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Brennkraftmaschine, insbesondere Flugmotor Die Erfindung bezieht sich
auf eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Flugmotor, mit in mehreren Reihen
V-förmig zueinander angeordneten Zylindern und einem, in Flugrichtung gesehen, hinter
den Arbeitszylindern angeordneten Ladegebläse, dessen Druckleitung in dem Winkel
zwischen zwei benachbarten Zylinderreihen liegt.
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Es ist z. B. eine Brennkraftmaschine mit Ladegebläse in der obengenannten
Anordnung bekannt, die praktisch auf den selten vorkommenden Fall des Druckschraubenantriebs
beschränkt ist. Bei dieser Anordnung ergibt sich zwar ein geradlinig entgegengesetzt
zur Flugrichtung erfolgender Lufteintritt in das Gebläse; der Austrittsstutzen des
Gebläses ist aber mehrfach gekrümmt. Wollte man diese Anordnung auch bei Zugschraubenantrieb
verwenden, so müßte die Ladeluft auch noch auf der Einlaßseite des Gebläses um i8o°
umgelenkt werden.
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Bei einer anderen bekanntgewordenen Brennkraftmaschine zum Antrieb
von Flugzeugen ist der Lader zwar oberhalb der Kurbelwelle der Maschine angeordnet,
so daß das Triebwerk an sich auch für Zugschraubenantrieb benutzbar ist. Eine strömungsgünstige
Verkleidung des unmittelbar hinter der Luftschraube weit nach oben über die Umrisse
der Brennkraftmaschine hinausragenden Ladegebläses wäre aber erst nach einer Drehung
der Brennkraftmaschine und des Gebläses um i8o° möglich. Dabei müßte außer dem ungünstigen
Verlauf der Gebläsedruckleitung auch noch eine viel Raum beanspruchende und Verluste
verursachende Umlenkung der Ladeluft am Gebläseeinlaß um i8o° in Kauf genommen werden.
Ferner
ist -eine mit Ladegebläse versehene Brennkraftmaschine zum Antrieb von Flugzeugen
bekannt, welche die Anordnung von Zwischenkühlern zwischen zwei Verdichterstufen
zeigt. Die Zwischenkühler liegen jedoch unterhalb der Brennkraftmaschine zwischen
Turbogebläsen und einem mechanisch angetriebenen Verdichter. Auch in diesem Falle
sind auf dem Wege von und nach den einzelnen Verdichtern scharfe Umlenkungen des
Luftstromes bis zu i8o° erforderlich. Außerdem wird der von der Triebwerksverkleidung
abzudeckende Raucri vergrößert und damit auch der Luftwiderstand des Flugzeugs erhöht.
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Gegenüber diesen bekannten Anordnungen des Ladegebläses werden durch
die Erfindung besonders günstige Verhältnisse für den Einbau und Antrieb des Ladegebläses
und für die Führung und Kühlung der Ladeluft geschaffen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
daß bei Verdichtung der Luft in mehreren Stufen das hinter den Arbeitszylindern
angeordnete Radialgebläse als Hochdruckstufe dient, dem ein zweites, vor den Arbeitszylindern
angeordnetes und als Niederdruckstufe dienendes Radial- oder Axialgebläse so vorgeschaltet
ist, daß dessen Druckleitung unmittelbar und ohne zusätzliche Krümmung in die Saugleitung-der
Hochdruckstufe einmündet, wobei diese Saugleitung als Diffusor für die Niederdruckstufe
ausgebildet ist.
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Bei einer Brennkraftmaschine mit einem zwischen dem Hochdruck- und
dem Niederdruckgebläse angeprdneten Zwischenkühler erfolgt in vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung die Führung der Ladeluft innerhalb des Zwischenkühlers geradlinig
in der Verlängerung der Verbindungsleitung zwischen dem Niederdruck- und dem Hochdruckgebläse.
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Die Vorteile der Erfindung kommen besonders bei Doppelmotoren und
ähnlichen Triebwerken zur Geltung, bei denen mehrere V-förmig zueinander geneigte
Zylinderreihen mit je einer Kurbelwelle in symmetrischer Anordnung durch ein gemeinsames
Kurbelgehäuse verbunden sind und auf eine gemeinsame Luftschraube arbeiten. Die
Erfindung ist daher in der Zeichnung an einem solchen Antrieb veranschaulicht. Doch
ist die Erfindung ebensogut und-mit gleichartigem Vorteil auch bei Maschinen finit
nur zwei in V-Form zueinander angeordneten Zylinderreihen anwendbar..
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.In der Zeichnung zeigt Äbb. r .ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
in- der linken Hälfte in Vorderansicht, in der rechten Hälfte in Rückansicht, Abb.
2 und 3 das gleiche-Ausführungsbeispiel in .der Seitenansicht und in der Draufsicht,
wobei in Abb. 3 nur die,-rechte der beiden symmetrischen Hälften der Brerinkraftmaschine
dargestellt ist, die . Abb. q. bis 6 zeigen eine weitere Ausführungform der- Erfindung
in derselben Darstellungsweise.
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.In beiden Ausführungsbeispielen sind je zwei V-förmig zueinander
gestellte Zylinderreihen i o, ii bzw. i2, 13 mit. je- einer -Kurbelwelle durch ein
gemeinsames Kurbelgehäuse i-q. -zu .einer Brennkraftmaschine vereinigt, die
auf einer Luftschraubenwelle 15 arbeitet. Die Flugrichtung ist durch die Pfeile
16 angedeutet. Je zwei benachbarte Zylinderreihen haben eine gemeinsame Einlaßleitung
17 bzw. 18 und die beiden mittleren Zylinderreihen 11, 13 auch eine gemeinsame
Auslaßleitung i9, während die beiden äußeren Zylinderreihen io, 12 je eine besondere
Auslaßleitung 2o bzw. 2i aufweisen.
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Den Einlaßleitungen 17, 18 wird die Verbrennungsluft bzw. das Kraftstoff-Luft-Gemisch
durch je ein Schleudergebläse z2 in vorverdichtetem Zustande zugeführt. Jedes der
beiden Gebläse 22 wird durch ein einfaches Stirnrädervorgelege 23 von der zugehörigen
.Kurbelwelle aus angetrieben, doch kann der Antrieb jedes Gebläses ebensogut auch
auf anderem Wege, beispielsweise durch eine Abgasturbine, erfolgen, die gleichachsig
mit dem betreffenden Gebläse hinter diesem angeordnet und unmittelbar mit ihm gekuppelt
ist.
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Beide Gebläse 22 sind hinter den Zylindern der Brennkraftmaschine
in solcher Höhe angeordnet, daß ihr Saugstutzen 24 in den Winkel zwischen zwei benachbarten,
V-förmig zueinander gestellten Zylinderreihen io, ii bzw. 12, 13 zu liegen kommt,
so daß die Saugleitung 25 ebenfalls in diesem Winkel angeordnet werden kann und
im wesentlichen geradlinig und in Flugrichtung liegend zwischen den Zylinderreihen
nach vorn bis zu einer CSffnung am vorderen Ende der Triebwerksverkleidung verläuft.
Die unter dem Staudruck des Flugwindes stehende Außenluft strömt infolgedessen dem
Gebläse ohne jede Drosselung durch Umlenkungen u. dgl. zu, wodurch die Wirkung des
Gebläses wesentlich unterstützt wird.
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Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen erfolgt die Verdichtung der
Ladeluft in zwei voneinander getrennten Druckstufen. - Zwischen den beiden Druckstufen
wird eine Zwischenkühlung der vorverdichteten Luft vorgenommen.
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In dem Beispiel der Abb. i bis 3 steht die Saugleitung 25 des Gebläses
22 mit dem Druckstuzen 26 eines zweiten, vor den Arbeitszvlindern angeordneten Schleudergebläses
27 in Verbindung. Dieses Gebläse wird von der zugehörigen Kurbelwelle aus durch
ein Kegelradvorgelege 28 angetrieben und erhält die _Außenluft..unter. Staudruck
durch einen Rohrkrümmer. 29 zugeführt, -wobei .durch entsprechende Ausbildung des
Krümmers für eine möglichst weiche, widerstandsarme Umlenkung des Luftstromes Sorge
getragen ist. Außerdem ist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen dem Niederdruckgebläse
27 und dem Hochdruckgebläse 22 ein Zwischenkühler 3o eingeschaltet. Dieser besteht-
aus einem äußeren Kühlmantel 31, dem bei 32 Kühlflüssigkeit zugeführt wird, die
nach dem Durchströmen des -Kühlers bei 33 wieder abfließt. Im Innern des Kühlmantels
umspült die .Flüssigkeit eine Anzahl dünnwandiger Rohre 3q., die in Querwände 35,
36 des Kühlmantels eingesetzt sind und zur Aufnahme der im Gebläse 27 vorverdichteten
Luft dienen, um diese vor ihrem Eintritt in die Hochdruckstufe zu kühlen. Der Zwischenkühler
30 paßt sich in seinem Querschnitt (vgl. Abb. i) vollständig
dem
freien Raum zwischen den Zylinderreihen und den Einlaßstutzen 37 der einzelnen Zylinder
an. Dadurch ist dieser Raum in vorteilhafter Weise ausgenutzt, so daß für die Unterbringung
des Zwischenkühlers kein zusätzlicher Raum in Anspruch genommen wird. Gleichzeitig
wird jede Umlenkung der vorverdichteten Luft auf ihrem Wege von der Niederdruck-
zur Hochdruckstufe vermieden.
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Die in den Abb. 4 bis 6 dargestellte Ausführungsform unterscheidet
sich von der vorhergehenden dadurch, daß als Niederdruckgebläse ein Axial-(Schrauben-)
Gebläse vorgesehen ist und die Kühlung der Ladeluft erst in einem hinter der Hochdruckstufe
angeordneten Endkühler erfolgt.
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Die Anordnung und Ausbildung des Hochdruckgebläses 22 ist genau die
gleiche wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Vor den Arbeitszylindern
ist jedoch auf jeder Motorseite ein Schraubengebläse 38 gleichachsig mit dem Schleudergebläse
2.2 angeordnet. Der Druckstutzen 39 des Schraubengebläses ist wieder durch eine
geradlinig im Winkel zwischen den Zylinderreihen i o, i i bzw. 12, 13 verlaufende
Rohrleitung 25 mit dem Saugstutzen 24 des Schleudergebläses verbunden. Der Antrieb
des Schraubengebläses erfolgt unmittelbar durch eine in dem Rohr 25 geführte Verlängerung
4o der Läuferwelle des Gebläses 22. Er kann aber auch auf jede andere geeignete
Weise erfolgen. Die Außenluft wird dem Schraubengebläse durch den bei 41 an der
' Außenfläche der Triebwerksverkleidung 42 mündenden Saugstutzen 43 unter dem vollen
dort herrschenden ,Staudruck zugeführt. Die Verwendung des Axialgebläses an dieser
Stelle hat vor allem den Vorteil, daß die zu verdichtende Luft auf dem Wege zum
und durch das Gebläse keinerlei nennenswerte Umlenkung erfährt.
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Der hinter dem Hochdruckgebläse 22 angeordnete Endkühler 44 ist als
Flächenkühler ausgebildet und auf jeder Motorseite oberhalb des Winkels zwischen
den Zvlinderreihen i o, ii bzw. 122, 13 in dem Raum angeordnet, der sich
zwischen den Zylinderköpfen 45, 46 und der Triebwerksverkleidung 42 erstreckt. In
der Seitenansicht der Abb. 5 sind der auf der linken Seite des Motors befindliche,
dem Beschauer zunächst liegende Flächenkühler und die beiden mittleren Zylinderreihen
weggeschnitten, um die dahinterliegenden Teile besser sichtbar zu machen. ,Man sieht
in der Abb. 5 infolgedessen in den offenen Druckstutzen 47 des linken Hochdruckgebläses
hinein.
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Aus dem Druckstutzen 47 gelangt die verdichtete Luft auf kürzestem
Wege in den Flächenkühler 44 hinein. Im Innern des Kühlers ist eine Anzahl von Leitwänden
48 angeordnet, durch welche die Ladeluft mehrfach umgelenkt wird, bevor sie aus
dem Sammelrohr 49 in die Einlaßstutzen 37 der einzelnen Zylinder übertritt. Die
Außenwand So des Flächenkühlers steht unmittelbar unter der kühlenden Wirkung des
Flugwindes bzw. des Luftschraubenstrahles, und auch die Leitwände 48 für die Verbrennungsluft
geben ihre Wärme durch Weiterleiten in die Außenwand 5o unmittelbar an die Außenluft
ab. Zur Verbesserung der Kühlwirkung kann die Außenwand So des Kühlers aus Wellblech
hergestellt und die Innenwand 51 durch Strahlbleche oder -andere Isoliermittel gegen
die Aufnahme strahlender Wärme von den heißen Teilen des Motors her geschützt werden.
Gegebenenfalls kann durch Anbringen von .Öffnungen in der Triebwerksverkleidung
42 auch ein Strom äußerer Luft zur Kühlung der Innenwand 5 1 zwischen dieser
und den Zylinderköpfen 45, 46 hindurchgeleitet werden. Durch die Anordnung und Ausbildung
des Endkühlers in der beschriebenen Weise ergeben sich also eine ganze Reihe von
Vorteilen hinsichtlich der Führung und Kühlung der in den Gebläsen verdichteten
Verbrennungsluft. Die den Endkühler 44 betreffenden Einzelheiten sind jedoch nicht
Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Im Bedarfsfalle kann der oben beschriebene
Zwischenkühler auch bei der Ausführungsform der Abb.4 bis 6 zwischen dem Niederdruck-
und dem Hochdruckgebläse zusätzlich angebracht werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in ihrer Anwendung auf einer Maschine
mit stehenden Zylindern dargestellt. Es leuchtet ohne weiteres ein, daß der Anwendungsbereich
der Erfindung nicht auf diese Motorengattung beschränkt ist, sondern daß die Erfindung
mit gleichen Vorteilen auch auf Motoren mit hängenden oder mit liegenden Zylindern
angewendet werden kann.