DE1476349C1 - Kuehlmittelkreislauf fuer Unterwasserfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelkreislauf für Unterwasserfahrzeuge, bei denen Brennkraftmaschine und Kühler in einem Innenraum angeordnet sind und wobei das Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, dem das Fahrzeug umgebenden Außenraum und diesem wieder zugeführt wird.

Bei Fahrzeugen der obigen Art kann bei Fahrt in großer Wassertiefe ein sehr hoher Außendruck auftreten. Dabei ist es wichtig, daß die einzelnen Aggregate möglichst leicht und klein gebaut werden. Dies kann dann geschehen, wenn diese Aggregate

keinen hohen Drücken ausgesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Druck des Kühlmittels in derartigen Fahrzeugen auf einen geringen Betrag gegenüber dem Druck im Innenraum, z. B. auf etwa zwei bis vier atü, zu begrenzen, obwohl diese Fahrzeuge oft für lange Zeit erheblich höheren Außendrücken ausgesetzt sind.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei den eingangs genannten Fahrzeugen dadurch gelöst, daß für

ίο eine Begrenzung des Kühlmitteldruckes auf einen geringen Betrag über dem Druck im Innenraum im Kühlmittelzufluß ein die Zuflußmenge beeinflußender Widerstand angeordnet ist und daß im Kühlmittelabfluß eine Verdrängerpumpe liegt.

Dieser Lösung liegt der allgemeine Gedanke zugrunde, den Strom der Kühlmittelmenge und dadurch den Druck im Kühlmittel so zu beeinflußen, daß er sich etwa in den Grenzen des geringen Druckes im Innenraum des Fahrzeugs bzw. um einen geringen, konstant bleibenden Betrag über diesem hält.

Die Erfindung hat dadurch den Vorteil, daß die Kühler mit ihren Leitungen usw. relativ leicht und einfach gebaut werden können. Sie brauchen keinen m oder nur noch einen geringen Druck aufzunehmen. Die ™

obige Überlegung und die sich daraus ergebenen Vorteile gelten für das ganze System, d. h., es ist völlig ohne Belang, ob es sich dabei um einen Motor-, einen öl- oder um einen sonstigen Kühler handelt oder um alle zusammen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung dient als Widerstand im Zufluß eine Verdrängerpumpe, die gemeinsam mit der Verdrängerpumpe im Abfluß antreibbar ist. Hierfür können beide Pumpen auf einer gemeinsamen Welle angeordnet oder in anderer Weise gekuppelt sein, so daß sie mit derselben Drehzahl umlaufen.

Dabei wird eine Lösung bevorzugt, wonach die Verdrängerpumpe im Abfluß auf eine Fördermenge ausgelegt ist, die bei maximalem Außendruck gleich oder noch etwas größer ist als die Fördermenge der Pumpe im Zufluß. Diese Pumpe im Zufluß dient gewissermaßen nur zum Abbremsen und Dosieren der Wassermassen, die durch den hohen Außendruck in die Zuflußleitung hineingepreßt werden. Sie wird also von _

der Strömung angetrieben und arbeitet in diesem Falle ^ nicht als Pumpe, sondern als Kraftmaschine. Ihre Fördermenge entspricht also der dem maximalen Außendruck entsprechenden negativen Förderhöhe, womit zum Ausdruck gebracht werden soll, daß sie als Kraftmaschine von der Strömung angetrieben wird. Da nun der Druck im Kühlmittel absinken würde, wird dann die Anordnung so getroffen, daß die Pumpe im Abfluß eine Überbrückungsleitung zwischen ihrer Druck- und ihrer Saugseite aufweist, in der ein Regelventil angeordnet ist, das von der Differenz zwischen dem Kühlmitteldruck und dem Druck im Innenraum des Fahrzeuges steuerbar ist. Damit wird außerdem bei Fahrt in geringer Wassertiefe die Vakuumbildung im Kühlsystem verhindert.

Nach dieser bevorzugten Lösung fließt Kühlmittel auf die Saugseite der Pumpe im Abfluß, d.h. also in den Kühler zurück. Man kann so den Kühlmitteldruck sehr genau auf einen Wert halten, der um einen geringen Betrag über dem Druck im Innenraum liegen möge. Die Steuerung des Regelventils erfolgt derart, daß es bei sinkendem Differenzdruck öffnet und bei steigendem Differenzdruck schließt. Bei der Gelegenheit sei noch erwähnt, daß man — prinzipiell gesehen — die größere

Pumpenfördermenge auch durch höhere Drehzahlen der Pumpe erreichen kann. Es wäre also denkbar, gleiche Pumpen unter Einschaltung eines Zwischentriebes mit zwei verschiedenen Drehzahlen umlaufen zu lassen.

Im vorstehenden ist davon ausgegangen worden, daß der Durchflußwiderstand im Kühlsystem relativ hoch liegt. Ist dies nicht der Fall, d. h. liegt er also unter z. B. 1 at., so kann nach einem die Erfindung weiter ausbildenden Gedanken als Widerstand im Zufluß ein Regelventil dienen, das von der Differenz zwischen dem Kühlmitteldruck und dem Druck im Innenraum steuerbar ist. Die Steuerung selbst erfolgt auch in diesem Fall nach den obigen Gesichtspunkten. Die Überbrückungsleitung fällt dann weg.

In beiden vorstehend genannten Fällen weist der Kühlmittelraum aus Sicherheitsgründen ein Überdruckventil auf, das auf jeden Fall, d. h. also auch vor dem Start der Maschine, verhindert, daß im Kühlsystem zu hoher Druck entsteht. Das dadurch entweichende Kühlmittel wird aus dem Innenraum herausgelenzt, da Fahrzeuge dieser Art ohnehin immer eine Lenzpumpe

»für die Beseitigung von Schwitzwasser od. dgl. aufweisen. Bei der Gelegenheit sei noch darauf hingewiesen, daß man nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens auch ganz einfach mit zwei gleichen Pumpen im Zu- und Ablauf und dem soeben erwähnten Überdruckventil allein auskommen kann. Allerdings werden sich dabei relativ große Lenzwassermengen ergeben.

Ferner ist beim Gegenstand der Erfindung zweckmäßig im Kühlmittelabfluß ein Rückschlagventil angeordnet. Im Kühlmittelzufluß liegt dann zweckmäßigerweise ein Sperrventil, das selbsttätig beim Start der Brennkraftmaschine geöffnet bzw. abgesprengt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen die Figuren an Hand einer schematischen Darstellung des Kühlsystems für einen Torpedo.

Nach F i g. 1 ist im Torpedokörper 10 durch

Querschotten 11 und 12 ein Innenraum 13 abgeteilt, der die gesamte Maschinenanlage des Torpedos enthält.

Der Einfachheit halber sind jedoch lediglich die mit dem Kühlmittelsystem zusammenhängenden Aggregate dar-

^ gestellt, während die Brennkraftmaschine selbst und die

P dazu gehörenden Teile in der Zeichnung nicht enthalten sind.

In das Kühlsystem 14, das — wie bereits erwähnt — mehrere Teilkühler, die Brennkraftmaschine usw. umfassen kann, tritt durch eine Zuflußleitung 15 das als Kühlmittel dienende Meerwasser ein und durch eine Abflußleitung 16 wieder aus. Im Zufluß 15 liegt ein Sperrventil 17, das beim Start der Brennkraftmaschine selbsttätig geöffnet wird. Ferner liegt im Zufluß 15 eine Zahnradpumpe 18. Die Abflußleitung 16 enthält eine weitere Zahnradpumpe 19, die gemeinsam mit der Pumpe 18 angetrieben wird. Die Pumpe 19 im Abfluß 16 ist in ihrer Fördermenge so viel größer als die Pumpe 18, daß sie auch in größter Wassertiefe stets mehr Wasser aus dem Kühlsystem herauspumpt als durch die Pumpe

18 hineinfließen kann. Die Abflußleitung 16 enthält weiterhin noch ein Rückschlagventil 20. Ferner ist am

Kühlsystem 14 ein Überdruckventil 21 angeordnet.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen bereits hervorgeht, würde die Pumpe 19 stets mehr Wasser aus dem Kühlsystem 14 herauspumpen und damit den Druck in diesem auf Vakuum absenken. Um im Kühlsystem 14 einen konstant bleibenden Druck zu erhalten, ist an der Pumpe 19 eine Überbrückungsleitung 22 vorgesehen, welche die Druckseite der Pumpe

19 mit ihrer Saugseite verbindet. In dieser Leitung 22 ist ein Regelventil 23 angeordnet, welches — gesteuert von einem Steuerglied 25 — auf die geringe Differenz zwischen dem Druck im Kühlsystem 14 und dem Druck im Innenraum 13 anspricht. Der letztgenannte Druck ist übrigens in bestimmter Weise vom Ladedruck der Brennkraftmaschine abhängig, der aber im einzelnen hier nicht interessiert. Bei sinkendem Druck im Kühlsystem 14 läßt dieses Regelventil 23 also Wasser auf die Saugseite der Pumpe 19 zurückströmen. Dadurch wird ein konstant bleibender, verhältnismäßig geringer Druck aufrechterhalten.

Nach Fig.2 ist das Kühlsystem 14 wiederum mit einem Überdruckventil 21 ausgerüstet. Im Zufluß 15 liegt nunmehr ein Regelventil 24, welches in der gleichen Weise ausgebildet und wirksam ist, wie das Regelventil 23 der Anordnung nach Fig. 1. Im Abfluß 16 liegt wiederum die Pumpe 19, während die Überbrückungsleitung in Fortfall gekommen ist. Diese Anordnung zeigt eine bauliche Vereinfachung, mit der sich jedoch in derselben Art und Weise der Druck im Kühlsystem 14 auf einem verhältnismäßig geringen Wert konstant halten läßt, der jedoch immer unter dem Druck im Außenraum liegt.

Eine weitere Vereinfachung ist aus F i g. 3 zu ersehen. Dort sind im Zufluß 15 sowie im Abfluß 16 lediglich die vorzugsweise gleichen Pumpen 18 und 19 angeordnet. Das Überdruckventil 21 übernimmt hier das Konstanthalten des Druckes im Kühlsystem 14. Das aus dem Überdruckventil 21 herausströmende Wasser wird in allen Fällen durch eine nicht dargestellte Lenzpumpe aus dem Innenraum 13 des Torpedos entfernt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Kühlmittelkreislauf für Unterwasserfahrzeuge, bei denen Brennkraftmaschine und Kühler in einem Innenraum angeordnet sind und wobei das Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, dem das Fahrzeug umgebenden Außenraum entnommen und diesem wieder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Begrenzung des Kühlmitteldruckes auf einen geringen Betrag über dem Druck im Innenraum (13) im Kühlmittelzufluß (15) ein die Zuflußmenge beeinflussender Widerstand angeordnet ist und daß im Kühlmittelabfluß (16) eine Verdrängerpumpe (19) liegt.

2. Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstand im Zufluß (15) eine Verdrängerpumpe (18) dient, die gemeinsam mit der Verdrängerpumpe (19) im Abfluß (16) antreibbar ist.

3. Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerpumpe (19) im Abfluß (16) auf eine Fördermenge ausgelegt ist, die bei maximalem Außendruck gleich oder noch etwas größer ist als die Fördermenge der Pumpe (18) im Zufluß (15).

4. Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (19) im Abfluß (16) eine Überbrückungsleitung (22) zwischen ihrer Druck- und ihrer Saugseite aufweist, in der ein Regelventil (23) angeordnet ist, das von der Differenz zwischen dem Kühlmitteldruck und dem Druck im Innenraum steuerbar ist.

5. Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstand im Zufluß (15) ein Regelventil (24) dient, das von der Differenz zwischen dem Kühlmitteldruck und dem Druck im Innenraum steuerbar ist.

6. Kühlmittelkreislauf nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, mit einer den Innenraum (13) frei haltenden Lenzpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelraum (14) ein Überdruckventil (21) aufweist.

7. Kühlmittelkreislauf nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlmittelabfluß (16) ein Rückschlagventil (20) angeordnet ist.

8. Kühlmittelkreislauf nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlmittelzufluß (15) ein Sperrventil (17) angeordnet ist, das selbsttätig beim Start der Brennkraftmaschine geöffnet bzw. abgesprengt wird.