DE1125233B

DE1125233B - Kuehleinrichtung fuer Brennkraftmaschinen, insbesondere Fahrzeugmaschinen

Info

Publication number: DE1125233B
Application number: DEE12184A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Elze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-04-04
Filing date: 1956-04-04
Publication date: 1962-03-08

Description

Kühleinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Fahrzeugmaschinen Die Erfindung betrifft Kühler für Brennkraftmaschinen mit in senkrechter Richtung von der zu kühlenden Flüssigkeit nacheinander durchströmten Kühlelementen, welche neben- oder hintereinander in einem Kühlluftstrom angeordnet und durch obere und untere Wasserkästen verbunden sind, deren oberer Wassereintrittskasten niedriger als der obere Hauptwasserkasten ist und an seiner höchsten Stelle unterhalb des durch das Überlaufrohr begrenzten Kühlmittelspiegels eine Verbindung kleinen Querschnitts mit dem oberen Hauptwasserkasten hat. Solche Kühler sind absolut betriebssicher, solange der vorschriftsmäßige Wasserstand gehalten wird. Oft ist dies aber nicht der Fall, so daß bei Wassermangel der Pumpendruck während des Betriebes den niedrigen Wasserspiegel in dem Wassereintrittskasten infolge des Staudruckes hebt, womit im Hauptwasserkasten der Wasserspiegel um dieses Volumen absinkt. In diesem Zustand entsteht hinter dem Nebenschluß im Hauptwasserkasten ein Wasserstrahl oberhalb des Wasserspiegels, welcher infolge seiner hohen Temperatur und mitgeführter Dampfblasen in diesem Luftraum Dampfschwaden bildet, die dann durch das ins Freie führende Überlaufrohr entweichen. Es tritt also während des Betriebes ein Dampf- bzw. Wasserverlust ein, der nun laufend den bereits vorhandenen Wassermangel weiter vergrößert.
Beim Stillsetzen der Maschine kondensiert der Dampfschwaden, wodurch am überlaufrohr Luft eingesaugt und damit neuer Sauerstoff von der Kühlflüssigkeit im Hauptwasserkasten absorbiert wird. Dieser in laufenden Intervallen der Kühlflüssigkeit zugeführte und zusätzlich im Nachfüllwasser enthaltene Sauerstoff erhöht die Rostbildung an den wasserführenden Eisenteilen der Brennkraftmaschine derart, daß mit der Zeit abfallende Rostblättchen in den Kühler gelangen, die dann Verstopfungen der Kühlerrohre verursachen.
Ein weiterer Nachteil ist dadurch gegeben, daß bei stillgesetzter heißer Anlage infolge des nun fehlenden Pumpendruckes der Wasserspiegel im Hauptwasserkasten ansteigt, während um dieses Volumen der Wasserspiegel im Wassereintrittskasten fällt und jetzt der Nebenschluß oberhalb der beiderseitigen Wasserspiegel liegt. Hierdurch ist jede Verbindung des Wassers im Wassereintrittskasten mit dem Hauptwasserkasten, somit bei Stillstand der Auftrieb und damit die Zirkulation in der Anlage unterbrochen. Daher wird nur das kleine Wasservolumen des Zuflußkastens durch Nacherwärmung aufgeheizt, wobei sich im Ventilkopf große Dampfblasen bilden, die stoßartig über den Nebenschluß direkt in das überlaufrohr ins Freie entweichen. Bei diesem Vorgang löst sich an den besonders heißen Stellen des Motors Flugrost und Kesselstein. Durch diese ständigen Wasserverluste ist laufend Wasser nachzufüllen und gelangen erneut mit jedem Liter Wasser, im Mittel etwa 500 mg Abdampfrückstand (Nitrate, Chloride, Sulfate, organische Stoffe, Kalk, Kalisalze usw.) in die Anlage, so daß eine laufende Kesselstein- und Rosterzeugung erfolgt und die sich dann in der Brennkraftmaschine ablösenden Kesselstein- und Rostteilchen den Kühler nach und nach verstopfen.
Die vorbeschriebenen Schwierigkeiten sind keinesfalls auf Kühler mit mehrfachen Durchgängen beschränkt, sondern in erhöhtem Umfange bei den gebräuchlichen Kühlern mit nur einem Durchgang vorhanden.
Sämtliche vorstehend aufgezeigten Nachteile sind durch die Erfindung beseitigt, indem von den bislang gebräuchlichen Kühlern abweichend der Wassereintrittskasten unterhalb der Verbindung kleinen Querschnitts durch eine weitere Öffnung mit dem Hauptwasserkasten in Verbindung steht. Hierdurch ist auch bei unvorschriftsmäßiger Bedienung der Kühlanlage eine Kondensation etwaigen Dampfes während der Fahrt und bei stillgesetzter heißer Maschine sowie bei etwaigem Wassermangel ein Schwerkraftumlauf der Kühlflüssigkeit gewährleistet.
Abb.1 zeigt im Schnitt den Eintrittskühlblock eines Kreuzgegenstromkühlers, Abb. 2 den Schnitt durch einen Kreuzstromkühler mit mehreren Durchgängen.
Von der Brennkraftmaschine tritt das heiße Wasser gemäß Abb. 1 bei Stutzen 1 in den Wassereintrittskasten 2, von dort aus abwärts in das Teilkühlelement 3, kehrt im unteren Wasserkasten 4 um, steigt unter dem Druck der Pumpe in den Kühlelementen 5 und 6 aufwärts zum oberen Hauptwasserkasten 7, fließt von dort aus einem weiteren nachgeschalteten, der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellten Kühlelement nach unten und dann der Brennkraftmaschine zu. Der Scheitel des Wassereintrittskästens 2 liegt sehr tief unterhalb des Wasserspiegels 8 des Hauptwasserkastens 7, damit dieser auch bei verhältnismäßig großem und bei der Kontrolle auffällig erkennbaren Wassermangelnoch unter Wasser liegt. Der Wassereintrittskasten 2 hat an seiner höchsten Stelle eine kleine Öffnung 9, damit durch diese mitgeführte Dampfblasen in den Hauptwasserkasten 7 entweichen und dort kondensieren. Unterhalb der kleinen Öffnung 9 hat der Wassereintrittskasten 2, möglichst unmittelbar über dem Kühlnetz, erfindungsgemäß eine größere Öffnung 10, die bei großem Wassermangel das durch Nacherwärmung in der stillgesetzten heißen Brennkraftmaschine zum Kühler aufsteigende warme Wasser über das nachgeschaltete Kühlnetz zum Austrittsstutzen des Kühlers abfließen läßt, damit ein Umlauf der Kühlflüssigkeit durch Schwerkraft stattfindet. Zur Verhinderung etwaigen Wasserverbrauches der Anlage ist der Einfüllstutzen durch ein federbelastetes Ventil 11 so verschlossen, daß nur durch das Überlaufrohr 12 in den Hauptwasserkasten zu viel aufgefülltes Wasser entweichen kann, und der öffnungsdruck liegt höher als ein möglicher, bei höchster Wassertemperatur in der Anlage entstehender Dampfdruck sowie über den durch Drehzahlwechsel entstehenden Pumpendruckwellen, womit jedes Auswerfen von Wasser vermieden ist. Da das Ventil 11 nur einseitig öffnet, kann bei Abkühlung der Anlage durch das Überlaufrohr 12 keine Luft eingesaugt werden, womit eine Sauerstoffzufuhr zum Kühlwasser unterbunden ist.
Beim Kreuzstromkühler mit mehrfachem Durchgang tritt bei Stutzen 13 das heiße Kühlmittel in den Wassereintrittskasten 14, fließt im Kühlelement 15 abwärts, wird im unteren Teilwasserkasten 16 umgelenkt, steigt im Kühlelement 17 aufwärts, wird im oberen Hauptwasserkasten 18 nochmal umgelenkt, fließt im Kühlelement 19 abwärts in einen weiteren unteren Teilwasserkasten 20 und von dort aus durch Stutzen 21 in die Brennkraftmaschine. Der Wassereintrittskasten 14 ist bedeutend niedriger als der Hauptwasserkasten 18, womit auch bei Wassermangel der Wasserspiegel 22 noch oberhalb des Wassereintrittskastens 14 liegt, damit die kleine Öffnung 23 möglichst immer unter Wasser bleibt. Unterhalb der Öffnung 23 befindet sich vorzugsweise unmittelbar über dem Kühlnetz eine größere Öffnung 24, durch die bei stillgesetzter Brennkraftmaschine nacherwärmtes, bei Stutzen 13 eintretendes heißes Wasser dem Kühlelement 19 und dem Stutzen 21 zufließt, so daß ein Kühlmittelumlauf in der Anlage durch Schwerkraft vorhanden ist. Falls durch Wassermangel die Öffnung 23 freigelegt ist und Dampf oberhalb des abgesunkenen Wasserspiegels 22 eintritt, kann dieser nicht entweichen und muß kondensieren, weil der Einfüllstutzen durch das federbelastete Ventil 25 verschlossen und damit auch der Überlauf 26 abgesperrt ist. Hierdurch wird auch verhindert, daß bei Abkühlung der Anlage durch den Überlauf 26 Luft eingesaugt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kühleinrichtung für Brenakraftmaschinen, insbesondere für Fahrzeugmaschinen, bestehend aus mehreren von der zu kühlenden Flüssigkeit in senkrechter Richtung nacheinander durchströmten Kühlelementen, welche neben- oder hintereinander in einem Kühlluftstrom angeordnet und durch obere und untere Wasserkästen verbunden sind, deren oberer Wassereintrittskasten niedriger als der obere Hauptwasserkasten ist und an seiner höchsten Stelle unterhalb des durch das überlaufrohr begrenzten Kühlmittelspiegels eine Verbindung kleinen Querschnitts mit dem oberen Hauptwasserkasten hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassereintrittskasten (2 bzw. 14) unterhalb der Verbindung kleinen Querschnitts (9 bzw. 23) durch eine weitere Öffnung (10 bzw. 24) mit dem Hauptwasserkasten (7 bzw. 18) in Verbindung steht.
2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptwasserkasten (7 bzw. 18) durch ein Überdruckventil (11 bzw 25) bekannter Bauart verschlossen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr: 710 298; deutsche Patentanmeldung E 3$401a/ 46c 4 (bekanntgemacht am 19. 8.1954); USA.-Patentschriften Nr. 1365 793, 2191636.