DE1119053B - Einrichtung zum Regeln der Temperatur eines fluessigen Waermetraegers von Waermekraftanlagen, insbesondere Brennkraftmaschinen - Google Patents

Einrichtung zum Regeln der Temperatur eines fluessigen Waermetraegers von Waermekraftanlagen, insbesondere Brennkraftmaschinen

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Publication number
DE1119053B
DE1119053B DED27844A DED0027844A DE1119053B DE 1119053 B DE1119053 B DE 1119053B DE D27844 A DED27844 A DE D27844A DE D0027844 A DED0027844 A DE D0027844A DE 1119053 B DE1119053 B DE 1119053B
Authority
DE
Germany
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heat exchanger
liquid heat
heat carrier
circuit
short
Prior art date
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Pending
Application number
DED27844A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Josef Reisacher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
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Publication date
Application filed by Daimler Benz AG filed Critical Daimler Benz AG
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Publication of DE1119053B publication Critical patent/DE1119053B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/14Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Description

  • Einrichtung zum Regeln der Temperatur eines flüssigen Wärmeträgers von Wärmekraftanlagen, insbesondere Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Regeln der Temperatur eines flüssigen Wärmeträgers durch Steuerung seiner durch einen Wärmetauscher strömenden Menge bei Wärmekraftanlagen, insbesondere Brennkraftmaschinen, mit für den flüssigen Wärmeträger geschlossenem Kreislauf, der im wesentlichen aus einer Pumpe, der wärmeabgebenden Anlage, einem in Abhängigkeit von der Temperatur des flüssigen Wärmeträgers arbeitenden automatischen Regler und dem Wärmetauscher besteht, wobei der jeweilige, durch den Wärmetauscher strömende Teil der Menge des flüssigen Wärmeträgers von dem Regler bestimmt wird, während der andere Teil des flüssigen Wärmeträgers in eine den Wärmetauscher umgehende Kurzschlußleitung abgezweigt wird.
  • An den Wärmeträger bzw. an das Kühlmittel von Wärmekraftanlagen werden in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebsbelastung und je nach den Temperaturverhältnissen, die in der Umgebung der Anlage herrschen, sehr unterschiedliche Wärmemengen pro Zeiteinheit abgegeben. Sehr stark wirken sich die Unterschiede dann aus, wenn es sich um eine in Bezug auf ihre Betriebstemperatur empfindliche Wärmekraftanlage handelt und diese entweder ortsfest in einer geografischen Zone installiert ist, in der zwischen Tag und Nacht oder Sommer und Winter hohe Temperaturschwankungen herrschen, oder in Fahrzeugen eingebaut ist, die sowohl tropische als auch arktische Zonen durchfahren oder wie Flugzeuge große Höhenunterschiede zu bewältigen haben.
  • Die Folgen dieser Temperaturschwankungen treten z. B. bei Brennkraftmaschinen stark in Erscheinung; denn bei diesen darf sich die Kühlmitteltemperatur nur in geringen Grenzen ändern, um sie in einem thermisch günstigen Betriebszustand zu halten und keinen starken thermischen Belastungsschwankungen auszusetzen. Die Praxis hat gezeigt, daß bei Schiffsmotoren, die unter extremen klimatischen Bedingungen arbeiten müssen, die Regelung für die Menge des Kühlmittels, welche jeweils durch den Kühler strömen soll, in einem Bereich zwischen annähernd 100 und unter 111/o der Gesamtkühlmittelmenge liegen muß, um einwandfreie Betriebsbedingungen für die Brennkraftmaschine zu schaffen. Der eine Regler, der in bekannter Weise vor dem Kühler im Kühlmittelkreislauf eingebaut ist und die durch den Kühler fließende Kühlmittelmenge bestimmt, muß also so ausgebildet sein, daß über 99°/o der Gesamtkühlmittelmenge von ihm gesperrt werden können. Der Grund für eine in einem derart weiten Bereich erforderliche Regelung liegt darin, daß einerseits mit Rücksicht auf tropische Verhältnisse das Kühlsystem in Bezug auf Kühlmittelmenge und Kühlergröße so dimensioniert sein. muß, daß hierbei noch eine ausreichende Kühlung auch bei Vollast gewährleistet ist, -während andererseits unter arktischen Bedingungen das gleiche Kühlsystem bei Teillastbetrieb nur dann zufriedenstellend arbeitet, wenn für das Kühlmittel der Durchfluß durch den Kühler nahezu gesperrt ist (unter 111/o liegt).
  • Bekanntlich weisen die handelsüblichen, selbsttätigen Regler Verluste durch Undichtheit von rund 5% der Gesamtkühlmittelmenge und darüber auf. Die durch dieselben in Sperrichtung trotzdem noch hindurchtretende Kühlmittelmenge von 5% ist jedoch für arktische Bedingungen, wie bereits erwähnt, unzulässig hoch, so daß die Brennkraftmaschine bei Teillast und insbesondere im Leerlauf unterkühlt werden würde. Man hat daher besondere Regler entwickelt und gebaut, die noch bis in den Bereich von unter 1% arbeiten. Diese sind jedoch teuer und durch ihre Größe räumlich schwierig unterzubringen. Auch sind sie kompliziert in ihrem konstruktiven Aufbau und daher störungsanfällig, insbesondere gegenüber den im Kühlmittel meist vorhandenen Verunreinigungen, wie Schmutzteilchen. Andererseits sind die vorerwähnten handelsüblichen Regler einfach und billig und kaum störungsanfällig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu suchen, die auch bei extremen klimatischen Bedingungen die Verwendung von handelsüblichen einfachen Reglern im Flüssigkeitskreis von Wärmekraftanlagen, insbesondere im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen erlaubt.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, im den Wärmeträger dem Wärmetauscher zuführenden Leitungsstrang zwei oder mehr hintereinandergeschaltete Regler anzuordnen, von denen je eine Kurzschlußleitung abzweigt.
  • In Ausführung der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, durch den oder die vor dem in Strömungsrichtung an letzter Stelle angeordneten Regler liegenden Regler den größten Teil der Menge (95'%) des flüssigen Wärmeträgers in Richtung Wärmetauscher zu sperren und über die zuständige Kurzschlußleitung abzuweigen.
  • Angenommen, daß der erste automatische Regler in voller Sperrstellung noch 5% der Gesamtkühlmittelmenge in Richtung zum Kühler hindurchläßt und von einem zweiten automatischen Regler von diesen 5% der Gesamtkühlmittehnenge wiederum nur 501o durchgelassen werden, so wird der Kühler bei einer Anordnung von zwei solchen Reglern hintereinander nur mehr von 0,25 % der Gesamtkühlmittelmenge beaufschlagt, was durchaus tragbar ist.
  • Bei Anordnung von mehr als zwei Reglern hintereinander werden also die in Strömungsrichtung vor dem letzten Regler liegenden Regler erfindungsgemäß so ausgeführt, daß durch sie der größte Teil der Gesamtkühlmittelmenge in Richtung Kühler gesperrt wird, d. h., der größte Teil der Gesamtkühlmittelmenge fließt bereits über die entsprechenden Kurzschlußleitungen zur Rücklaufleitung, so daß der letzte vor dem Kühler liegende automatische Regler nur mehr von einem Bruchteil der Gesamtkühlwassermenge durchflossen wird.
  • Ferner wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, an Stelle eines Reglers, vorzugsweise des in Strömungsrichtung vornliegenden, ein verstellbares Steuerorgan, z. B. einen einstellbaren Schieber, vorzusehen, der z. B. nach der Temperatur des den Kühler andererseits durchfließenden frischen Seewassers eingestellt wird. Dieser Schieber, der auch in der Kurzschlußleitung liegen kann, ist vorzugsweise in üblicher Bauart ausgebildet und entlastet durch sein Vorhandensein den oder die nachfolgenden automatischen Regler.
  • Weiter wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, einzelne Regler oder alle Regler bzw. Steuerorgane zu einer Baueinheit zusammenzufassen.
  • Damit die Kühlmittelpumpe unter einem annähernd konstanten Gegendruck arbeiten kann, wird außerdem vorgeschlagen, in die einzelnen Kurzschlußleitungen in an sich bekannter Weise Strömungswiderstände einzubauen, welche mit Rücksicht auf den Kühlerwiderstand und die Widerstände der Leitungen und Regler einen solchen festen oder einstellbaren Widerstandswert besitzen, daß der Gesamtwiderstand des Kühlerkreislaufes unabhängig von der Stellung der einzelnen Regler annähernd konstant bleibt.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt die Figur des Kühlsystems einer Wärmekraftanlage mit geschlossenem Kühlmittelkreislauf.
  • Von der Kühlmittelpumpe 11 wird das Kühlmittel durch die Wärmekraftanlage, z. B. eine Brennkraftmaschine 12, gedrückt. Die Gesamtkühlmittelmenge, die die Brennkraftmaschine verläßt, ist mit Quo bezeichnet. Nach der Brennkraftmaschine 12 ist im Leitungsstrang 13 des Kühlmittelkreislaufes ein erster Regler 14 angeordnet, von dem eine Kurzschlußleitung 15 abzweigt. Nach dem Regler 14 ist im gleichen Leitungsstrang 13 ein zweiter Regler 16 vorgesehen, von dem ebenfalls eine Kurzschlußleitung 17 abzweigt. Am Leitungsstrang 13 ist ein Kühler 18 angeschlossen, der andererseits, z. B. bei Schiffsantrieben, von Seewasser beaufschlagt wird, wobei ein Wärmetausch zwischen dem Kühlmittel und dem frischen Seewasser stattfindet. In die Rücklaufleitung 19 nach dem Kühler 18 münden die beiden Kurzschlußleitungen 15, 17, in denen Strömungswiderstände 20, 21, z. B. Lochblenden, vorgesehen sind, die den Gesamtwiderstand des Kühlmittelsystems unter allen Betriebsbedingungen möglichst konstant halten.
  • Der Regler -14 kann auch durch ein Steuerorgan, z. B. einen einstellbaren Schieber, ersetzt werden und innerhalb der Kurzschlußleitung 15 eingebaut sein.
  • Die Wirkungsweise der als Beispiel vorgeschlagenen Anlage unter arktischen Bedingungen ist folgende: Der Regler 14 ist unter diesen Bedingungen so eingestellt, daß er die Leitung 13 nach dem Kühler 18 hin sperrt, so daß (unter der Voraussetzung, daß der Regler 14 einen Undichtigkeitsgrad von 5% besitzt) eine Kühlmittehnenge Qui von 95 % der Gesamtkühlmittehnenge über die Kurzschlußleitung abströmt, während nur 5 0/0 (Kühlmittehnenge Qu2) durch den Leitungsstrang 13 weiterfließen. Von der Kühlmittelmenge Qu2 werden im zweiten Regler 16 wiederum 5% gesperrt, so daß in die Kurzschlußleitung 17 4,75% (Kühlmittelmenge Qu2) der Gesamtküblrnittelmenge abgezweigt werden, während nur mehr 0,25% (Kühlmittelmenge Quo) durch den Kühler 18 strömen.
  • Vor der Kühlmittelpumpe 11 ist ein an sich bekannter Ausgleichbehälter 22 angeordnet, durch den der statische Druck im Kühlkreislauf bestimmt wird und der zur Entlüftung des Kühlmittelsystems dient.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zum Regeln der Temperatur eines flüssigen Wärmeträgers durch Steuerung seiner durch einen Wärmetauscher strömenden Menge bei Wärmekraftanlagen, insbesondere Brennkraftmaschinen mit für den flüssigen Wärmeträger geschlossenem Kreislauf, der im wesentlichen aus einer Pumpe, der wärmeabgebenden Anlage, einem in Abhängigkeit von der Temperatur des flüssigen Wärmeträgers arbeitenden automatischen Regler und dem Wärmetauscher besteht, wobei der jeweilige, durch den Wärmetauscher strömende Teil der Menge des flüssigen Wärmeträgers von dem Regler bestimmt wird, während der andere Teil des flüssigen Wärmeträgers in eine den Wärmtauscher umgehende Kurzschlußleitung abgezweigt wird, gekennzeichnet durch zwei oder mehr im den Wärmeträger dem Wärmetauscher (18) zuführenden Leitungsstrang (13) angeordnete, hintereinandergeschaltete Regler (14, 16), von denen je eine Kurzschlußleitung (15,17) abzweigt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den oder die vor dem in Strömungsrichtung an letzter Stelle angeordneten Regler (16) liegenden Regler (14) der größte Teil der Menge (950/0) des flüssigen Wärmeträgers in Richtung Wärmetauscher (18) sperrbar und über die Kurzschlußleitung (15) abzweigbar ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitungsverzweigung (13, 15) an Stelle eines Reglers (14), vorzugsweise des in Strömungsrichtung vornliegenden, ein verstellbares Steuerorgan, z. B. ein einstellbarer Schieber, vorgesehen ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Regler oder alle Regler bzw. Steuerorgane zu einer Baueinheit vereinigt sind.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Kurzschlußleitungen (15, 17) in an sich bekannter Weise Strömungswiderstände (20, 21) eingebaut sind, welche mit Rücksicht auf den Widerstand des Wärmetauschers (18) und die Widerstände der Leitungen und Regler einen solchen festen oder einstellbaren Widerstandswert besitzen, daß der Gesamtwiderstand des Kreislaufes konstant oder annähernd konstant bleibt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 365166.
DED27844A 1958-04-12 1958-04-12 Einrichtung zum Regeln der Temperatur eines fluessigen Waermetraegers von Waermekraftanlagen, insbesondere Brennkraftmaschinen Pending DE1119053B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2205280A1 (de) * 1971-02-05 1972-08-17 Alfa Romeo S.P.A., Mailand (Italien) Kühlsystem für Verbrennungskraftmaschinen

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2365166A (en) * 1943-04-06 1944-12-19 Thomas J Bay Internal-combustion engine cooling system

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