälter C angeschlossen. Die Verbindung geschieht über ein Flüssigkeitswirbelgefäß 3 so, daß der Hauptkreislauf i die Randzone des Wirbels bildet, während der Nebenkreislauf z an den inneren Teil des Wirbels angeschlossen ist. Die Umlaufbewegung des Wassers in dem an sich bekannten Wirbelgefäß 3- wird durch die tangentiale Einmündung des Kühlittelstromes hervorgerufen, kann aber auch durch mechanische Mittel, wie von außen angetriebene Schaufelräder, erzeugt oder verstärkt werden. Die Fliehraft des im Wirbelgefäß umlaufenden Wasserringes bewirkt die erforderliche Erhöhung des Druckes im Hauptkreislauf i, während im Kein des Wirbels der geringere Dampfdruck oder derjenige Druck herrscht, der in dem mit ihm verbundenen-- Sammelbehälter C vorhanden ist.
• Um nun die verdampften Flüssigkeitsmengen aus dem Vorratsbehälter C ersetzen zu können, - muß das Wirbelgefäß 3 unterhalb des Behälters angebracht werden, so daß die Flüssigkeit dem Wirbelgefäß durch die Verbindungsleitung 4 frei zufließen kann. Das Wirbelgefäß kann zugleich als -Dampf-Luft-Abscheider dienen. Die im Wirbelkern sich sammelnden Gasblasen steigen durch die Verbindungsleitung 4 in den Sammelbehälter auf.
• Abb. a und 3 zeigen ein Wirbelgefäß im Schnitt und . in Ansicht.
• Nach Abb. 4 sind die Flüssigkeitsleitung 4 zwischen Wirbelkern und Vorratsbehälter und die Gasleitung 5 durch zweiseitiges Anzapfen des Wirbelkerns getrennt.
• Abb. 5 zeigt eine Anordnung, bei der der Vorratsbehälter C unterhalb des Kühlmittelaustritts aus dem . Kühlmantel der Maschine angeordnet -ist, wie dies aus Gründen der .Raumersparnis in Flugzeugen vielfach. der Fall zu sein pflegt. Um eine Entlüftung des . Kreislaufs an der höchsten Stelle, die hier am Kühlmittelaustritt liegt, zu ermöglichen, ist hier ein zweites 3 als Gasabscheider dienendes "Wirbelgefäß 6 angebracht, bei dem der Hauptkreislauf i in die Randzone -einmündet und aus ihr-austritt, während die. Entlüftungsleitung 5 vom Kern ausgeht. Das Wirbelgefäß 3 ist entsprechend Abb. 4 angeordnet. Eine Entlüftungsleitung kann von ihm über das Wirbel-: gefäß 6 zum Behälter C geführt, werden. Im Hauptkreislauf i sind beide Gefäße hintereinandergeschaltet. Bei - Rückenlage des Flugzeuges vertauschen die Wirbelgefäße 3 und 6 ihre Wirkungsweisen. Es können an allen Stellen, an denen Entlüftung des Kreislaufs nötig ist, derartige Wirbelgefäße angebracht werden.
• )'edes Wirbelgefäß kann mit dem ihm benachbarten Teil `,des Kühlkreislaufs, z. B. der Maschine oder dem Vorratsbehälter, zu einer baulichen Einheit verbunden werden.
• Die Abmessungen der Wirbelgefäße sind durch den _imiHauptkreislauf erforderlichen Druck bestimmt. Es sind Kühlkreisläufe bekannt, bei denen Wirbelgefäße ähnlicher Form wie die hier beschriebenen als Dampfluftabscheider verwandt werden. Jedoch liegt bei diesen Kreisläufen der Vorratsbehälter entweder im Hauptkreislauf oder im Nebenschluß mit einer Verbindung -des Flüssigkeitsraumes zum Hauptkreislauf (Abb.6) derart, daß durch diese Verbindung Kühlflüssigkeit vom Vorratsbehälter C in den Hauptkreislauf i fließen soll. Da der Druck im Vorratsbehälter C bei geringem Außendruck auf die Dauer nicht höher sein kann als der Dampfdruck der Kühlflüssigkeit bei der im Sammelbehälter herrschenden Temperatur, muß der Druck im Hauptkreislauf an der Einmündüngsstelle 7 der Zuflußleitung vom Sammelbehälter C kleiner sein als der Dampfdruck im Samxrielbehälter, damit Flüssigkeit von diesem in den Hauptkreislauf fließen kann. Diese Forderung führt aber, wie oben erwähnt, zum Abreißen des Kühlstromes am Pumpeneintritt, oder es wird infolge der Fliehkraftwirküng der Dampfluftabscheider 3 im Hauptkreislauf i ein so hoher Druck gehalten, daß vor dem Pumpeneintritt ein Druck herrscht, der höher ist als der Dampfdruck. Dann wird Kühlflüssigkeit von dieser Stelle 7 in den Vorratsbehälter C hineingedrückt. Dadurch wird die im Vorratsbehälter vorhandene Gasmenge 8 über den Dampfluftabscheider 3 in -den Hauptkreislauf i hineingeschoben.
• Der Dampfluftabscheider kann also bei dieser Anordnung seinen Zweck verfehlen.
• Das Neue gegenüber dieser Anordnung ist, wie oben ausgeführt, daß sowohl der Flüssigkeitsraum als auch der Gasraum des Vorratsbehälters mit dem unter geringem Druck stehenden Kern des Wirbelgefäßes in Verbindung steht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Flüssigkeitskühleinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere von Flugzeugen, mit einem Hauptkreislauf des Kühlmittels über Umwälzpumpe, Kühlmantel, Kühler, Pumpe und einem vor der Pumpe eingeschalteten Nebenkreislauf mit Vorratsbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter oberhalb eines oder mehrerer parallel geschalteter, in an sich bekannter Weise in den Hauptkreislauf eingeschalteter Wirbelgefäße angeordnet und an deren Kernzone angeschlossen ist. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernzone des oder der als Abscheider wirkenden Wirbelgefäße mit dem Flüssigkeitsraum und dem Dampfraum des Vorratsbehälter; (C) durch getrennte Leitungen (4, 5) verbunden sind (Abb.4). 3. Einrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an solchen Stellen des Hauptkreislaufs, an denen eine Entlüftung notwendig ist, Wirbelabscheider an sich bekannter Ausführung mit Hintereinanderschaltung der Druckzonen eingebaut sind und die Kernzone des vorgeschalteten Wirbelgefäßes (6) mit dem Dampfraum des Vorratsbehälters verbunden wird (Abb. 5). 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinandergeschalteten Wirbelgefäße (6, 3) so zum Vorratsbehälter angeordnet sind, daß seine bei gewöhnlicher Flugzeuglage als Zu- und Rückführleitungen dienenden Leitungen bei Rückenlage des Flugzeuges vertauscht sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 293 302, 305 927,-5I2 514, 640 o26; britische Patentschriften Nr. 315 007, 326 168, 218 736, 420 331, 461 227, 469 542 französische Patentschriften Nr. 794 39o, 816 359.