DE3407683A1

DE3407683A1 - Pumpenaggregat

Info

Publication number: DE3407683A1
Application number: DE19843407683
Authority: DE
Inventors: René-Hans Dipl.-Ing. 6940 Weinheim Diesner
Original assignee: Motoren Werke Mannheim AG
Current assignee: Caterpillar Energy Solutions GmbH
Priority date: 1984-03-02
Filing date: 1984-03-02
Publication date: 1985-09-12
Also published as: DE3407683C2

Description

Pumpenaggregat
Pumpenaggregat Die Erfindung betrifft ein Pumpenaggregat nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei Pumpenaggregaten, die zur Wasserförderung dienen, liegt es auf der Hand, dieses Wasser auch zur Kühlung des Motors einzusetzen. Wenn allerdings ein gewisser Schmutzanteil in dem geförderten Wasser Uberschritten wird, können normale Gewebefilter nicht mehr eingesetzt werden, da diese bereits nach wenigen Stunden zugesetzt sind und gereinigt werden mUßten. Andererseits darf zur Kühlung des Motors kein Schmutzpartikel enthaltendes Wasser eingesetzt werden, da sich diese in den Kühlräumen des Motors absetzen. Aus diesem Grund muß in solchen Fällen ein eigenes Kühlsystem des Motors mit einer Kühiwasserpumpe und den entsprechenden Einrichtungen beibehalten werden, wobei das Schmutzwasser gegebenenfalls zur RUckkUhlung des KUhlwassers eingesetzt werden kann. Dies führt naturgemäß zu einem erheblichen Aufwand.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Pumpenaggregat der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß das von Haus aus in starkem Umfang mit Schmutzpartikeln versetzte Wasser direkt zur KUhlung des Motors einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst.
Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß durch die spezifische Anordnung des Abscheiders einerseits nur das tatsächlich den Kühlmantel des Motors durchströmende Wasser gereinigt wird und daß andererseits durch die Anordnung des Abscheiders zwischen Thermostat und Eintritt der Kühlwasserleitung in den Kühlmantel des Motors eine pulsierende Beaufschlagung des nach dem Prinzip der Zentrifugal- und Schwerkraft-Abscheidung arbeitenden Abscheiders eine Verstärkung der Zentrifugalwirkung einerseits und insbesondere der Sedimentationswirkung andererseits erreicht wird.
Bei Versuchen wurde festgestellt, daß auch nach längerer Betriebsdauer in den wasserführenden Teilen des Motors, und zwar im Zylinderkopf und im Zylinderkühlmantel, keine Sandablagerungen feststellbar waren.
In den Unteransprüchen sind besonders vorteilhafte Merkmale des Abscheiders angegeben, die auch in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher erläutert sind.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Teil-Seitenansicht eines Verbrennungsmotors mit Schmutzpartikel-Abscheider in einer Kühlwasserleitung und Fig. 2 den Abscheider in vergrößerter Darstellung in vertikalem Mittel-Längs-Schnitt.
Ein nur teilweise dargestellter Verbrennungsmotor 1 dient zum Antrieb einer nicht dargestellten Pumpe, die zur Schmutzwasserförderung dient. Ein kleiner Teil dieses von der Pumpe geförderten Wassers wird zur Kühlung des Verbrennungsmotors 1 eingesetzt.
Es wird hierzu eine entsprechende Menge im Druckstutzen der Pumpe abgezapft und über eine Kühlwasserleitung 2 dem Motor 1 zugeführt.
Vor dem Eintritt 3 dieser Kühlwasserleitung 2 in den Kühlmantel 4 des Motors 1 ist ein Thermostat 5 in der Kühlwasserleitung 2 angeordnet, der entsprechend der Motor-Kühlwassertemperatur den Kühlwassereintritt in den Motor 1 entsprechend dem Fließrichtungspfeil 6 freigibt oder schließt. In Fließrichtung 6 vor dem Thermostat 5 ist ein ständig offener Durchtrittskanal 7 vorgesehen, der in eine Kühlwasser-Ablaufleitung 8 mündet. Durch diese Kühlwasser-Ablaufleitung wird das überschüssige, durch die Kühlwasserleitung 2 von der Pumpe her zugeführte Kühlwasser, das dem Motor nicht zugeführt wird, abgeleitet.
Im Bereich zwischen dem Thermostaten 5 und dem Eintritt 3 der Kühlwasserleitung 2 ist diese Leitung über einen Schmutzpartikel-Abscheider 9 geführt, der in Fig. 2 genauer dargestellt ist. Er weist ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse lo, das vertikal angeordnet ist und an seinen beiden Enden mit einem oberen Deckel 11 bzw. einem unteren Deckel 12 versehen ist. Der untere Deckel 12 kann selber abnehmbar sein oder es kann in ihm eine verschließbare Schmutzentnahmeöffnung ausgebildet sein. In dem zylindrischen Gehäuse 10 ist ein zylindrisches Rohr 13 zwischen den beiden Deckeln 11, 12 axial festgelegt, wobei zwischen dem oberen Rand des Rohres 13 und dem oberen Deckel 11 ein Spalt 14 oder eine andere Öffnung ausgebildet ist, so daß hier eine Verbindung zwischen dem Innenraum 15 des Rohres 13 und dem zwischen dem Rohr 13 und dem Gehäuse 10 gebildeten Ringspalt 16 gegeben ist, die der Entlüftung dient.
Das zylindrische Rohr 13 ist mit seinem unteren Ende auf dem unteren Deckel 12 ebenfalls zentriert und axial abgestützt. Es ist in diesem unteren Bereich mit mindestens einer relativ großen Öffnung 17 versehen, die sich auch über einen beträchtlichen Höhenbereich des Gehäuses 10 erstreckt. Eine solche Öffnung 17 kann durch einen Schrägschnitt 18 des Rohres 13 oder durch ein oder mehrere in der Projektion dreieckförmige Ausschnitte 19 im unteren Bereich des Rohres gebildet sein. Auf jeden Fall sollte diese mindestens eine Öffnung 17 einen insgesamt großen Querschnitt haben, der etwa dem Querschnitt des Rohres 13 entspricht. Außerdem sollte sie sich über 20 bis 30% der Höhe des Gehäuses lo erstrecken.
Die radiale Breite des Ringspaltes 16 sollte 1/6 bis 1/4 des Gehäusedurchmessers betragen.
Die Kühlwasserleitung 2 tritt durch den oberen Deckel 11 in den Ringspalt 16 ein und ist hier zu einer etwa tangential verlaufenden Einführleitung umgebogen, die sich über etwa 1800 Umfangswinkel erstreckt.
Aus dieser Einführleitung 20 tritt das Schmutzpartikel aufweisende Kühlwasser aus und bewegt sich auf etwa schraubenlinienförmigen Bahnen 21 nach unten, wobei eine Zentrifugierung insbesondere der gröberen Schmutzpartikel zur Wand des Gehäuses lo hin erfolgt, wo sich ihre Bewegung verringert, so daß sie nach unten absinken. Da der Querschnitt des Ringspaltes 16 - wie oben dargelegt - verhältnismäßig groß ist, verringert sich die Geschwindigkeit des Wassers sehr stark, so daß auch die feineren Schmutzpartikel, die nicht durch die Fliehkraft nach außen gedrängt werden, langsam zu Boden sinken. Im unteren Bereich des Ringspaltes 16 fließt dann das Wasser durch die mindestens eine Öffnung 17 in den Innenraum 15 des Rohres 13 und aus diesem wieder in die Kühlwasserleitung 2, die entsprechend am oberen Deckel 11 angebracht ist. Da die mindestens eine Öffnung 17 einen großen Querschnitt hat, treten hier keine Beschleunigungen des Wassers auf, wodurch am Boden, d.h. auf dem unteren Deckel 12, liegende Schmutzpartikel wieder mitgerissen würden. Außerdem führt die relativ große axiale Erstreckung der mindestens einen Öffnung 17 dazu, daß sich am Boden des Abscheiders 9 verhältnismäßig viel Schmutz absetzen kann, bevor er gereinigt werden muß.
Das intermittierende Öffnen und Schließen des Thermostaten 5 führt zu einem ständigen Wechselspiel von überwiegender Sedimentation der Schmutzpartikel, weil das Wasser im Abscheider 9 steht, und Zentrifugalabscheidung, wenn der Thermostat 5 öffnet und demzufolge Kühlwasser zum Eintritt 3 des Motors 1 fließt.
Aus Fig. 2 ist erkennbar, wie sich die Schmutzpartikel 22 am Boden des Abscheiders 9 ablagern. Die Füllung des Abscheiders mit Schmutzpartikeln 22 kann erheblich größer sein, als in Fig. 2 dargestellt, bevor eine Reinigung des Abscheiders 9 notwendig ist.

Claims

Ansprüche 1. Pumpenaggregat mit einem wassergekühlten Verbrennungs-Motor und einer von dieser angetriebenen Schmutzwasser-Pumpe, dadurch gekennzeichnet, daß von der Pumpe eine Kühlwasserleitung (2) zum Kühlmantel (4) des Motors (1) geführt ist, in der vor ihrem Eintritt (3) in den Kühlmantel (4) ein Thermostat (5) angeordnet ist, und daß zwischen dem Thermostat (5) und dem Eintritt (3) ein Zentrifugal- und Schwerkraft-Schmutzpartikel-Abscheider (9) in der Kühlwasserleitung (2) vorgesehen ist.
2. Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider (9) einen zwischen einem etwa zylindrischen Gehäuse (lo) und einem in diesem koaxial angeordneten etwa zylindrischen Rohr (13) ausgebildeten Ringspalt (16) aufweist, in dem das Kühlwasser etwa schraubenlinienförmig von oben nach unten bewegbar ist.
3. Pumpenaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Rohr (13) in seinem unteren Bereich mit mindestens einer Öffnung (17) relativ großer axialer Erstreckung und relativ großen Querschnitts versehen ist, die den Ringspalt (16) mit dem Innenraum (ins) des zylindrischen Rohres (13) verbindet, aus dem die Kühlwasserleitung (2) wieder ausmUndet.
4. Pumpenaggregat nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Ringspaltes (16) eine mit der Kühlwasserleitung (2) verbundene, etwa tangential verlaufende Einführleitung (20) vorgesehen ist.
5. Pumpenaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Querschnitt des Ringspaltes (16) größer ist, als der entsprechende Querschnitt des Innenraums (15) des zylindrischen Rohres (13).