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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine Brennkraftmaschine der eingangsgenannten Art ist z. B. aus
DE 2 424 358 A bekannt. Die in diesem Dokument beschriebene Brennkraftmaschine hat ein Kurbelgehäuse, das eine Außenwand aufweist, die einen mit einem Betriebsfluid (z. B. Motoröl) zu befüllenden Innenraum des Kurbelgehäuses begrenzt und in der wenigstens eine Durchgangsöffnung vorgesehen ist. Die Durchgangsöffnung ist mit einem Deckel verschlossen. Auf dem Deckel ist ein Druckentlastungsventil bzw. Explosionsentlasturigsventil vorgesehen. Das Druckentlastungsventil ist eingerichtet, bei Überschreitung eines vorbestimmten in dem Innenraum des Kurbelgehäuses auftretenden Druckes zu öffnen und dadurch eine Druckentlastung des Innenraums zu bewirken. Dieser vorbestimmte Druck wird erreicht, wenn sich in dem Kurbelgehäuse eine Triebraumexplosion bzw. Ölnebelexplosion ereignet, wie sie z. B. insbesondere bei Großdieselmotoren (wie z. B. Schiffsantriebsmaschinen) vorkommen kann.
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Beim infolge einer Triebraumexplosion Ansprechen des z. B. als Explosionsentlastungsklappe ausgebildeten Druckentlastungsventils werden große Mengen an Betriebsfluid z. B. in Form von zündfähigem Ölnebel aus dem Kurbelgehäuse aus der Brennkraftmaschine bzw. dem Verbrennungsmotor herausgedrückt. Dieser Ölnebel ist feinst zerstäubt und somit hochgradig entzündlich und kann dadurch gefährliche Sekundärverpuffungen bzw. Sekundärexplosionen außerhalb des Verbrennungsmotors aufgrund von Entzündung des Ölnebels an heißen Motorteilen (wie z. B. Auspuffteilen) hervorrufen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, bei der auf ausgestoßenem Betriebsfluid des Kurbelgehäuses basierende Sekundärexplosionen zuverlässig vermieden werden können.
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Dies wird mit einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Gemäß der Erfindung wird bereitgestellt eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, das eine Außenwand aufweist, die einen mit einem Betriebsfluid (wie z. B. Motoröl) zu befüllenden Innenraum des Kurbelgehäuses begrenzt und in der wenigstens eine Durchgangsöffnung vorgesehen ist, die mit einem Deckel verschlossen ist und auf dem Deckel mindestens ein Druckentlastungsventil bzw. Explosionsentlastungsventil vorgesehen ist, und wobei das oder die Druckentlastungsventile eingerichtet sind, bei Überschreitung eines vorbestimmten in dem Innenraum des Kurbelgehäuses auftretenden Druckes bzw. bei Auftreten einer Triebraumexplosion bzw. Ölnebelexplosion im Kurbelgehäuse zu öffnen und dadurch eine Druckentlastung des Innenraums zu bewirken. Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass benachbart zu einem auf einer dem Innenraum abgewandten Seite bzw. Außenseite der Außenwand angeordneten Auslass des Druckentlastungsventils eine Fluidausgabeeinrichtung so vorgesehen ist, dass mit dieser bei Öffnen des Druckentlastungsventils Schutzfluid (z. B. Wasser oder ein anderes kühlendes und nicht entzündliches Fluid) so ausgebbar ist, dass das Schutzfluid mit aus dem Auslass austretendem Betriebsfluid (wie z. B. Ölnebel) vermischt wird.
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Dadurch, dass direkt beim Ansprechen des Druckentlastungsventils das feinst zerstäubt austretende Betriebsfluid mit dem Schutzfluid vermischt wird, wird das Betriebsfluid in seiner Entzündlichkeit reduziert und niedergeschlagen, so dass keine Gefahr von Sekundärexplosionen außerhalb der Brennkraftmaschine mehr besteht.
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Bevorzugt weist die Außenwand des Kurbelgehäuses mehrere Durchgangsöffnungen auf, deren Deckel jeweils mit mindestens einem Druckentlastungsventil verschlossen sind, wobei an jedem Druckentlastungsventil eine erfindungsgemäße Fluidausgabeeinrichtung vorgesehen ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Brennkraftmaschine eine Steuervorrichtung und einen oder mehrere mit der Steuervorrichtung verbundene(n) Sensor(en) auf, der bzw. die an dem zugehörigen Druckentlastungsventil angeordnet ist bzw. sind. Jeder Sensor ist eingerichtet, ein Öffnen des zugehörigen Druckentlastungsventils zu erfassen und daraufhin ein Öffnungssignal an die Steuervorrichtung auszugeben, wobei die Steuervorrichtung mit jeder Fluidausgabeeinrichtung verbunden ist und eingerichtet ist, die Fluidausgabeeinrichtung(en) in Reaktion auf das Öffnungssignal zum Ausgeben von Schutzfluid anzusteuern.
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Durch Vorsehen der Steuervorrichtung und des Sensors bzw. der Sensoren kann das Öffnen jedes Druckentlastungsventils sicher erfasst und in einen Befehl zur Ausgabe von Schutzfluid umgesetzt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist jeder Sensor einen elektromechanischen oder elektronischen Schalter auf, der eingerichtet ist, das Öffnen des zugehörigen Druckentlastungsventils mechanisch oder elektronisch zu erfassen und das Öffnungssignal in Form eines elektrischen Signals an die Steuervorrichtung auszugeben.
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Ein elektromechanischer Schalter stellt eine einfache und preiswerte Ausgestaltung des Sensors bereit Durch die mechanische Erfassung des tatsächlichen Öffnens jedes Druckentlastungsventils können Fehlfunktionen bzw. Fehlauslösungen der Fluidausgabeeinrichtung(en) vermieden werden.
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Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuervorrichtung eingerichtet, in Reaktion auf das Öffnungssignal ein Alarmsignal auszugeben zum Auslösen einer visuellen und/oder akustischen Alarmmeldung.
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Auf diese Weise kann Bedienpersonal der Brennkraftmaschine schnell und ggf. auch über weite Entfernungen hinweg von der stattgefundenen Triebraumexplosion bzw. Ölnebelexplosion im Kurbelgehäuse in Kenntnis gesetzt werden. Damit kann weiteren Problemen oder Schäden schnell entgegengewirkt werden.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Fluidausgabeeinrichtung wenigstens eine Zerstäuberdüse auf, die eingerichtet ist, das Schutzfluid in Form eines kräftigen Schutzfluidnebels auszugeben.
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Durch die feine Zerstäubung des Schutzfluids zu einem Schutzfluidnebel wird dessen Kühlwirkung verbessert und wird eine bessere Vermischung des Schutzfluids mit dem fein zerstäubt austretenden Betriebsfluid erzielt. Im Fall von Öl als Betriebsfluid und Wasser als Schutzfluid wird somit der bei einer Triebraumexplosion bzw. Ölnebelexplosion austretende Ölnebel schnell und sicher durch einen Wassernebel zu einem völlig harmlosen Öl-Wasser-Gemisch niedergeschlagen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Fluidausgabeeinrichtung so eingerichtet, dass das Schutzfluid aus zwei einander gegenüberliegenden Ausgabestellen in zwei einander entgegengesetzten miteinander kollidierenden Richtungen bzw. Fluidströmen ausgebbar ist, wobei das Druckentlastungsventil zwischen den beiden Ausgabestellen angeordnet ist. Bevorzugt sind beide Ausgabestellen jeweils mit einer Zerstäuberdüse versehen, so dass das Schutzfluid an jeder Ausgabestelle in Form eines Schutzfluidnebels ausgegeben wird.
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Durch die entgegengesetzte Ausgabe der beiden Fluidströme, so dass diese miteinander kollidieren, wird ein ungewolltes Abströmen des Schutzfluids weitestgehend reduziert. Da sich das Druckentlastungsventil zwischen den beiden Ausgabestellen befindet, wird austretendes Betriebsfluid zwischen den beiden Schutzfluidströmen gewissermaßen in die Zange genommen und somit noch effektiver damit vermischt und niedergeschlagen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Brennkraftmaschine für jedes Druckentlastungsventil eine Haube auf, die von der dem Innenraum abgewandten Seite der Außenwand aus auf das Druckentlastungsventil aufgesetzt ist und die wenigstens eine, bevorzugt seitlich angeordnete Ausblaseöffnung zur Druckentlastung bzw. zum Ausblasen des Betriebsfluids aufweist, wobei die Fluidausgabeeinrichtung so angeordnet ist, dass eine Ausgabe von Schutzfluid direkt in jede Ausblaseöffnung der Haube hinein erfolgt.
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Durch die Haube und deren Ausblaseöffnung(en) kann ein austretender Betriebsfluidstrom bzw. nebel so geführt (z. B. etwa 90 Grad abgelenkt) werden, dass von diesem möglichst geringe Gefährdung für in der Nähe befindliche Personen und Gegenstände ausgeht. Durch das direkte Ausgeben bzw. Einsprühen des Schutzfluids in die Ausblaseöffnung(en) der Haube wird ungewolltes Abströmen des Schutzfluids noch mehr reduziert und austretendes Betriebsfluid noch effektiver damit vermischt und zum größten Teil schon innerhalb der Haube niedergeschlagen.
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Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung weist die Brennkraftmaschine einen daran montierten Schutzfluidtank auf, der über jeweilige Fluidleitungen mit den Fluidausgabeeinrichtungen verbunden ist, so dass in dem Schutzfluidtank gespeichertes Schutzfluid von der Steuervorrichtung gesteuert selektiv jeder Fluidausgabeeinrichtung zuführbar ist.
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Durch den an die Brennkraftmaschine montierten Schutzfluidtank ist die über die Ausgabe von Schutzfluid realisierte Schutzfunktion autark von anderen Medienanschlüssen bereitstellbar, womit die Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine in jeder Betriebsumgebung gewährleistbar ist. Außerdem brauchen keine separaten Medienanschlüsse für das Schutzfluid vorgesehen werden, was die Installationskosten der Brennkraftmaschine reduziert.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Schutzfluidtank eingerichtet, das Schutzfluid mit einem gegenüber atmosphärischem Druck erhöhten Druck zu speichern, so dass der Fluidausgabeeinrichtung zugeführtes Schutzfluid unter vorbestimmtem erhöhtem Druck ausgebbar ist.
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Mit anderen Worten ist der Schutzfluidtank als Druckbehälter ausgebildet, welcher autark den zum Zerstäuben des Schutzfluids benötigten Druck breitstellt.
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Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung ist die Brennkraftmaschine als Großdieselmotor für z. B. Schiffsanwendungen oder Kraftwerksanwendungen ausgebildet.
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Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung – soweit dies technisch sinnvoll ist – beliebig miteinander kombiniert sein können.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detaillierter beschrieben.
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1 zeigt eine seitliche Ansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs X an der Brennkraftmaschine von 1.
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Die 1 und 2 zeigen eine in Form eines Großdieselmotors ausgebildete Brennkraftmaschine 1.
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Die Brennkraftmaschine 1 weist eine Mehrzahl von Verbrennungszylindern 10 und ein Kurbelgehäuse 20 auf, in dem eine Kurbelwelle 21 drehbar gelagert ist.
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Das Kurbelgehäuse 20 weist eine Außenwand 22 auf, die einen mit Motoröl als Betriebsfluid befüllten Innenraum (nicht gezeigt) des Kurbelgehäuses 20 begrenzt. In der Außenwand 22 sind hinsichtlich ihrer jeweiligen Position in etwa zu den Verbrennungszylindern 10 korrespondierend eine Mehrzahl von jeweils durch die Außenwand 22 hindurchgehenden Durchgangsöffnungen 23 vorgesehen.
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Jede Durchgangsöffnung 23 ist mit einer Triebraumklappe 24 verschlossen, die über Schlösser 25 lösbar an der Außenwand 22 angebracht ist und über die der Innenraum des Kurbelgehäuses 20 zugänglich ist. Jede Triebraumklappe 24 ist mit einer Durchgangsöffnung 24a versehen, die mit einem an der Triebraumklappe 24 befestigten Druckentlastungsventil bzw. Explosionsentlastungsventil 26 verschlossen ist.
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Jedes Druckentlastungsventil
26 ist eingerichtet, bei Überschreitung eines vorbestimmten in dem Innenraum des Kurbelgehäuses
20 auftretenden Druckes, d. h. bei Auftreten einer druckerhöhenden Triebraumexplosion bzw. Ölnebelexplosion im Kurbelgehäuse
20, zu öffnen und dadurch eine Druckentlastung des Innenraums des Kurbelgehäuses
20 zu bewirken. Ein Beispiel für ein Druckentlastungsventil bzw. Explosionsentlastungsventil ist in
DE 2 424 358 A beschrieben. Die Druckentlastungsventile
26 können aber z. B. auch in Form einer Entlastungsklappe ausgeführt sein.
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Benachbart zu einem auf einer dem Innenraum abgewandten Seite (Außenseite) der Außenwand 22 angeordneten Auslass (nicht gezeigt) jedes Druckentlastungsventils 26 ist eine Fluidausgabeeinrichtung 40 so vorgesehen, dass mit dieser bei Öffnen des Druckentlastungsventils 26 Schutzfluid in Form von Wasser so ausgebbar ist, dass das Schutzfluid als Wassernebel mit aus dem Auslass des zugehörigen Druckentlastungsventils 26 austretendem feinst zerstäubten Betriebsfluid (Ölnebel) vermischt wird und das Betriebsfluid dadurch kühlt, bindet und niederschlägt.
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Die mehreren Fluidausgabeeinrichtungen 40 gehören zu einer Schutzvorrichtung 30, die neben den Fluidausgabeeinrichtungen 40 eine Steuervorrichtung 50, für jedes Druckentlastungsventil 26 einen Sensor 60 und einen Schutzfluidtank 70 aufweist.
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Jede Fluidausgabeeinrichtung 40 ist so eingerichtet, dass das Schutzfluid aus zwei einander gegenüberliegenden Ausgabestellen 40a, 40b in zwei einander entgegengesetzten miteinander kollidierenden Richtungen bzw. Fluidströmen ausgebbar ist, wobei das zugehörige Druckentlastungsventil 26 zwischen den beiden Ausgabestellen 40a, 40b angeordnet ist. Jede Ausgabestelle 40a, 40b der betreffenden Fluidausgabeeinrichtung 40 ist mit einer Zerstäuberdüse 41 versehen, die eingerichtet ist, das Schutzfluid in Form eines Schutzfluidnebels, d. h. in Form eines Wassernebels, auszugeben.
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Die jeweiligen Ausgabestellen 40a, 40b der Fluidausgabeeinrichtungen 40 sind über zwei Fluidleitungen (Sammelleitungen) 42a, 42b mit dem Schutzfluidtank 70 verbunden. Die Steuervorrichtung 50, wie z. B. eine elektronische Recheneinheit, ist direkt an den an die Brennkraftmaschine 1 montierten Schutzfluidtank 70 montiert und weist ein von dieser elektrisch ansteuerbares Fluidventil 51 auf, welches einen Fluss von Schutzfluid aus dem Schutzfluidtank 70 über die Fluidleitungen 42a, 42b zu den Fluidausgabeeinrichtungen 40 selektiv freigeben und sperren kann.
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Der Schutzfluidtank 70 ist als Druckbehälter ausgeführt, sodass das Schutzfluid mit einem gegenüber atmosphärischem Druck erhöhten Druck darin gespeichert werden kann bzw. ist und damit den Fluidausgabeeinrichtungen 40 zugeführtes Schutzfluid unter vorbestimmtem (gegenüber atmosphärischem Druck erhöhtem) Druck fein zerstäubt ausgebbar ist.
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Die Sensoren 60 sind über jeweilige elektrische Leitungen 61 jeweils mit der Steuervorrichtung 50 verbunden. Jeder Sensor 60 ist an dem ihm zugeordneten Druckentlastungsventil 26 angeordnet und ist eingerichtet, ein Öffnen des Druckentlastungsventils 26 zu erfassen und daraufhin ein Öffnungssignal an die Steuervorrichtung 50 auszugeben.
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Die mit den Fluidausgabeeinrichtungen 40 verbundene Steuervorrichtung 50 ist eingerichtet, die Fluidausgabeeinrichtungen 40 in Reaktion auf das Öffnungssignal zum Ausgeben von Schutzfluid anzusteuern, d. h. das Fluidventil 51 zu öffnen, so dass Schutzfluid aus dem Schutzfluidtank 70 über die Sammelleitungen 42a, 42b zu den Fluidausgabeeinrichtungen 40 strömen kann.
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Die Sensoren 60 sind bevorzugt jeweils als elektromechanischer Schalter ausgebildet und eingerichtet, das Öffnen des zugehörigen Druckentlastungsventils 26 mechanisch zu erfassen und das Öffnungssignal in Form eines elektrischen Signals über die jeweilige elektrische Leitung 61 an die Steuervorrichtung 50 auszugeben.
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Die Steuervorrichtung 50 ist außerdem eingerichtet, in Reaktion auf das Öffnungssignal ein Alarmsignal auszugeben zum Auslösen einer visuellen und/oder akustischen Alarmmeldung, wie z. B. einer Textmitteilung auf einer Anzeigeeinrichtung oder eines Sirenentons.
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Wie aus 2 ersichtlich, ist jedes Druckentlastungsventil 26 mit einer Haube 27 versehen, die von der dem Innenraum abgewandten Seite der Außenwand 22 aus auf das jeweilige Druckentlastungsventil 26 aufgesetzt ist und die zwei seitliche Ausblaseöffnungen 28a, 28b zur Druckentlastung bzw. zum Ausblasen des Betriebsfluids aufweist.
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Die beiden Zerstäuberdüsen 41, 41 jeder Fluidausgabeeinrichtung 40 sind so angeordnet, dass bei Auslösung der Schutzvorrichtung 30 jede der beiden Zerstäuberdüsen 41, 41 ihr Schutzfluid direkt in eine der beiden seitlichen Ausblaseöffnungen 28a, 28b der Haube 27 hinein ausgibt.
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Im Fazit kann die erfindungsgemäße Schutzfunktion erzielt werden durch Anordnung eines einfachen elektromechanischen Schalters (Sensors 60) an allen Druckentlastungsventilen bzw. Explosionsentlastungsventilen 26, wobei jeder Schalter ein Ansprechen des Druckentlastungsventils 26 im Falle von Triebraumexplosionen detektiert. Das elektrische Signal bewirkt – neben einer allgemeinen Alarmmeldung – ein Öffnen des Fluidventils 51 an dem unter Innendruck stehenden Schutzfluidtank bzw. Wasserbehälter 70. Der unter Druck stehende Wasserinhalt des Schutzfluidtanks 70 wird dann über die Fluidleitungen 42a, 42b direkt an die Druckentlastungsventile 26 herangeführt, dort durch Zerstäuberdüsen 41, 41 fein zerstäubt und direkt in die Ausblaseöffnungen 28a, 28b der über jedem Druckentlastungsventil 26 angeordneten Haube 27 geleitet. Durch das direkte Einsprühen des Wassernebels in den austretenden Ölnebel wird dieser als Wasser-Öl-Gemisch völlig harmlos niedergeschlagen. Da dieser Niederschlag nicht mehr explosionsfähig ist, wird jegliche Gefahr von Sekundärexplosionen außerhalb der Brennkraftmaschine bzw. des Verbrennungsmotors 1 vermieden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennkraftmaschine
- 10
- Verbrennungszylinder
- 20
- Kurbelgehäuse
- 21
- Kurbelwelle
- 22
- Außenwand
- 23
- Durchgangsöffnung
- 24
- Triebraumklappe
- 24a
- Durchgangsöffnung
- 25
- Schloss
- 26
- Druckentlastungsventil
- 27
- Haube
- 28a
- Ausblaseöffnung
- 28b
- Ausblaseöffnung
- 30
- Schutzvorrichtung
- 40
- Fluidausgabeeinrichtung
- 40a
- Ausgabestelle
- 40b
- Ausgabestelle
- 41
- Zerstäuberdüse
- 42a
- Fluidleitung
- 42b
- Fluidleitung
- 50
- Steuervorrichtung
- 51
- Fluidventil
- 60
- Sensor
- 61
- elektrische Leitung
- 70
- Schutzfluidtank
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2424358 A [0002, 0034]
