DE3226883A1

DE3226883A1 - Kuehlkreislauf fuer verbrennungskraftmaschinen, insbesondere fuer schiffsdiesel

Info

Publication number: DE3226883A1
Application number: DE19823226883
Authority: DE
Inventors: Erich 5090 Leverkusen Holzweg; Friedrich-Wilhelm Westerburg
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1982-02-10
Filing date: 1982-07-17
Publication date: 1983-08-18

Description

KLÖCKNER-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT
Klöcknerstraße 29, 41 Duisburg 1

Kühlkreislauf für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere für Schiffsdiesel

Die Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere für Schiffsdiesel, wobei die den Verbrennungsräumen der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft über einen Abgasturbolader angesaugt, verdichtet und durch mindestens einen im Kühlkreislauf angeordneten Wärmetauscher geleitet wird.

Bei Verbrennungskraftmaschinen mit Abgasturbolader wird bekanntlich der Abgasturbolader von den heißen, den Auspuff verlassenden Abgasen angetrieben. Der Abgasturbolader verdichtet die Luft, die gleichzeitig über einen Wärmetauscher von den heißen, den Auspuff verlassenden Abgasen vorgewärmt wird. Diese vorgewärmte Luft hat den Vorteil, daß die Verbrennungsvorgänge in den Brennräume besser ablaufen. Hierbei ist jedoch dafür Sorge zu tragen, daß diese Ladeluft keine zu hohe Temperatur erreicht, da sonst der Füllgrad der Brennräume nicht mehr optimal gewährleistet ist. Die obere Grenze für die Temperatur der Ladeluft liegt bei etwa 190 ⁰C. Im Vollastbetrieb wird leicht diese Temperatur erreicht und überschritten, wenn nicht entsprechende Gegenmaßnahmen vorgesehen sind. Es ist bekannt, zu diesem Zweck im Kühlkreislauf von Schiffsdieseln einen Wärmetauscher für die Ladeluft anzuordnen, der von der aufgeheizten Ladeluft durchströmt wird und der die Ladeluft nach dem Gegenstromprinzip herunterkühlt. Mit dieser Anordnung wird entweder

eine annähernd gleichbleibende oder bei ungeregeltem System eine bei steigender Last des Schiffsdiesels ansteigende Temperatur der Ladeluft erreicht. Diese Maßnahmen waren bisher völlig ausreichend bei Dieselmaschinen, die mit dem gebräuchlichen Dieselöl betrieben werden.

Aufgrund der allgemeinen ölverknappung ist man jedoch bestrebt, Schweröl einzusetzen. Schweröl hat jedoch schwerwiegende Nachteile, die z. B. darin bestehen, daß im Teillastbetrieb es leicht zu Verrussungen kommt, die auf die schlechtere Verbrennungsfähigkeit von Schweröl gegenüber Dieselöl bei zu niedrigen. Temperaturen zurückzuführen ist. Deshalb ist man von vornherein bestrebt,»die Ladelufttemperatür im Teillastbetrieb für Schweröl höher zu halten als bei dem üblichen Dieselöl. Zum Vollastbereich hin ist man jedoch bestrebt, der Ladeluft eine niedrigere Temperatur zuzuordnen, da sonst der Füllgrad der Brennräume nicht mehr optimal gewährleistet ist. Aus diesem Grunde weisen die bekannten Kühlkreisläufe für die Ladeluft einen zweiten Wärmetauscher auf, der bei Vollast dem ersten zugeschaltet wird. In der Praxis stellte es sich heraus, daß derartige Kühlkreislaufsysteme mit zwei Kühlern im Schwerölbetrieb den gestellten Forderungen, im Teillastbereich ein Verrussen zu vermeiden,/genügen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Kühlkreislauf der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der auch im Schwerölbetrieb im Teillastbereich die Verrussungserscheinungen sicher vermeidet, wobei im Vollastbetrieb das Überschreiten einer oberen Temperatur der Ladeluft vermieden wird

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kühler der Verbrennungskraftmaschine und der Wärmetauscher für die Ladeluft derart in einem geschlossenen Kühlkreislauf

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angeordnet sind, daß im Vollastbetrieb ein größerer Anteil des vom Kühler kommenden Kühlmittels den Wärmetauscher durchströmt als im Teillastbetrieb. Erfindungswesentlich ist, daß der Kühlkreislauf nur einen Wärmetauscher für die Ladeluft aufweist, der nach Erreichen der Betriebstemperatur der Verbrennungskraftmaschine es einerseits ermöglicht, daß der Ladeluft, solange sie eine zu niedrige Temperatur aufweist, Wärme zugeführt wird und der bei steigender Temperatur im Vollastbetrieb dafür sorgt, daß der Ladeluft Wärme entzogen wird. Erfindungswesentlich ist, daß der Wärmetauscher für die Ladeluft nur dann als Kühler in Funktion tritt, wenn die Temperatur der Ladeluft zu hoch wird. Im anderen Falle sorgt der Wärmetauscher dafür, daß die Temperatur der Ladeluft nicht zu niedrig wird. Solange die Verbrennungskraftmaschine ihre Betriebstemperatur noch nicht erreicht hat, d. h. im Anfahrbereich, sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die den Kühler durchfließende Menge und die den Wärmetauscher für die Ladeluft durchfließende Menge derart gesteuert, daß im Anfahrbereich die die Verbrennungskraftmaschine durchfließende Menge im Bypass am Kühler vorbeiströmt und daß vom Teillastbereieh ausgehend, zum Vollastbereich ein immer größerer Mengenanteil der den Kühler für die Ladeluft durchströmenden Menge der dem Wärmetauscher zuströmenden Menge beigemischt ist.

In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Mengenverteiler vorgesehen, der von der Menge für den Kühler und der Menge für den Wärmetauscher für die Ladeluft durchflossen ist.und der je nach seiner Ventilstellung eine entsprechende Teilmenge von der den Kühler durchströmenden Menge abzweigt und dem Wärmetauscher zuführt.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Mengenverteiler in Abhängigkeit des Druckes der von dem Abgastur-

bolader verdichteten Luft gesteuert. Da die Temperatur der Ladeluft und ihr Druck annhähern einander proportional sind, ist es ohne weiteres möglich, den Mcngenverteiler in Abhängigkeit des Druckes der Ladeluft zu steuern.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Mengenverteiler in Abhängigkeit der Temperatur der Brcnnräume gesteuert. Dies kann auch in Abhängigkeit der Drehzahl des Motors oder des Durchsatzes an Brennstoff erfolgen.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Mengenverteiler zwei gemeinsam schaltende Ventile auf, wobei das erste Ventil einen Zufluß, einen Abfluß und einen Röhrenkegelschieber hat, und das zweite Ventil einen Zufluß, zwei Abflüsse und einen Röhrendoppelkegelschieber hat und die Anordnung der beiden Ventile so getroffen ist, daß in der einen Schaltstellung das erste Ventil geöffnet und das zweite über den einen Abfluß durchflossen wird und daß in der anderen Schaltstellung das erste Ventil geschlossen und das zweite über den anderen Abfluß bei gesperrtem ersten Abfluß geschlossen ist.

Eine besonders einfache Ausführung des Mengenverteilers ergibt sich dadurch, daß beide Ventile erfindungsgemäß in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung münden der Abfluß des ersten Ventils und der Abfluß des zweiten Ventils für die andere Schaltstellung in eine Mischkammer, die einen Mischkammerabfluß hat. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die -vom ersten Ventil und vom zweiten Ventil kommenden Kühlmittelströme unterschiedlicher Temperatur homogen gemischt werden, bevor sie dem Kühler zugeleitet werden.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist erfindungsgemäß das Gehäuse zur Ausbildung der beiden Ventilkammern eine Trennwand mit einer Bohrung auf, wobei die Bohrung eine Ventilstange führt, auf der die Ventilkörper unter Ausbildung des Röhrenkegelschiebers und des Röhrendoppelkegelschiebers angeordnet sind.

Dieser erfindungsgemäße Mengenverteiler arbeitet in den Zwischenstellungen derart, daß in den Zwischenstellungen in dem Ventil mit dem Röhrendoppelkegelschieber ein entsprechender Anteil des zufließenden Mittels abgezweigt und über den Abfluß des ersten Ventils abfließt. Dieshalb muß vor dem ersten Ventil, d.h. vor dem erfindungsgemäßen Mengenverteiler, ein entsprechender Anteil des dem ersten Ventil zufließenden Mittels im Bypass abgezweigt werden. Hierfür ist eine Bypassleitung vorgesehen, die eine Steuermembrame aufweisen kann.

Es zeigte sich jedoch, daß bei schnellen Lastwechsein, d.h. unter extremen Betriebszuständen, aufgrund des konstanten Strömungswiderstandes der Steuermembran und des variablen Strömungswiderstandes des Mengenverteilers eine hinreichend genaue Einhaltung der Temperatur der Ladeluft nicht mehr gewährleistet ist. Dieser erfindungsgemäße Mengenverteiler ist im folgenden als erstes Ausführungsprinzip bezeichnet.

Um diesen Nachteilen abzuhelfen weist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß einem zweiten Ausführungsprinzip der Mengenverteiler zwei gemeinsam schaltende Ventile auf, wobei jedes Ventil einen Zufluß und zwei Abflüsse und einen Röhrendoppelkegelschieber aufweist, und wobei die Anordnung der beiden Ventile so getroffen ist, daß in der einen Schaltstellung (Anfahrbetrieb) beide Ventile voneinander unabhängig durchflossen werden, in der anderen Schaltstellung (Vollastbetrieb) über den einen Abfluß des

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ersten Ventils das dem zweiten Ventil zufließende Mittel abfließt und in den Zwischenstellungen über den ersten Abfluß des ersten Ventils entsprechende Mengen des dem zweiten Ventil zufließenden Mittels abfließen und über den zweiten Abfluß des ersten Ventils die entsprechenden Mengen des ihm zufließenden Mittels abfließen. Durch diese Maßnahmen wird in einfacher Weise erreicht, daß die Aufteilung und Abführung der dem Mengenverteiler zufließenden Ströme eine Bypassleitung nicht mehr erforderlich macht.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Strömungswiderstände dieser beiden Ventile gleich. Überraschenderweise zeigte es sich, daß hierdurch problemlos eine exakte und für sämtliche Betriebszustände genaue Einhaltung der Temperatur der Ladeluft erreicht wird/ ohne daß auf aufwendige elektronische bzw. Steuertechnische Einrichtungen zurückgegriffen werden muß.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind erfindungsgemäß beide Ventile in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, wobei die beiden Röhrendoppelkegelschieber auf einer gemeinsamen Ventilstange angeordnet sind. Es ergibt sich hierdurch wie bei dem ersten Ausführungsprinzip des Mengenverteilers eine einfache konstruktive Ausbildung.

In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Abfluß des ersten Ventils als Gehäusekanal ausgebildet, der mit dem zweiten Abfluß des zweiten Ventils verbunden ist.

Eine konstruktiv einfache Lösung der Aufteilung der zufließenden Ströme in Teilströme ergibt sich erfindungsgemäß dadurch, daß jedem Röhrendoppelkegelschieber drei

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jeweils Ventilsitze zugeordnet sind und /der mittlere Ventilsitz derart zu den beiden Ventilkörpern angeordnet ist, daß in den Zwischenstellungen eine Verteilung des zufließenden Mittels auf die zwei abfließenden Mengen erfolgt. Die Aufteilung auf die abfließenden Mengen erfolgt je nach den Gegebenheiten und ist zwar experimentell zu ermitteln/ wobei es u. a. auf den benachbarten Abstand der beiden Ventilkörper eines jeden Doppelrohrenkegelschiebers ankommt. Je nach den Bedingungen sind auch die Ausbildung und die Anordnung der einzelnen Ventilsitze sowie die Ausbildung und Anordnung der einzelnen Ventilkörper entsprechend den auftretenden Betriebsbedingungen vorher experimentell festzulegen. Es zeigte sich, daß der hiermit verbundene Aufwand erheblich herabgesetzt ist, wenn beide Ventile den gleichen Strömungswiderstand aufweisen, d. h. beide identisch aufgebaut sind. · '

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild (AusführungsbeispielJ des erfindungsgemäßen Kühlkreislaufes,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Mengenverteilers,

Fig. 3a,b,c den Mengenverteiler nach Fig. 2 in den beiden Endstellungen und einer Mittelstellung,

Fig. 4 ein weiteres Blockschaltbild (Ausführungsbei-. spiel) des erfindungsgemäßen Kühlkreislaufes,

Fig. 5 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel

des Mengenverteilers nach dem zweiten Ausführungsprinzip, und

Fig. 6 den Mengenverteiler nach Fig. 5 in den beiden Endstellungen und in einer Mittelstellung.

Mit 1 ist ein an sich bekannter Schiffsdiesel bezeichnet. Ein ebenfalls an sich bekannter Abgasturbolader 2 saugt die Luft über das vorgeschaltete Luftfilter 3 an, die als Ladeluft über den Wärmetauscher für die Ladeluft 4 den Verbrennungsräumen des Schiffsdiesels zugeführt wird. Die Abflußleitung 5 für das von der Wärme des Schiffsdiesels beaufschlagte Kühlmittel, i. a. Wasser, führt zu dem Zufluß des 3/2-Wegeventils 6. Der eine Abfluß dieses 3-Wegeventils ist über die Leitung 7 mit dem Zufluß 8 des Mengeriverteilers 9 verbunden, während der andere Abfluß des 3/2-Wegeventils 6 über einen Abzweig 10 einerseits mit dem Kühler 11 des Schiffsdiesels und andererseits mit dem einen Zufluß eines 3-Wegeventils 12 verbunden ist. Der andere Abfluß dieses 3-Wegeventils 12 ist mit dem Abfluß des Kühlers 11 verbunden, während sein Zufluß über eine Leitung 13 mit dem zweiten Zufluß 14 des Mengenverteilers 9 verbunden ist.

Dem Zufluß 14 des Mengenverteilers 9 ist ein Abfluß 15 und dem Zufluß 8 ein Abfluß 16 zugeordnet. Der Abfluß 16 ist über die Leitung 17 mit dem Zufluß des Wärmetauschers 4 verbunden, dessen Abfluß mit einem Abzweig 18 verbunden ist. Der Abzweig 18 ist einerseits mit dem Abfluß 15 und andererseits über einen Abzweig 19 einerseits über die Leitung 20 mit dem Zufluß des Motors für das Kühlmittel und andererseits über die Leitung 21 mit einem Abzweig 22 in der Leitung 7 zwischen dem Zufluß 8 des Mengenverteilers

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9 und dem der Leitung 7 zugeordneten Abfluß des Wegeventils 6 verbunden. Der Mengenverteiler ist derart ausgebildet, daß er gemäß Fig. 2 in der einen Endstellung den Zufluß 8 mit dem Abfluß 16 und den Zufluß 14 mit dem Abfluß 15 völlig getrennt voneinander verbindet. In der anderen Endstellung (vgl. Fig. 2) verbindet der Mengenverteiler den Zufluß 14 mit dem Abfluß 16 und dem Abfluß 15, wobei der Zufluß 8 gesperrt ist. Die Ausbildung des Mengenverteilers ist weiterhin so getroffen, daß in den Zwischenstellungen ein entsprechender Durchfluß vom Zufluß 14 zum Abfluß 16 und auch vom Zufluß 14 zum Abfluß 15 erfolgt.

Der Mengenverteiler weist ein Vorsteuerventil 25 auf, das im wesentlichen eine Steuermembran aufweist, die über die Steuerleitung 26 von dem Druck der Ladeluft beaufschlagt wird.

Die erfindungsgemäße Regelung des Kühlkreislaufes arbeitet folgendermaßen: Im Anfahrstadium ist der Zufluß des 3-Wegeventils 6 über die Leitung 7, die Leitung 17, den Wärmetauscher 4 sowie über den Abzweig 19 mit der Leitung 20 verbunden, wobei der mit dem Abzweig 10 verbundene Abfluß des 3-Wegeventils 6 gesperrt ist, so daß das Kühlmittel am Kühler 11 vorbeiströmt. Auf diese Weise wird die Kühlmittelmenge dem Motor ungekühlt wieder zugeführt, so daß der Motor relativ rasch seine Betriebstemperatur erreicht. Die durch die. heißen Abgase erwärmte Ladeluft wird in dem Wärmetauscher für die Ladeluft nicht gekühlt und bleibt sicher unterhalb des Grenzwertes. In dieser Schaltstellung verbleibt der Kühlkreislauf solange bis der Schiffsdiesel seine Betriebstemperatur erreicht hat. Dann gehen die Wegeventile 6 und 12 proportional zur aufgenommenen Temperatur in die andere Schaltstellung, so daß das von der Abflußleitung 5. kommende aufgeheizte Kühlmittel den Kühler 11 unter Wärmeabgabe durchströmt und dann über die Leitung 13, den Zufluß 14,

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den Abfluß 15 und von da über den Abzweig 19 über die Zuflußleitung 20 in den Motor zurückströmt. Entsprechend der Belastung des Motors wird die Ladeluft mehr oder weniger Vorgeheizt, so daß ihre Temperatur schließlich den vorgegebenen Grenzwert erreicht und überschreitet. Bei Erhöhung der Drehzahl des Schiffsantriebs erhöht sich der Ladedruck, der die Steuermembran des Mengenverteilers beaufschlagt. Nach überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes verstellt der Vorsteuerteil 25 den Mengenverteiler so, daß er eine entsprechende Stellung einnimmt und Kühlmittel über den Anschluß 14 und den Abfluß 16 in den Wärmetauscher strömt und der Ladeluft Wärme entzieht. Das Kühlsystem ist derart ausgelegt, daß im Vollastbereich und zwar bei maximaler Volllast über die Steuermembran der Mengenverteiler derart verstellt wird, daß das über den Zufluß 14 zufließende Kühlmittel über den Abfluß 16 den Wärmetauscher 4 durchströmt und dann über den Abzweig 18 und die Leitung 20 in das Kühlsystem des Schiffsdiesels zurückströmt (Fig. 1). Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß im Vollastbetrieb unter extremer Belastung die Temperatur der Ladeluft stets unterhalb dem vorgegebenen maximalen Wert bleibt.

In der Praxis wechseln Teillastbetrieb und Vollastbetrieb in regelloser Folge ab, wobei die Zeitintervalle für den Teillastbetrieb und den Vollastbetrieb sich erheblich ändern können. Dies hat zur Folge, daß sich entsprechend diesem Lastwechsel auch die Temperatur der Ladeluft laufend ändert, was wiederum zur Folge hat, daß auch der Ladeluftdruck, der die Steuermembran des Mengenverteilers beaufschlagt, ebenfalls schwankt. Entsprechend diesen Schwankungen verstellt sich der Mengenverteiler laufend, so daß entsprechende Mengen des über den Zufluß 14 zufließenden Kühlmittels über den Abfluß 17 dem Wärmetauscher 4 zugeführt werden und stets einem unzulässi-

gen Temperaturanstieg der Ladeluft durch eine entsprechend größere Wärmeabfuhr im Wärmetauscher entgegengewirkt wird. Bei einem Temperaturabfall der Ladeluft strömt eine geringere Menge Kühlmittel vom Zufluß 14 zum Abfluß 16, so daß die Temperatur der Ladeluft auch bei extremem Lastwechsel in einem vorgegebenen Intervall verbleibt. Durch die erfindungsgemässen Maßnahmen ist somit ein analog arbeitender Regelkreis geschaffen. .

In Fig. 2 ist der erfindungsgemäße Mengenverteiler anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Der mit 30 bezeichnete Mengenverteiler besteht aus dem einen, einen Röhrenkegelschieber aufweisenden Ventil 31 und dem einen Röhrendoppelkegelschieber aufweisenden Ventil 32, die be.ide in einem gemeinsamen Gehäuse 33 angeordnet sind. Das Gehäuse 33 weist eine Trennwand zur Ausbildung der Ventilkammern 35 und 36 für das Ventil 31 bzw. das Ventil 32 auf. Das Ventil 31 hat.einen Zufluß 37 und einen Abfluß 38, das Ventil 32 einen Zufluß 39 und die beiden Abflüsse 40 und 41. Der Röhrenkegelschieber des Ventils 31 besteht aus der Kolbenstange 42 und dem Ventilkörper 45. Die Kolbenstange ist in dem Gehäuse axial verschiebbar geführt und steht an dem einen Ende gegen die Vorspannung einer Feder 43 an. Ihr anderes Ende ist in den Druckaufnehmer 44 geführt, dessen nicht dargestellte Membrane von dem Druck der Ladeluft beaufschlagt wird, so daß die Kolbenstange entsprechend der eingestellten Vorspannung axial verschoben wird. Die Kolbenstange kann auch in Abhängigkeit der Drehzahl des Motors oder in Abhängigkeit des Durchsatzes des dem Motor zugeführten Brennstoffs gesteuert werden. Auf der Kolbenstange ist im Ventilraum 35 des Ventils 31 der an sich bekannte Ventilkörper 45 angeordnet, der mit den Ventilsitzen 46 und 47 zusammenarbeitet. In der Kammer 36 des Ventils 32 sind auf der Kolbenstange die ebenfalls an sich bekannten Ventilkörper 4 8 angeordnet, die mit den Ventilsitzen 49 bzw. 50 zusammenarbeiten. Der Abfluß 41 und der. Abfluß 28

münden in eine

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Mischkammer 51, die einen Mischkammerabfluß hat, der dem Abfluß 16 in Fig. 1 entspricht und ebenfalls mit 16 bezeichnet ist. Die Anordnung der Ventilkörper zueinander ist derart getroffen, daß in der einen Endstellung, d. h. bei völlig geöffnetem Ventil 31 der Abfluß 41 des Ventils gesperrt und der Abfluß 40 geöffnet ist, so daß das durch den Zufluß 39 einströmende Medium über den Abfluß 40 weiterströmen kann. In der anderen, in Fig. 2 unteren Endstellung ist das Ventil 31 geschlossen. In dieser unteren Endstellung verschließt der Ventilkörper 48 den Abfluß 40, während der Abfluß 41 geöffnet ist und das über den Zufluß 39 weiterhin einströmende Medium durch den Mischkammerabfluß 16 weiterströmen kann. In den Zwischenstellungen des Mengenverteilers kann Kühlflüssigkeit sowohl über den Abfluß 38 als auch über den Abfluß 41 in die Mischkammer strömen. Die Funktionsweise des Mengenverteilers in den beiden Endstellungen und in seinen Zwischenstellungen ist ohne weiteres aus den Fig. 3a, 3b, 3c ersichtlich, die den Mengenverteiler in einer vereinfachten Darstellung zeigen.

Anstelle des Druckaufnehmers 44 in Fig. 2 kann auch ein nach dem Tauchspulenprinzip arbeitender Stellmagnet vorgesehen sein, der in Abhängigkeit von den Meßwerten eines im Motorgehäuse im Bereich einer Fremdkammer angeordneten Temperaturfühlers die mit ihm gekoppelte Kolbenstange 4 2 verstellt.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kühlkreislaufs mit einem Mengenverteiler gemäß dem zweiten Ausführungsprinzip, der mit 55 bezeichnet ist. Der Vergleich dieser Fig. mit Fig. 1 zeigt, daß die Leitung 21 sowie die Steuermembran entfallen. Die beiden 3-Wegeventile 6 und 12 werden, entsprechend wie in Fig. 1, temperaturabhängig gesteuert, wobei beim übergang vom Teillast- zum Vollastbetrieb ein

immer größerer Kühlmittelstrom über das 3-Wegeventil 6 über den Kühler 11 strömt, während beim übergang in Richtung Teillastbetrieb ein immer größerer Anteil des über die Leitung 5 zufließenden, aufgeheizten Kühlmittels über den Zufluß 8 dem Mengenverteiler zugeführt wird. Die temperaturabhängige Steuerung der beiden 3-Wegeventile 6 und 12 und die Steuerung des Mengenverteilers in Abhängigkeit von dem Druck der Ladeluft erfolgt wie in Fig. 1.(Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen). Die Steuerleitung 26 für den Mengenverteiler : ist lediglich verlegt.

Pig. 5 zeigt einen Schnitt durch das zweite Ausführungsprinzip des erfindungsgeraäßen Mengenverteilers, der mit

55 bezeichnet ist. Das erste Ventil ist mit 56 und das zweite mit 57 bezeichnet. Beide Ventile weisen eine ge- ' meinsame Ventilstange 58 auf, die in dem ebenfalls gemeinsamen Gehäuse 59 axial verschiebbar geführt ist und gegen eine Druckfeder 60 ansteht. Die axiale Verstellung der Ventilstange erfolgt mittels der Stepermembran 61, die · von dem Druck der Ladeluft über die S£euerleitung 26 beaufschlagt wird (nicht dargestellt). Das Gehäuse weist eine beiden Ventilen gemeinsame Trennwand 62 mit'einer Bohrung 63 auf, durch die die Ventilstange 58 hindurchgeführt ist. Der Röhrendoppelkegelschieber 56' des Ventils

56 weist die beiden Ventilkörper 64 und 65 auf, die auf der Ventilstange 58 angeordnet sind. Diesen beiden Ventilkörpern sind die Ventilsitze 66, 67 und 68 zugeordnet. Das Ventil 56 weist einen Zufluß 69 und die beiden Abflüsse 70 und 71 auf. Der Ventilsitz 67 ist in bezug auf die , beiden zueinander beabstandeten Ventilkörper 64, 65 derart angeordnet, daß in den Zwischenstellungen das zufliessende Mittel in zwei Teilströme aufgeteilt wird, wie dies

durch' die Pfeile· im Bereich des Ventilsitzes 67 schematisch dargestellt ist.

Das Ventil 57' weist ebenfalls zwei, mit 72 und 73 bezeichnete, auf der Ventilstange 58 zu einem Röhrendoppelkegelschieber 57' angeordnete Ventilkörper auf, denen die Ventilsitze 74, 75 und 76 zugeordnet sind. Das Ventil 57 weist einen Zufluß 77 und zwei Abflüsse 78 und 79 auf. Der'mittlere. Ventilsitz 75 ist in bezug auf die beiden Ventilkörper 72, 73 derart angeordnet bzw. ausgebildet, daß in den Zwischenstellungen des Mengenverteilers eine Aufteilung der über den Zufluß 77 zufließenden Menge in zwei Teilströme erfolgt, wie dies im Bereich des mittleren Ventilsitzes durch die Pfeile dargestellt ist.

Wie .aus Fig. 5 weiterhin ersichtlich, sind beide Ventile identisch ausgebildet,"so daß sie den gleichen Strömungswiderstand haben. Hierbei ist die Ausbildung von selbst so getroffen, daß die Menge des über den Abfluß 78 abfließenden Mengenanteils genauso groß ist wie der über den Abfluß 71 abfließende Mengenanteil. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Summe der über die Anschlüsse 8 bzw. 14 zufließenden Mengen gleich der Summe der über die Anschlüsse 15 und 16 abfließenden Mengen ist.

Fig. 6 zeigt den Mengenverteiler nach Fig. 5 in der einen Endstellung (Anfahrbetrieb, in einer Mittelstellung und in der anderen Endstellung (Vollastbetrieb).

Der erfindungsgemäße Mengenverteiler nach dem ersten bzw. zweiten Ausführungsprinzip kann allgemein zum Teilen und/ oder Mischen von strömenden Medien wie beispielsweise Flüssigkeiten, Dämpfe, Gase, pastenförmige Medien, eingesetzt werden.

So kann er in Kühlkreisläufen anderer Art als der beschriebenen beispielsweise in Kühlsystemen von Kühlanlagen für Gefrierhäuser, Gefrierkammern auf Fischereifahrzeugen usw. eingesetzt werden. Darüberhinaus ist ein vorteilhafter Einsatz auch dort denkbar, wo eine konstante Temperatur nicht mehr im Vordergrund steht oder völlig außer Betracht bleiben kann, sondern das genaue Einhalten eines vorgegebenen Mischungsverhältnisses strömender Medien, beispielsweise industrielle Prozesse, Wasseraufbereitungsanlagen, Mischen von flüssigen oder pastösen Lebensmitteln, Schmier- und Kühlprozesse in Anlagen wie z.B. Walzenstraßen u. ä. '.

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Claims

KLÖCKNER-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT
Klöcknerstraße 29, 41 Duisburg 1

Kühlkreislauf für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere für Schiffsdiesel

Ansprüche

M J Kühlkreislauf für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere für Schiffsdiesel, wobei die den Verbrennungsräumen der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft über einen Abgasturbolader angesaugt, verdichtet und durch mindestens einen im Kühlkreislauf angeordneten Wärmetauscher geleitet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (11) der Verbrennungskraftmaschine (1) und der Wärmetauscher (4) für die Ladeluft derart in dem geschlossenen Kühlkreislauf angeordnet sind, daß im Vollastbetrieb ein größerer Anteil des vom Kühler kommenden Kühlmittels den Wärmetauscher durchströmt als im Teillastbereich.
2. Kühlkreislauf nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die den Wärmetauscher für die Ladeluft durchfließende Menge und die den Kühler durchfließende Menge derart gesteuert sind, daß im Anfahrbereich die die Verbrennungskraftmaschine durchfließende Menge im Bypass am Kühler vorbeiströmt und vom Teillastbereich ausgehend zum Volllastbereich ein immer größerer Mengenanteil der den Kühler durchströmenden Menge der zum Wärmetauscher für die Ladeluft strömenden Menge beigemischt ist.
3. Kühlkreislauf nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch

einen Mengenverteiler (30), der von der Menge für den Kühler und der Menge für den Wärmetauscher für die Ladeluft durchflossen ist und der je nach seiner Ventilstellung eine entsprechende Teilmenge von der den Kühler durchströmenden Menge abzweigt und dem Wärmetauscher für die Ladeluft zuführt.
4. Kühlkreislauf nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet/

daß der Mengenverteiler in Abhängigkeit des Druckes der von dem Abgasturbolader (2) verdichteten Luft gesteuert ist.
5. Kühlkreislauf nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Mengenverteiler in Abhängigkeit der Temperatur der Brennräume der Drehzahl des Motors oder des Durchsatzes an Brennstoff gesteuert ist.
6. Kühlkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Mengenverteiler (30) zwei gemeinsam schaltende Ventile (31,32) aufweist, das erste Ventil (31) einen Zufluß (37), einen Abfluß (38) und einen Röhrenkegelschieber (42,45) hat und das zweite Ventil einen Zufluß (39),zwei Abflüsse (40,41) und einen Röhrendoppelkege1-schieber (42,48) hat und die Anordnung der beiden Ventile so getroffen ist, daß in der einen Schaltstellung das erste Ventil geöffnet und das zweite über den

einen Abfluß durchflossen wird und in der anderen Schaltstellung das erste Ventil geschlossen und das zweite über den anderen Abfluß bei gesperrtem ersten Abfluß durchflössen ist.
7. Kühlkreislauf nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß beide Ventile in einem gemeinsamen Gehäuse (33) angeordnet sind.
8. Kühlkreislauf nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abfluß (38) des ersten Ventils und der Abfluß (41) des.zweiten Ventils für die andere Schaltstellung in eine Mischkammer (51) münden, die einen Mischkammerabfluß (16) hat. .
9. Kühlkreislauf nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

. daß das Gehäuse zur Ausbildung der beiden Ventilkammern eine Trennwand mit einer Bohrung hat und daß die Bohrung eine Ventilstange (42) führt, auf der die Ventilkörper unter Ausbildung des Röhrenkegelschiebers und des Röhrendoppelkegelschiebers angeordnet sind.
10. Kühlkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der. Mengenverteiler (55) zwei gemeinsam schaltende Ventils (56 und 57) aufweist, jedes Ventil einen Zufluß (69 bzw. 77) und zwei Abflüsse (70, 71 bzw. 78, 79) und einen Röhrendoppelkegelschieber (56' bzw. 57') aufweist und die Anordnung der beiden Ventile so getroffen ist, daß in der einen Schaltstellung (Anfahrbetrieb) beide Ventile voneinander unabhängig durchflossen sind, in der anderen Schaltstellung (Vollastbetrieb) über den einen Abfluß des ersten Ventils das dem zweiten Ventil zufließende Mittel abfließt und daß in den Zwischenstellungen über den ersten Abfluß, des ersten Ventils entsprechende Mengen des dem

zweiten Ventil zufließenden Mittels und über den zweiten Abfluß des ersten Ventils die entsprechenden Mengen des ihm zufließenden Mittels abfließen.
11. Kühlkreislauf nach Anspruch 10,
dadurch gekennzei ch η e t, daß die Strömungswiderstände der beiden Ventile gleich' sind.
12. Kühlkreislauf nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet., daß beide Ventile in einem gemeinsamen Gehäuse (59) und die beiden Röhrendoppelkegelschieber auf einer gemeinsamen Ventilstange (58) angeordnet sind.
13. Kühlkreislauf nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abfluß (71) des ersten Ventils als Gehäusekanal ausgebildet ist und mit dem zweiten Abfluß des zweiten Ventils verbunden ist.
14. Kühlkreislauf nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zur Ausbildung der beiden Ventilkammern eine Trennwand (62) mit einer Bohrung (63) hat und daß die Bohrung die Ventilstange (58) führt, auf der die Ventilkörper (64, 65) unter Ausbildung der Röhrendoppelkegelschieber (56¹, 57¹) angeordnet sind.
15. Kühlkreislauf nach einem der Ansprüche 10 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, daß jedem Röhrendoppelkegelschiebesr drei Ventilsitze (66,67,68 bzw. 74,75,76) zugeordnet sind und daß der mittlere Ventilsitz (67 bzw. 75) derart zu den beiden

Ventilkörpern (64 und 65 bzw. 72 und 73) angeordnet ist, daß in den Zwischenstellungen eine Aufteilung des jedem Ventil zufließenden Mittels in zwei abfließende Mengen erfolgt.
16. Verwendung des Mengenverteilers nach einem der Ansprüche 6 bis 9 bzw. 10 bis 15 zum Teilen oder Mischen von strömenden Medien.