DE1476331A1

DE1476331A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kuehlung von Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE1476331A1
Application number: DE19651476331
Authority: DE
Inventors: Barlow Lester Pencz
Original assignee: BARLOW VAPOR COOLING CO
Current assignee: BARLOW VAPOR COOLING CO
Priority date: 1964-05-13
Filing date: 1965-05-06
Publication date: 1969-06-26
Also published as: US3223075A; BE663792A

Description

The Barlow Vapor Cooling Company 27.4.1965

City of Stamford,

State of Connecticut, USA

Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung von Verbrennungakraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere auf eine Siedekühlung.

Bei den üblichen Kühlverfahren für Automobilmotoren drückt eine Pumpe das Hitze übertragende Medium durch den Motor und durch einen Kühler, indem die Hitze abgeführt wird.

Dabei wird das Kühlmittel vom Kühler in der Nähe des Bodens des Zylindereblockes in den Zylindermantel hineingepumpt und nimmt bei der Strömung nach oben Hitze auf, die dann beim Durchströmen des Kühlers nach unten abgegeben wird. Dabei wird die Zylinderauskleidung oben heisaer als unten. Infolge dieser ungleichmässigen Temperatur dehnt sich der obere Teil der Zylinderauskleidung mehr aus als der Boden, und dadurch ändert sich die Form der Auskleidung. Dadurch ergibt sich eine schlechte Anlage der Kolbenringe und ein grösserer Durchtritt bei den Kolbenringen sowie grösserer Ölverbrauch, grössere Beanspruchungen, Reibung und Abnutzung des Motors. Bei einer Siedekühlung bestehen diese Schwierigkeiten nicht, weil sich die Temperatur des Kühlmittels weder verringert noch vergrössert.

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Bei einem solchen Kühlsystem wird die latente Verdampfungshitze ausgenutzt, d.h. die Hitze, durch die die Flüssigkeit ohne Temperaturänderung in Dampf umgewandelt wird. Da das Kühlmittel beim Durchfluss des Zylindermantels eine Temperatur gleich dem Siedepunkt hat, wird durch die Absorbierung von Hitze das Kühlmittel nur in seinen Dampfzustand umgewandelt, und da der Dampf leichter als die Flüssigkeit ist, tritt er oben aus, und das Kühlmittel in den Zylinderwandungen behält oben und unten eine gleiche Temperatur.

Da dabei die Betriebstemperaturen höher sind, kondensieren die Brennstoffgase weniger, und es entsteht im Kurbelgehäuse eine Avidität. Die gleichmässige Temperatur der Zylinderwandung ergibt auch eine bessere Verbrennung und einen höheren thermischen Wirkungsgrad. Bei Siedekühlung ist die Korrosion des Motors geringer, und auch die Verunreinigung des Schmiermittels ist geringer. Es können also Brennstoffe sehr verschiedener Zusammensetzung verwendet werden, und der Motor arbeitet ganz allgemein besser.

In Städten mit grossem Automobilverkehr ist die Verschlechterung der Luft durch grosse Mengen von Auspuffgasen, die unverbrannte Gase aufgrund schlecht arbeitender Automobilmotoren enthalten, ein Problem. Ein hoher Prozentsatz solcher unverbrannter Gase, die von Automobilmotoren in die Atmosphäre gelangen, rührt her von den Fehlern der üblichen Kühlsysteme. Um ein Klopfen aufgrund von heissen Stellen in dem Motor, die sich aus schlechter Kühlung ergeben, zu verhindern, hat man Bleiadditive den Brennstoffen zugefügt, und diese Bleiadditive verunreinigen die Luft weiterhin. Bei einer Siedekühlung wird das genannte Problem im wesentlichen

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vermieden aufgrund der höheren Temperaturen in der Verbrennungskammer des Motors, weil diese höheren Temperaturen eine sauberere Verbrennung des Brennstoffes ergeben, so dass also weit weniger unverbrannte Kohlenwasserstoffe entstehen, und weil sich bei gleichmässiger Temperatur keine heissen Stellen ergeben, also Bleiadditive dem Brennstoff nicht zugefügt zu werden brauchen.

Die Anwendung von Siedekühlung bei Verbrennungskraftmaschinen für Automobile ist nicht neu, aber für eine weitgehende Benutzung solcher Kühlsysteme fehlte bisher ein anwendbares Kühlmittel. Bisher wurden als Siedekühlmittel Wasser, Äthylenglykol und Methanol, einzeln oder in Verbindung miteinander, benutzt, aber alle drei Mittel haben schwere Nachteile.

Bei der Verwendung von Wasser droht das Frieren des Wassers bei Nichtbetrieb. Bei sehr kaltem Wetter kann selbst im -Betrieb das Kondensat frieren.

Äthylenglykol verhindert ein Frieren im Motorenblock, aber es azeotropiert nicht mit Wasser, und deshalb verbleibt die Gefahr bei Separatoren, Kondensvorrichtungen und den dazugehörigen Leitungen. Man hat auch bereits Methanal mit Wasser und Glykol vermischt. Methanol hat aber einen hohen Dampfdruck, so dass sich grosse Dampfverluste ergeben, und eine schlechte Wärmeübertragung.

Durch die vorgenannten Schwierigkeiten ergeben sich jahreszeitliche und geographische Beschränkungen hinsichtlich der Verwendung von Siedekühlung, so dass sich die Anwendung solcher sehr erfolgreichen Kühlsysteme für Automobilmotoren nicht allgemein einführen konnte.

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Diese jahreszeitlichen und geographischen Nachteile wurden in neuerer Zeit durch die Entwicklung eines permanenten Kühlmittels Dowtherm 209 überwunden. Dowtherm ist ein Kühlmittel, das die Eigenschaft hat, ein Azeotrop mit 4756 Wasser zu bilden, und hat einen atmosphärischen Siedepunkt von 98,8° C. Auch bei Mischungen von 30 Gewichtsprozent Dowtherm ergeben sich azeotropische Eigenschaften, so dass also eine genaue Konzentration in dem Siedekühlmittel nicht so wesentlich ist. Auch sich ändernde Wetterbedingungen bilden für Dowtherm-Stockpunkte von minus 27»7° C bei einer 40 gewichtsprozentigen lösung bis minus 62,6° G bei einer 60 gewichtsprozentigen lösung kein Problem.

Dieses neue Kühlmittel wird bei stationären Motoren wegen seiner Vorteile bereits angewendet.

Aber bei Automobilmotoren bestehen hinsichtlich der Anwendung noch andere Hinderungsgründe, die bei stationären Motoren nicht vorhanden sind.

Bei normalen stationären Motoren ebenso wie bei alten Automobilmotores-Konstruktionen ist über dem Motor genügend Platz für Dampfdome und für Kondensvorrichtungen oder Eeservetanks. Das ist bei modernen Automobilmotoren nicht der Pail. Wegen der aerodynamischen Gestaltung von modernen Automobilen liegen die Umrisse moderner Automobile niedrig. Eine solche niedriggehaltene Automobilhaube macht es unmöglich, über dem Motor einen Dampfdom vorzusehen, umsomehr als meistens über dem Motor ein luftreiniger liegt oder andere Zubehörteile wie Steuerung, Bremsen, Klimaanlagen und Batterien. Dadurch ist für weitere zum Kühlsystem gehörende Teile kein Platz mehr vorhanden. Auch die

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grosseivPferdeetärke^ die grossen leistungsänderungen und die grossen Beschleunigungen bei modernen Automobilen bedeuten für die Anwendung einer Siedekühlung ein Problem. Es kann bei einem modernen Automobil nicht nur kein Dampfdom über dem Motor unter der Motorhaube angebracht werden, sondern bei Siedekühlsystemen für moderne Automobile muss der Baum über dem Motor sogar nooh grosser sein wegen der grossen Pferdestärke* und der schnellen Beschleunigungsänderungen.

Bei neueren Automobilentwürfen hat man einen Platz vorgesehen zwischen der Kühlerverkleidung und dem Kühler. Das ist der wohl einzige noch zur Verfügung stehende Platz unter der Motorhaube» der dem Platzbedarf für ein Siedekühlsystem bei starken Automobilmotoren entspricht. Aber dieser Platz ist unzureichend für die bekannten Verdampfungskühlsysteme.

Ein weiteres Hindernis für die Verwendung von Siedekühlung bei modernen Automobilen ist das Erfordernis, dass kein ständiges Nachfüllen von Kühlmittel notwendig sein darf. Bei früheren Anwendungen gingen grosse Beträge an Kühlmittel beim Austritt in die Atmosphäre verloren. Ein Ersatz verlorengegangenen Kühlmittels ist nicht nur wegen des Preises chemischer Kühlmittel teuer, sondern solche Kühlmittel stehen in abseits gelegenen Gregenden nicht zur Verfügung. Meistens kann zwar den chemischen Kühlmitteln Wasser zugesetzt werden, aber dadurch ändert sich der ^rierpunkt, so dass bei kalten Temperaturen wieder die Schwierigkeit des Gefrierene auftritt.

Gegenstand der Erfindung ist, bei der Anwendung der Gefrierkühlung in modernen Automobilen die Anordnung

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eines Dampfdomes über dem Motor unnötig zu machen und trotzdem das Kühlsystem unter der niedrigen Haube moderner Automobile unterzubringen, unter Ausnutzung des Baumes zwischen dem Kühler und der Kühlerverkleidung. Das erfindungsgemässe Kühlsystem enthält eine Ausgleiohskammer, aus der die Flüssigkeit auf einen Spiegel unter dem Spiegel des Kühlmittels in dem Motor gebracht wird, wodurch sich der Eaum in der Ausgleichskammer vergrössert. Das Kühlmittel läuft unter seinem Siedepunkt oder nahe diesem Siedepunkt in dem Motor um, wobei der hauptsächliche Wärmeaustauachbereich dort liegt, wo das Kühlmittel siedet.

Die Temperatur des Kühlmittels ist innerhalb des Motors und ausserhalb des Motors die gleiohe. Bei mehrzylindrigen Maschinen ist der Wärmeausgleich in allen Zylindern vorhanden, so dass sich ein ruhiger Lauf des Motors ergibt und keine Verbrennungsprodukte an den Zylinderwandungen kondensieren.

Die konstante höhere Temperatur des Motors ergibt eine bessere Verbrennung der Brennstoffe und vermeidet heisse Stellen und einen deshalb notwendigen Bleizusatz zu dem Brennstoff. Zwischen der Ausgleichkammer und dem Motor kann ein Kondensator liegen, der den Dampf aus der Ausgleichskammer aufnimmt, wobei das gebildete Kondensat mittels einer Pumpe in die Ausgleichskammer zurückgeführt wird.

In der Ausgleichskammer, die den Dampf und das flüssige Kühlmittel voneinander trennt, kann ein Kühlmittelbehälter vorgesehen sein. Der obere ^Teil des Kondensators' kann den Eintritt von in dem Dampf enthaltener Flüssigkeit»« verhindern.

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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig.l zeigt in Seitenansicht, teilweise inrSchnitt, eine Vorrichtung gemäss der Erfindung,

Pig.2 zeigt eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, zu Fig.l,

Fig.3 zeigt, teilweise im Schnitt, den Kondensator von vorn,

Fig.4 zeigt einen vakuumgesteuerten Federstopfen zur Verhinderung von Kühlmittelverlusten.

Der Motor, dessen Zylinder einen Kühlmantel haben, ist mit 1 bezeichnet und hat einen Wassereinlass 3> einen Wasserauslass 5 und eine Wasserpumpe 7. Zum Motor gehört ein in seiner Form und Grosse einem Kühler ähnlicher Kondensator 9» der an der Stelle liegt, in der sich üblicherweise der Kühler eines wassergekühlten Motors befindet. Der durch den Kondensator fliessende Dampf wird durch Luftumlauf gekühlt, wozu auch ein Ventil 11 dienen kann.

Hauptgegenstand der Erfindung ist eine Ausgleichskammer mit mehreren senkrechten Metallgittern 15 oder mit hitzestabilisierten Faserfiltern o.dgl.(Fig.2), die mittels Leitungen 17, 19 mit dem Einlass 3 bzw.Auslass 5 verbunden sind und direkt vor dem Kondensator liegen in dem Luftstrom zwischen dem Kühler und der Kühlerverkleidung.

Die oben an einem Ende an die Ausgleichskammer 13 angeschlossene Leitung 19 ist gekrümmt und nach unten zum Boden der Ausgleichskammer hin gerichtet. Die Leitung 17 ist unten am Boden der Ausgleichskammer angeschlossen,

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direkt unter der leitung 19, so dass sich ein kurzer Durchtritt des Kühlmittels durch die Ausgleichskammer zwischen diesen beiden Leitungen ergibt.

Oben an der Ausgleichskammer 13, aber in Abstand von der leitung 17, ist eine Öffnung 21 vorgesehen, die die Ausgleichskammer 13 mit dem Kondensator 9 verbindet, damit Dampf von der Ausgleichskammer in den Kondensator gelangen kann. Der obere Teil des Kondensators 9 ist so ausgebildet, dass der Dampf vor seiner Bewegung auf den Kühlschlangen nach unten erst um eine leitfläche herum zu einer Öffnung 73 am Ende eines kurzen senkrechten Rohrs 75 aufsteigen muss. Ein soiiwerer Dampf, der Flüssigkeit enthält, gelangt so mit der Flüssigkeit wieder zurück in die Ausgleichskammer 13. Am Boden des Kondensators befindet sich in der Mitte ein Eohr 23, in dem sioh das Kondensat ansammelt. In diesem Bohr befindet sich eine kleine Pumpe 25, die entweder elektrisch oder von dem Ventilator über ein Getriebe angetrieben wird, und diese Pumpe pumpt das Kondensat durch eine leitung 26 bis zu einem Punkt Ob₁Sn in der Ausgleichskammer 13, wobei dieser Punkt aber von den leitungen 17 und 19 und von dem Auslass 21 entfernt liegt, Das Eohr am Boden des Kondensators sammelt das Kondensat und führt dieses zur Ausgleichskammer 13 zurück unabhängig davon, ob sich der Kondensator aufgrund von Strassenunebenheiten in eine Schräglage stellt oder nicht, Wenn die Pumpe 25 von einer senkrechten Welle 28 über ein Getriebe und einen Winkelausgleich von dem Ventilator aus angetrieben wird, hat das die Welle 28 umgebende Gehäuse 29 eine Öffnung 30, die verhindert, dass das Kühlmittel einen zu hohen Spiegel einnimmt und um die Packungen am oberen Ende der senkrechten Welle herum Ieokt.

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Wie aus Fig.3 ersiohtlieh, kann der Baum des Kondensators mit den Wärmeiiber tr agungss phlangen in zwei Bäume 41» 42 unterteilt sein. Auf diese Weise ist in der Mitte unter dem Kondensator Platz vorhanden für das Getriebe zum Antrieb der Kondensatorpumpe 25 über ein die Winkellage ausgleichendes Zwischenstück.

Am höchsten Punkt des Bohrs 23» von den Kondensierungsflachen entfernt, ist ein Luftautlass 27 mit einem Einwegventil 39 vorgesehen mit dem Zweck, den Aufbau eines zu hohen Druckes in dem Kühlsystem zu verhindern, und auch um einen Eintritt atmosphärischer Luft in das System zu verhindern. Um den Verlust an Kühlmittel durch den Luftauslass 27 auf ein Minimum zu halten, wenn der Druck in dem Kühlsystem ansteigt aufgrund der latenten Wärme, die in dem System verbleibt, nachdem der Motor abgestellt ist, ist ein vakuumgesteuerter Federstopfen vorgesehen, durch den das Gummiventil 39 am Ende des Luftauslasses eiefe den Aufbau eines Druckes gestattet, wenn der Motor läuft. Dabei ist der Druck bei laufendem Motor halb so gross wie bei abgestelltem Motor.

Das Gummiventil 39 am Ende des Luftauslasses 27 (Fig.4-) liegt zwischen zwei Teilen 31» 33, von denen das untere Teil 31 ortsfest ist, während das obere Teil 33 ein Stopfen ist, der mit einer Seite an einer federbelasteten Membrane 35 anliegt. Auf der anderen Seite der ^Membrane 35 liegt eine Verbindung zu der Vakuumseite der Motorleitung, derart, dass bei laufendem Motor das Vakuum die ^Membrane 35 zurückzieht, und so der Druok auf das Gummiventil 39 aufgehoben wird. Dann ist das Ventil auf einen Druok von etwa 250 g/cm eingestellt. Wenn der Motor angehalten ist,und das Vakuum die Membrane

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nicht mehr beeinflusst, dann ist das Ventil auf einen Druck von 900 g/cm eingestellt.

Die Ausgleichskammer 13 liegt vor dem Kondensator 9,und der Kondensator 9 hat die gleiche Lage wie ein Kühler für Wasserkühlung. Die oberen. Enden der Ausgleichskammer 13 und des Kondensators 9 liegen ntnht höher als ein gewöhnlicher Kühler liegen würde.

Die äussere Fläche der Ausgleichskammer 13 ist stromfe linienförmig, so dass die Luft hinter dieser Fläche nach oben fliesst und so um die Wärmeaustauschschlangen in dem Kondensator herum fliesst.

An der Seite der Kammer 13 ist eine Füllkappe 65 vorgesehen, die so liegt, dass nicht mehr als die gewünschte Menge an Kühlmittel in das System gelangt. Eine Dichtung sichert gegen Austritt des Kühlmittels hinter der Kappe

Zweckmässig wird für Gebrauch während des ganzen Jahres ein permanentes azeotropisches Kühlmittel benutzt, beispielsweise Dowtherm 209» das einen Siedepunkt von etwa 98,8° C und einen niedrigen Gefrierpunkt hat. Bei ent- · f sprechenden klimatischen Bedingungen körinen auch andere Kühlmittel, beispielsweise auch Wasser, benutzt werden. Wenn der Motor 1 nicht läuft, ist der Spiegel des flüssigen Kühlmittels in der Ausgleichskammer 13 und in dem Kühlmantel der Zylinder gleich. Dies ist in Fig.l mit A bezeichnet. Faoh Starten des Motors wird das Kühlmittel nach aussen und aus dem Kühlmantel der Zylinder herausgepumpt, wodurch sich der Flüssigkeitsspiegel in der Ausgleichskammer 13 auf die Höhenlage B verringert.

Durch diese Verringerung des Flüssigkeitsspiegels in der Ausgleichskammer wird in der Ausgleichskammer ein

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oberer Spiegel erzeugt, über dem Platz genug ist für die Trennung von Flüssigkeit und Dampf, sowie Baum genug für die Ausdehnung dee Kühlmittels, ohne dass dabei die Ausgleichskammer 13 höher liegen muss als der Motor.

Die Höhenlage der Ausgleichskammer 13 ist begrenzt durch die Kühlerhaube des Automobils, und deshalb ist die Ausgleichskammer etwa 200 oder 225 nun hoch und 175 oder 200 mm lang mit einer Quererstreckung von 900 mm. Daduroh ergibt sich oben genügend Baum selbst für die grossten gebräuchlichen Automobilmotoren. ä

Die senkrechten Metallgitter oder hitzestabilisierten Faserfilter brechen nicht nur die Schwingungen des Dampfes und des Kühlmittels, die zur Verbrennungskammer strömen, sondern verhindern auch einen Fluss des Kühlmittels vom Ende der Ausgleichekammer 13 zu der Verbindungsleitung 17, so dass tatsächlich ein im wesentlichen geschlossener Umlauf in den Leitungen 17 und 19, dem Motorkühlmantel und einem Ende der Ausgleichskammer 13 besteht, wobei die Flüssigkeit in dem Ende der Ausgleichskammer gewissermassen ein Flüssigkeitsbehälter für das System ist, und wobei die Flüssigkeit anstelle des Kühlmittels tritt, das in Form von Dampf aus dem Umlauf ausscheidet. ' Durch diesen geschlossenen Umlauf von flüssigem Kühlmittel gelangt das Kühlmittel bei seinem Siedepunkt,oder dooh fast bei dieser Temperatur, in den Zylinderkühlmantel zurück.

Wenn bei dem Kühlmittel von einer Flüssigkeit gesprochen wird, so ist zu bemerken, dass die Flüssigkeit oft eine · kleine Dampf menge enthält, die zurück in den Zylinder- j kühlmantel gelangt. Diese Dampfmenge ist aber vernachlas sigbar im Vergleioh zu der Dampfmenge,die in der Ausgleiohskammer entfernt wird. Im Gregenteil ist die kleine Dampfmenge sogar vorteilhaft,wenn sie sicherstellt,

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dass die in dem Zylinderkühlmantel eintretende Kühlflüssigkeit ihren Siedepunkt hat.

Beim Starten des Motors mit einem erfindungsgemässen Kühlsystem, das bis zu einem gewünschten Spiegel mit Kühlmittel angefüllt ist, pumpt die Pumpe 7 das flüssige Kühlmittel aus der Ausgleichskammer 13 über die leitung in den Kühlmantel des Motors 1, und dadurch sinkt der Flüssigkeitsspiegel in der Ausgleichskammer 13 und bildet so in der Kammer einen oberen Teil, in dem sich die Flüssigkeit und das verdampfte Kühlmittel voneinander

P trennen. Der Ausfluss aus dem Kühlmantel des Motors 1 erfolgt durch die Leitung 19· Während früher das Kühlmittel durch Thermosyphonwirkung durch den Zylinderblock floss, stellt die Pumpe 7 bei der Erfindung nicht nur den unterschiedlichen Kühlmittel-Flüssigkeitsspiegel in der Ausgleichskammer 13 und in dem Kühlmantel des motors 1 ein, sondern es entsteht eine grössere Turbulenz in dem Kühlmantel, und dadurch werden die durch Sieden entstehenden Dampftaschen aufgebrochen, und es wird das Entstehen überhitzter heisser Stellen in dem Motor vermieden. Bei einem mehrzylindrigen Motor besteht also thermisches Gleichgewicht in allen Zylindern, und dadurch ergibt sich ein ruhiger Lauf des Mfcors. Das flüssige Kühlmittel in der Ausgleichskammer 13 wird sofort -ηηΐβτ bei Siedetemperatur, oder sehr nahe dieser Temperatur, zurückgeleitet. Der Dampf, der durch die Gitter in der Ausgleichskammer 13 in dem Kondensator 9 eintritt, gibt in ihm enthaltene Flüssigkeit in der Ausgleichskammer ab, kondensiert im Kondensator 9, sammelt sich in dem Rohr 23 und wird dann durch die Leitung 26 in das Ende der Ausgleichskammer 13 gepumpt"und bildet dort einen Vorrat an Kühlmittel. Bei früheren Systemen wurde behauptet, dass das Kondensat aus dem Kondensator durch Syphonwirkung heraustritt, aber bei einem Automobilmotor mit sehr verschiedenen Geschwindigkeiten hat sich ergeben",

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dass die Syphonwirkung bei geringen Geschwindigkeiten sehr unzureichend ist. Das wird bei der Erfindung vermieden durch die elektrische Pumpe oder durch eine über ein Getriebe von dem Ventilator angetriebene Pumpe, die das Kondensat in die Ausgleichskammer pumpt.

Ein Nachuntenströmen des Dampfes in der Ausgleichskammer durch die Leitung 26 des Kondensators 9 wird dadurch verhindert, dass das Kondensat aus dem Rohr 23 durch die Pumpe 25 in die Ausgleichskammer 13 gepumpt wird. Ist ä

das Kondensat ganz aus dem Rohr 23 herausgepumpt, dann wird die verbleibende Luft durch die Leitung 26 gepumpt, und das hat die gleiche Wirkung. Diese Luft vermischt sich dann mit Dampf, der durch die Öffnung 21 in den Kondensator übertritt, und gelangt zum Boden des Kondensators zurück und sammelt sich als statische Luft über dem Kondensator in dem Rohr 23. Wenn Motor und Pumpe 25 abgestellt sind, sammelt sich das Kondensat in dem Rohr 23, schliesst die Leitung 26 ab und verhindert ein Nachuntenströmen des Dampfes.

Wenn das Ventil 39 in dem Luftauslass 27 nicht vorhanden wäre, könnte sich bei grosser Leistung des Motors in dem "

System ein Druck aufbauen, und dadurch würde nicht nur in dem Rohr 23 aufgesammelte statische Luft,sondern auch Kühlmittel durch den Auslass 27 austreten. Ein solcher zeitweiliger Druckaufbau, und dadurch Kühlmittelverlust, würde auch eintreten, wenn der Motor aufgrund der im System verbleibenden latenten Wärme zum Stillstand kommt. TJm diesen Kühlmittelverlust zu verhindern, ist das Einwegventil 39 vorgesehen, das verhindert, dass atmosphärische Luft in das System eintritt, so dass sich kein Druck vor Öffnung des Ventils aufbauen kann. Es hat sich ergeben, dass infolge der möglichen Ausdehnung ein Druck von etwa 250 g/cm genügt, um einen Kühlmittelverlust

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zu vermeiden. Um einen Kühlmittelverlust durch zeitweisen Druckaufbau infolge latenter Wärme bei abgestelltem Motor zu verhindern, wird das Yentil 39 durch einen vakuumgesteuerten tfederstopfen betätigt, der einem grö'sseren Druckaufbau widersteht. Dabei genügt im allgemeinen ein Druck von 900 kg/cm , um einen solchen Kühlmittelverlust zu verhindern.

Die erfindungsgemässe Siedekühlung kann bei neuzeitlichen Automobilen ohne Änderung am Gesamtentwurf des Automobils verwendet werden. Selbst ein neuzeitliches Auto mit niedriger Haube kann von einer Wasserkühlung auf die erfindungs&emäse Siedekühlung umgestellt werden,und dazu braucht nur der Kühler entfernt und durch die erfindungsgemässe Ausrüstung ersetzt zu werden. Ein Kühlmittelverlust entsteht nicht, eine Kühlmittelnachfüllung ist also nicht notwendig.

P Patentansprüche

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Claims

_Patentansp_rüche :.

1. Verfahren zur Kühlung von Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass ein verdampfbares, flüssiges Kühlmittel unter Aufrechterhaltung seiner Siedetemperatur durch den Kühlmantel einer Verbrennungskraftmaschine in Umlauf gebracht wird, wobei ein Teil des Kühlmittels durch Übertragung der Maschinenwärme verdampft, worauf der entstehende Dampf vom flüssigen Kühlmittel getrennt wird, und das flüssige Kühlmittel unter Siedetemperatur wieder in den Kühlmantel zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verdampfbare Kühlmittel auf eine Temperatur von 93,3° C bis 101,5° C gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der abgeschiedene Kühlmitteldampf kondensiert und einem Kühlmittelbehälter zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelbehälter eine Ausgleichskammer ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Kühlmantel zurückfliessende flüssige Kühlmittel so viel Dampf enthält, dass das Kühlmittel seine Siedetemperatur hat.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5> dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel aus der Ausgleichskammer, unter Verringerung des iTüssigkeitsspiegels

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des Kühlmittels in der Ausgleichskammer, in den Kühlmantel der Verbrennungskraftmaschine geleitet wird, und dass die Trennung des Kühlmitteldampfes vom flüssigen Kühlmittel in dem Raum über dem Flüssigkeitsspiegel des Kühlmittels in der Ausgleichskammer erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmitteldampf und das flüssige Kühlmittel aus dem Kühlmantel der Verbrennungskraftmaschine herausgepumpt und von oben in die Ausgleichskammer eingeleitet werden,worauf das Kondensat in die Ausgleichskammer zurückgepumpt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass durch Betätigung eines Ventils bei abgeschlossenem Umlauf der Aufbau eines durch die im Umlauf verbleibende latente Wärme entstehenden Druckes ermöglicht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmitteldämpfe aus einem oberen Auslass des Kühlmantels austreten und in die Ausgleichskammer geleitet werden, während sich das nicht verdampfte Kühlmittel in einem mit dem Kühlmitteleinlass verbundenen Raum sammelt, wobei der Flüssigkeitsspiegel des nicht verdampften Kühlmittels in der Ausgleichskammer unter dem Flüssigkeitsspiegel des Kühlmittels in dem Kühlmantel der Verbrennungskaaftmaschine-gehalten wird, und wobei die Ausgleichskammer mit einem Kondensator in Verbindung steht.

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10# Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsspiegel in der Ausgleichskammer durch eine an den Einlass des Umlaufs angeschlossene Pumpe eingestellt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintritt des Kühlmittels in die Ausgleichskammer und der Austritt des nicht verdampften Kühlmittels in den Umlauf am gleichen Ende der Ausgleichskammer liegen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-11» dadurch gekennzeichnet, dass in der horizontal liegenden Ausgleichskammer mehrere senkrechte Sperren vorgesehen sind, die die Stöße des Dampfes und des flüssigen Kühlmittels brechen und so einen Behälter für verhältnismässig statisches flüssiges Kühlmittel bilden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperren sich von oben bis zum Boden der Ausgleichskammer erstrecken und aus nicht gewebten hitzestabilisierten Fasern bestehen.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 4- 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmitteldampf aus der Ausgleichskammer durch eine vom Ein- und Auslass entfernte Öffnung in den Kondensator geleitet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat zwischen dem Dampfauslass und dem Kondensator in die Ausgleichskammer zurückgeleitet wird.

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16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat in einem Eohr am Unteren Teil des Kondensators gesammelt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat mittels einer Pumpe über eine das Sammelrohr mit der Ausgleichskammer verbindende Leitung in die Ausgleichskammer gepumpt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nähe des Kondensatorbodens ein Luftauslass vorgesehen ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftauslass so gesteuert wird, dass sich bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ein grösserer Druck aufbaut als bei Nichtbetrieb.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des Luftauslasses ein Ventil vorgesehen ist, das den Einlass atmosphärischer Luft absperrt und so gesteuert wird, dass sich bei Betrieb und lichtbetrieb der maschine ein Kühlmittelverlust verhindernder Druck aufbaut.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil von einem vakuumgesteuerten Federstopfen gesteuert wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 4-21, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskammer nach aussen hin abgeschlossen ist.

23· Verfahren nach einem der Ansprüche 4-22, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskammer in waagerechter Eichtung Stromlinienform hat.

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24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskammer zwischen sich und dem
Wärmeaustauschschlangen des Kondensators eine Luftführung bildet.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24» dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskammer so niedrig ist, dass sie vor einem Automobilmotor unter der niedrigen Kühlerhaube des Autos untergebracht werden kann.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-25, dadurch " gekennzeichnet, dass die Siedeenergie benutzt wird, um das Kühlmittel in die Ausgleichskammer zu leiten, und dass Ein- und Auslass miteinander verbunden sind.

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