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Heizungseinrichtung für Fahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Heizungseinrichtung mit flüssigem Wärmeträger für Fahrzeuge, z. B.
Omnibusse, mit einer Brennkraftmaschine, deren Abgaswärme in einem Erhitzer zum Erwärmen de : fiat- sigen Wärmeträgers dient, der in einem Kreislauf zum als Heizung dienenden Wärmetauscher, von hier aus in ein hoch gelegenes Ausdehnungsgefäss und im Anschluss wieder zwecks erneuter Aufheizung zum Erhitzer geführt ist.
Bei solchen Warmwasserheizungen in Omnibussen tritt häufig die Anforderung auf, dass die Heizung in kurzer Zeit abgeschaltet werden muss, weil sich z. B. die Aussentemperxturem wahrend einer Fahrt rich geändert haben. Es ist zur Regelung einer Warmwasserheizung bereits bekannt, dass im Erhitzer AbgM- Züge so geführt sind, dass die Abgase entweder an den Wasserraumen vorbeistreichen mOtsen oder nach Öffnen von Klappen direkt in den Auspuff entweichen können. Bei dieser Regelung wird jedoch die Zirkulation des Wassers nicht unterbunden und auch das Aufheizen des Wassers nur zum Teil verhindert. Dar- über hinaus ist die Regeleinrichtung störanfällig, weil die Klappen sich direkt 1m Wege der feurigen Abgase befinden und infolgedessen einer sehr grossen Hitze ausgesetzt sind, so dass sie in kurzer Zeit verzundern und sich verformen.
Ferner kann die Einschaltung von Klappen in Auspuffleitungen sehr störende Rückwirkungen auf die Motorleitungen verursachen, insbesondere bei Motoren, die nach dem Zweitaktverfahren arbeiten.
Es ist auch schon versucht worden, die Heizleistung einer solchen Warmwasserheizung durch Drosselung zu regeln. Diese Regelung umfasste einen Hahn, mit Hilfe welchem der Flüssigkeitskreislauf vom Erhitzer aus entweder durch Heizschlangen oder durch den ebenfalls als Wärmetauscher benützten Aus- gleichbehälter geführt werden konnte. Gleichgültig ob der Flüssigkeitskreislxuf seinen Weg durch die Heizschlangen oder durch den Wärmetauscher nahm, so blieb in jedem Falle der Flüssigkeitskreislauf erhalten, so dass die Flüssigkeit im Aüsgleichbehälter in zunehmendem Masse erhitzt wurde. Nachdem gleichzeitig aber weniger Wasser zirkulierte, welches auf grössere Temperaturen gebracht wurde, ergab sich nahezu die gleiche Heizleistung als bei der Führung des Wassers durch die Heizschlangen.
Ausserdem kam dabei das Wasser im Ausgleichbehälter allmählich zum Kochen, d. h. zu einem ständigen Verdampfen der Heizflüssigkeit und somit zu unerwünschten Drücken in der FlüMigkeitsleitung bzw. zu einem ständigen Abblasen des Heizflüssigkeitsdampfes, so dass die Heizflüssigkeit verloren ging.
Gemäss der Erfindung werden diese Schwierigkeiten in der Weise überwunden, dass zur Abschaltung der Heizung vor und hinter dem Erhitzer je ein Sperrorgan in den Kreislauf eingeschaltet ist und zwischen den Sperrorganen eine mit dem Erhitzer In Verbindung stehende Kondensationsleitung zum Ausdehnungsgefäss geführt ist. Soll also die Heizung abgeschaltet werden, so schliessen die Sperrorgane Ein-und Ausgang des Erhitzers ab. Das nunmehr an der Zirkulation gehinderte Wasser Im Erhitzer verdampft und entweicht durch die Kondensationsleitung in den hochgelegenen Ausdehnungsbehälter, wo der Dampf wieder kondensiert, so dass von der Flüssigkeit durch die Abschaltung nichts verloren geht.
Ausserdem er- gibt sich auch keine unzulässige Druckerhöhung im hochgelegenen Ausdehnungsgefäss und auch keine dauernde Aufheizung des in diesem Gefäss befindlichen Wassers, weil im Erhitzer nach kurzer Zeit sich keine Flüssigkeit mehr befindet.
Das vor dem Erhitzer angeordnete Sperrorgan kann gemäss der Erfindung als ein von Hand zu betätigender Hahn und das andere Sperrorgan als ein federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet sein.
Ferner ist es günstig, wenn zwischen dem Erhitzer und dem davor angeordneten Sperrorgan eine Pumpe eingebaut und das Sperrorgan als Zweiweg-Hahn ausgebildet ist, der in der das Zirkulieren der Flüs-
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sigkeit zulassenden Offenstellung die zum Ausdehnungsgefäss führende Kondensationsleitung unterbricht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt Fig. 1 den Erhit- zer im Schnitt und Fig. 2 eine schematische Übersicht der Heizungseinrichtung und des Flüssigkeitskreis- laufs.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist der Motor 1 kurze, mit einem Flansch versehene Auslassstutzen 2 auf, welche mit den Auslasskanälen des Zylinders jeweils direkt In Verbindung stehen. An den Auspuff- stutzen 2 ist mittels kurzer Flanschstutzen 3 ein Auspuffsammelrohr 4 angeflanscht (Fig. 1), in welchem ein Rippenrohr 5 angeordnet ist, durch welches die Heizflüssigkeit strömt. Die Sammelleitung 4 ist im
Durchmesser grösser gehalten als die üblichen Auspuffsammelleitungen, damit durch die Anordnung des Rippenrohres 5 in der Auspuffsammelleitung 4 keine unzulässige Drosselung der Abgase erfolgt.
Wie aus
Fig. l ersichtlich, verläuft das Rippenrohr 5 parallel zur Hauptachse des Motors 1, so dass die heissen Aus- puffgase zunächst senkrecht auf das Rippenrohr 5 aufprallen, das durch die Rippen 5'noch verstärkt wird.
Die Auspuffgase geben somit im Kreuzstromverfahren ihre Wärme an die im Rippenrohr 5 stromende Flüs- sigkeit ab und gelangen dann in das in üblicher Weise an die Auspuffsammelleitung 4 angeflanschte Aus- puffrohr 7. Das Rippenrohr 5 weist an einem Ende einen Krümmer 8 auf, der das Auspuffrohr 7 durch- setzt.
Das Rippenrohr 5 kann aus irgendeinem geeigneten, hitzebeständigen Material, z. B. Stahl, oder auch aus keramischem Werkstoff gefertigt sein.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, strömt dem Rippenrohr 5 die Heizflüssigkeit aus einem Hochbehälter 9 zu, der über Leitungen 10a bzw. l0b mit dem Rippenrohr 5 In Verbindung steht. Zwischen der Leitung 10a und der Leitung 10b ist eine Flüssigkeitspumpe 11 eingeschaltet, welche die Flüssigkeit in der durch Pfeil angegebenen Richtung umwälzt. In der Leitung 10a ist ein Zweiweg-Hahn 12 angeordnet, der mittels eines Handhebels 13 (strichpunktiert gezeichnet) betätigt werden kann. Von der Leitung 10b zweigt eine
Kondensleitung 14 ab, die in den Hochbehälter 9 mündet und durch den Zweiweg-Hahn 12 unterbrochen i werden kann.
Zwischen dem Rippenrohr 5 und dem im Fahrgastraum angeordneten Wärmetauscher 15 ist in einer
Leitung 16 ein federbelastetes Ventil 17 angeordnet. Der Wärmetauscher 15 steht über eine Leitung 18 mit dem Hochbehälter in Verbindung.
In Fig. 2 ist die Auspuffheizung in Betrieb dargestellt. Der Zweiweg-Hahn 12 befindet sich in Offen- stellung, so dass die Pumpe 11 die Heizflüssigkeit vom Hochbehälter 9 ansaugen und in Pfeilrichtung weiterbefördern kann. Die Heizflüssigkeit strömt somit durch das Rippenrohr 5, wird dort durch die Aus- puffgase aufgeheizt und gelangt über das durch den Druck der Flüssigkeit sich öffnende Ventil 17 und die
Leitung 16 in den Wärmetauscher 15, wo sie ihre Wärme der im Innern des Fahrgastraumes zirkulierenden
Luft abgibt. Vom Wärmetauscher 15 aus gelangt die Flüssigkeit über das Rohr 18 wieder in den Hochbe- hälter 9.
Soll die Heizung ausgeschaltet werden, so wird der Hebel 13 um 900 geschwenkt, so dass der Zwei- weg-Hahn nunmehr die Leitung 10a unterbricht und die Kondensleitung 14 öffnet. Damit ist die Zirkula- tion des Heizwassers unterbrochen und das Ventil 17 schliesst sich infolge der Federkraft, so dass die Ver- bindung zwischen dem Rippenrohr 5 und dem Wärmetauscher 15 unterbrochen ist. Die im Rippenrohr 5 und in der Leitung lOb noch vorhandene Flüssigkeit verdampft, wobei der Dampf durch die Kondenslei- tung 14 zum Hochbehälter 9 abzieht und dort kondensiert. Die in der Leitung 16 bzw. 18 und dem Wär- metauscher 15 verbleibende warme Flüssigkeit kühlt ab, so dass keine weitere Heizung des Fahrgastrau- mes mehr erfolgt. Es ist jedoch auch möglich, z.
B. durch Einbau einer Pumpe in die Leitung 18 die Heizflüssigkeit aus dem Wärmetauscher 15 herauszupumpen und in den Hochbehälter zu befördern, so dass die Heizwirkung des Wärmetauschers augenblicklich unterbrochen werden kann.
Es hat sich innerhalb der langandauernde Erprobungen gezeigt, dass das Rippenrohr die Wärmebela- stung durch die Auspuffgase selbst dann aushält, wenn im Rippenrohr keine Flüssigkeit mehr vorhanden ist.
Als Heizflüssigkeit kann wie üblich Wasser gebraucht werden. Nachdem die Heizflüssigkeit jedoch in einem geschlossenen Kreislauf umgewälzt wird und Verluste dabei ausgeschlossen sind, können z. B. auch andere Heizflüssigkeiten wie z. B. Glyzerin verwendet werden, mit welchem das Verkoken des Wärmetauschers 15 durch Erhöhung der Temperatur verhindert werden kann.
Die Ausbildung der Sammelleitung 4 kann auf mannigfache Art und Weise erfolgen. Wesentlich ist dabei nur, dass ein genügend grosser Querschnitt für die Ableitung der Auspuffgase vorhanden ist.
Soweit es sich bei der Brennkraftmaschine um eine schlitzgesteuerte Zweitakt-Maschine handelt, kann die Auspuffsammelleitung einen etwa rechteckigen oder ovalen Querschnitt erhalten, wobei das
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Rippenrohr 5 in der Nähe der Flanschstutzen 3 angeordnet ist, so dass in Strömungsrichtung der Abgase gesehen hinter dem Rippenrohr ein freier Kanal vorhanden ist, an welchen sich das Auspuffrohr 7 anschliessen kann, so dass eine bei schlitzgesteuerten Zweitakt-Motoren sich unter Umständen schädlich auswirkende Drosselung der Auspuffgase vermieden ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Heizungseinrichtung mit flüssigem Wärmeträger für Fahrzeuge, z. B. Omnibusse, mit einer Brennkraftmaschine, deren Abgaswärme in einem Erhitzer zum Erwärmen des flüssigen Wärmeträgers dient, der in einem Kreislauf zum als Heizung dienenden Wärmetauscher, von hier aus in ein hochgelegenes Ausdehnungsgefäss und im Anschluss wieder zwecks erneuter Aufheizung zum Erhitzer geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abschaltung der Heizung vor und hinter dem Erhitzer (4) je ein Sperrorgan (12 und 17) in den Kreislauf eingeschaltet ist und zwischen den Sperrorganen eine mit dem Erhitzer (4) in Verbindung stehende Kondensationsleitung (14) zum Ausdehnungsgefäss (9) geführt ist.