Verdampfungskühleinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere
für Flugmotoren Die Erfindung betrifft eine«-eitere Ausgestaltung und Verbesserung
einer Verdampfungskühleinrichtung für Flugmotoren, welche aus einem Fliehkraftd'ampfabscheider
an der Austrittsstelle des überhit7ten, Kühl-mittel-s aus dem Kühlmantel, einem
Kondensator und einer Kreislaufpumpe an d -er Einmündung der Kühlmittelleitung in
den Kühlmantel der Brennkraftmaschine besteht. Der Damp.fauslaß aus dem Dampfabscheider
mündet in einen vom Kondensator unabhängig angeordneten., eine größere Menge Kühlmittel
enthaltenden Vorratsbehälter ein, aus dem die K.ühlflüs,sigkeit durch eine Leitung
mit einer zusätzlichen Förderpumpe in den Sangstutzen der, Kreislaufpumpe geführt
wird. Die Erfindung bezweckt, die obengenannte Einrichtung auch als Preßwasserkühleinrichtung
zu verwenden. Dabei geht sie von nachstehenden Erwägungen aus: Das normale Preßwasserkühlsvstem,
dessen erhöhtes Temperaturniveau bei verkleinextern Kühler, durch eine entsprechende
Druckhaltung am Vorratsbehälter, z. B. durch ein Druckausgleichventil, ermöglicht
wird, ist dann ungeeignet, wenn der Kühler hei stehendem Flugzeug oder z. B. beim
Kettenstart nur wenig oder überhaupt nicht vom Luftschraubenwind oder Fahrwind beaufsch,lagt
wird. In diesem Falle wird also eine Kühlung ohne Kühler, d. h. eine; Verdampfungskühilung
verlangt.
Durch die Erfindung soll also eine 1iühlvorrichtung geschaffen
werden, die stufenlos von der Verdampfungskühlung über die Preßwasserkühlung in
iNTiederdruckkühlung überleitet, und umgekehrt, also jeden beliebigen Betriebszustand
beherrscht bei allgemein niedrigen; Drücken im Kühler und Vorratsbehälter und mäßigen:
Drücken im Zylinder. Beim allmählichen Übergang von .der Preßwasse,rkühlung in die
Verdampfungs.kühlung entsprechend einer fortschreitenden Verminderung der Kühlwirkung,
z. B. infolge Abnahme der Kühlerb eau.fschlagung, streben Druck und Temperatur schließlich
einem Beharrungszustand zu, der nicht wesentlich über demjenigen der reinen Preßwasserkühlung
liegt. Zur Aufrechterhaltung dieses Beharrungszustandes dient nach der Erfindung
neben der Wahl entsprechender Leitungsquerschnitte ein Regeilventi.l im Kühlmittelvorratsbehälter,
dessen Schließdruck bei allen Öffnungsstellungen konstant bleibt. Außerdem ist die
vom Boden des Küh,lmi-ttelvorratsbehäfters abzweigende, frisches Kühlmittel führende
Leitung unter Umgehung des Hauptkreislaufküh.lers hinter der Zusatzpumpe an den
Saugkrümmer der Hauptkreislaufpumpe unmittelbar anigeschlossen.Evaporative cooling device for internal combustion engines, in particular
for aircraft engines The invention relates to a further embodiment and improvement
an evaporative cooling device for aircraft engines, which consists of a centrifugal vapor separator
at the exit point of the overheated coolant from the cooling jacket, a
Condenser and a circulation pump at the junction of the coolant line in
consists of the cooling jacket of the internal combustion engine. The steam outlet from the steam separator
flows into a., arranged independently of the condenser., a larger amount of coolant
Containing reservoir, from which the K.ühlflüs, sigkeit through a line
with an additional feed pump in the singing port of the, circulation pump
will. The invention aims to use the above-mentioned device as a press water cooling device
to use. It is based on the following considerations: The normal press water cooling system,
its increased temperature level in the case of an external cooler, by means of a corresponding one
Pressure maintenance on the storage tank, z. B. by a pressure equalization valve made possible
is unsuitable if the cooler is hot aircraft or z. B. at
Chain start only slightly or not at all from the propeller wind or the driving wind
will. In this case, cooling without a cooler, i. H. one; Evaporative cooling
required.
The invention is therefore intended to create a cooling device
which can be steplessly switched from evaporative cooling to press water cooling in
iNlow pressure cooling is transferred, and vice versa, i.e. any operating state
dominated at generally low; Pressures in the cooler and storage tank and moderate:
Pressing in the cylinder. With the gradual transition from the press water cooling to the
Evaporative cooling corresponding to a progressive reduction in the cooling effect,
z. B. as a result of a decrease in the cooler eau.fschlagung, pressure and temperature ultimately strive
a steady state that is not significantly above that of pure press water cooling
lies. To maintain this steady state is used according to the invention
In addition to the selection of the appropriate line cross-sections, a control valve in the coolant reservoir,
whose closing pressure remains constant in all opening positions. Besides, the
Fresh coolant branching off from the bottom of the coolant storage tank
Line bypassing the main circuit cooler behind the additional pump to the
The suction elbow of the main circuit pump is directly connected.
In der, Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel schematisch
dargestellt. An den Kühlmantesl 2 des Motors i ist der Hauptkreislauf 13 angeschlossen.
In diesem liegt ein Fliehkraftdämpfabscheider 7 und dahinter ein Kühler 12. Die
Hauptförderpumpe, die den Umlauf des. Kühlmittels im. Hauptkreislauf aufrechterhält,
ist mit q. bezeichnet. 7a bezeichnet eine Entlüftungsleitung, die von der höchsten
Stelle des Moto@rlcühlmantels 2 nach dem Eintrittsstutzen des Dampfabscheiders 7
führt. io bezeichnet einen Küh-Imitelvorratsbehälter, der teilweise mit Kühlflüssigkeit
gefüllt ist. Der Raum ioa über dein Flüssigkeitsspiegel ist durch eine; Leitung
16 mit ,dem Dampfabzugsstutzen 7b des Dampfabscheiders. verbunden. Weiterhin ist
der Vorratsbehälter io durch eine vom Boden desselben wegführende Leitung i i an.
eine Hilfspumpe 9 angeschlossen, deren Druckstutzen 14 in dien Saugkrümmer 15 der
HauptpumPe q einmündest. Gemäß der Erfindung befindet sich an dem Vorratsbehälter
io ein Überdruckventil 28 mit konstantem Schließdruck für alle Öffnungs.steflen.
Die Austrittsleitung 18 des Überdruckventils führt entweder ins Freiie oder ist
an einen Kondensator i9 angeschlossen., vom. welchem das Kondensat über eine weitere
mit einer Pumpe 2i versehene Leitung 2o in den Vorratsbehälter io zurückgeführt
wird. Der im Raum ioa stehende Dampf kann, auch Heizzwecken: nutzbar gemacht werden.
Bei dem gewähltere Ausführungsbeispiel wird er z. B. einem Heizrohr 22 zugeführt,
das in der Nase eines Flugzeugtragflügels 25 angeordnet ist. An der Einmündung des
Heizrohres 22 in den Vorratsbehälter io ist ebenfalls ein Ventil 29 vorgesehen.
Am Regelventil 28 ist außerdem eine barometrische Ausgleichvorrichtung 31o; angeordnet,
die dafür sorgt, daß die Druckverhältnisse am Ventil 28 bei jeder Flughöhe die gleichen
bleiben.. Die Wirkungsweises der geschilderten Einrichtung ist folgende: Der Hauptkreislauf
strömt, von der Hauptpumpe q. ausgehend, durch den Kühlmantel 2 des Zylinderblockes,
von hier aus durch den Dampfabscheider 7 in den; Kühler 12 und von diesem zurück
in die Hauptleitung. Der Fliehkraftdampfabschei:der 7 ist derart gebaut, daß das
Kühlmittel mit größerer Geschwindigkeit eingeführt wird, und nach erfolgter Dampfabscheidung
unter einem solchen Druck wieder austritt, daß ein ausreichender Druck vor der Hauptpumpe
aufrechterhalten bleibt, der mit Sicherheit über dem Siededruck des. Kühlmittels.
liegt, so daß im Saugstutzen: der Hauptpumpe keine Verdampfung des. Kühlmittels
eintritt. Außerdem wird durch den besseren hydraulischen Wirkungsgrad des Dampfa:bscheiders
7 eine besonders sichere, Dampfabscheidung auch beim Anfall größerer Dampfmengen;
erzielt und schließlich eine größere, Un, empfindlichkeit des Kühlkreislaufes gegenüber
äußeren dynamischem Kräften jederzeit gewährleistet.In the drawing, the invention is schematic in one embodiment
shown. The main circuit 13 is connected to the cooling jacket 2 of the motor i.
In this is a centrifugal damper 7 and behind it a cooler 12. Die
Main feed pump, which circulates the coolant in the. Maintains the main cycle,
is with q. designated. 7a denotes a vent line, that of the highest
Place of the Moto @ rlcühlmantels 2 after the inlet connection of the steam separator 7
leads. io denotes a Küh-Imitel reservoir, which is partially filled with cooling liquid
is filled. The space ioa above your liquid level is by one; management
16 with, the steam extraction nozzle 7b of the steam separator. tied together. Furthermore is
the reservoir io through a line i i leading away from the bottom thereof.
an auxiliary pump 9 connected, the pressure port 14 in the intake manifold 15 of the
Main pump q converge. According to the invention is located on the storage container
io a pressure relief valve 28 with constant closing pressure for all opening stages.
The outlet line 18 of the pressure relief valve either leads into the open or is
connected to a capacitor i9., from. which the condensate over another
with a pump 2i provided line 2o returned to the reservoir io
will. The steam in the room can also be used for heating purposes.
In the chosen embodiment he is z. B. fed to a heating pipe 22,
which is arranged in the nose of an aircraft wing 25. At the confluence of the
Heating pipe 22 in the storage container io a valve 29 is also provided.
A barometric compensation device 31o; arranged,
which ensures that the pressure conditions at valve 28 are the same at every flight altitude
remain .. The mode of operation of the device described is as follows: The main circuit
flows from the main pump q. starting through the cooling jacket 2 of the cylinder block,
from here through the steam separator 7 into the; Cooler 12 and back from this one
in the main line. The centrifugal steam separator: the 7 is built in such a way that the
Coolant is introduced at greater speed, and after vapor deposition has taken place
exits again under such a pressure that there is sufficient pressure in front of the main pump
is maintained, which is certainly above the boiling pressure of the coolant.
so that in the suction port: the main pump no evaporation of the coolant
entry. In addition, the better hydraulic efficiency of the steam separator
7 a particularly reliable vapor separation even when large amounts of vapor occur;
achieved and finally a greater, insensitivity of the cooling circuit to
external dynamic forces guaranteed at all times.
Der Nebenkreislauf wird zwangsläufig durch die Zusatzpumpe 9 aufrechterhalten.
Die Zusatzpumpe wird durch eine verlängerte Welle der Hauptpumpe ¢ angetrieben:.
Die Zusatzpumpe saugt aus dem Vorratsbehälter io frisches Kühlmittel an und fördert
es. durch die Leitung 14 vor die Hauptpumpe. Der im Raum ioa vorhandene Dampfdruck
sorgt dafür, daß das Kühlmittel durch die Leitung i i der Zusatzpumpe zugetrieben
wird. Es sorgen also sowohl der Druck im Raum ioa als auch die Zusatzpumpe g dafür,
daß das durch den Verdampfungsprozeß verlo:rengegangene Kühlmittel stetig ersetzt
wird. Das überschüssige Kühlrnitteil wird aus denn Kern des Verdampfers 7 über die
Leitung 16 nach dem Vorratsbehälter io abgeführt, im Falle einer Veridampfungswirkung
zusammen mit dem aus dem Stutzen 7b austretenden Dampf.The secondary circuit is inevitably maintained by the additional pump 9.
The auxiliary pump is driven by an extended shaft of the main pump ¢ :.
The additional pump draws in fresh coolant from the reservoir and delivers it
it. through line 14 upstream of the main pump. The vapor pressure present in space ioa
ensures that the coolant is driven to the auxiliary pump through line i i
will. So both the pressure in the room ioa and the additional pump g ensure that
that the coolant lost through the evaporation process is constantly being replaced
will. The excess Kühlrnitteil is because the core of the evaporator 7 on the
Line 16 discharged after the reservoir io, in the case of an evaporation effect
together with the steam emerging from the nozzle 7b.
Das Ventil 2,8 im Vorratsbehälter io dient als Druckhalterventi:l,
dessen Federspannung das Druck- und Temperaturniveau des Kühlmittelsystems bestimmt,
ins Wechselwirkung mit d'er wirksamen; Kühlerfläche. Die Querschnitte deis. Ventils
sind so bemessen, daß auch bei reiner Dampfheißkühlung und Vollast der anfallende
Dampf ohne nennenswerte zusätzlicher Druckerhöhung abströmen kann. Zu diesem Zweck
wird eine Ventilfeder verwendet, deren Spannung für jede Ventilstellung möglichst
konstant bleibt. Gleichzeitig soll die Federcharakteristik sehr flach verlaufen,
also die Feder möglichst weich sein.The valve 2.8 in the reservoir io serves as a pressurizer valve: l,
whose spring tension determines the pressure and temperature level of the coolant system,
in interaction with d'er effective; Radiator surface. The cross-sections deis. Valve
are dimensioned in such a way that even with pure steam cooling and full load the accruing
Steam can flow off without significant additional pressure increase. To this end
a valve spring is used, its tension for each valve position as possible
remains constant. At the same time, the spring characteristic should be very flat,
so the spring should be as soft as possible.
Diel Wirkungsweise des Kondens.ato,rs i9 mit seiner Rückführpumpe
21 und; die Wirkung des Heizrohres 22 ergibt :sich ohne weiteres. Die durch eine
Schraubkappe abgeschlossene Öffnung 31 im Vorratsbehälter io dient zum Nachfüllen
vonKühlmittel.The mode of operation of the condenser, rs i9 with its return pump
21 and; the effect of the heating pipe 22 results: easily. The through a
Screw cap closed opening 31 in the reservoir io is used for refilling
of coolant.