DE3700494A1 - Kuehlsystem fuer eine kraftfahrzeugbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verdampfungskühlsystem für eine Brennkraftmaschine, bei dem ein flüssiges Kühlmittel zum Sieden gebracht wird und der Dampf als Träger zum Abführen von Wärme verwendet wird, und speziell auf ein solches System, das keine Vielzahl von elektromagnetischen Ventilen benötigt und das einen einfachen Steuerkreis aufweist, um die erforderliche Kühlmittelführung zu erzielen, und das es vermeidet, daß eine Kühlmittelsteuerpumpe, die in dem System enthalten ist, heißem und/oder nahezu siedendem Kondensat ausgesetzt ist.

Bei den gegenwärtig verwendeten "wassergekühlten" Brennkraftmaschinen wird eine Flüssigkeit, in aller Regel Wasser, mittels einer Wasserpumpe zwangsweise durch einen Kühlkreislauf umgewälzt, der den Maschinenkühlmittelmantel und einen luftgekühlten Kühler umfaßt. Diese Art Kühlsystem weist den Nachteil auf, daß ein großes Wasservolumen schnell zwischen dem Kühler und dem Kühlmittelmantel der Maschine umgewälzt werden muß, um die Wärme im notwendigen Umfang von der Brennkraftmaschine abzuführen.

Aufgrund der großen Wassermasse, die notwendigerweise verwendet wird, sind darüber hinaus die Aufwärmeigenschaften der Maschine in unerwünschter Weise beeinträchtigt. Wenn beispielsweise die Temperaturdifferenz zwischen den Einlaß- und Auslaßkanälen des Kühlmittelmantels 4°C beträgt, dann ist die Wärmemenge, die 1 kg Wasser wirksam von der Maschine abführen kann, unter diesen Bedingungen gleich 4 kcal. Im Falle einer Brennkraftmaschine mit einem Hubraum von 1800 cm³, die beispielsweise mit voller Drosselklappenöffnung betrieben wird, muß das Kühlsystem ungefähr 4000 kcal./h abführen. Um dies zu erreichen ist eine Strömungsmenge von ungefähr 167 l/min. erforderlich, die von der Wasserpumpe aufgebracht werden muß. Dies belastet selbstverständlich in unerwünschter Weise die Brennkraftmaschine und führt daher zu einem gesteigerten Kraftstoffverbrauch sowie einer Verminderung der verfügbaren Nettoleistung der Maschine.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung, die in der JP-AS 57-57 608 beschrieben ist. Diese Anordnung sieht vor, ein flüssiges Kühlmittel zu verdampfen und die gasförmige Phase desselben als Wärmeträger zum Abführen der Wärme von der Maschine zu verwenden. In diesem System stehen der Kühler 1 und der Kühlmantel 2 in ständiger und freier Verbindung über Leitungen 3 und 4, wodurch das Kühlmittel, das im Kühler 1 kondensiert, zum Kühlmantel 2 nach und nach unter dem Einfluß der Schwerkraft zurückgeführt wird. Obgleich diese Anordnung die energieverbrauchende Kühlmittelumwälzpumpe vermeidet, die die eingangs genannte Anordnung belastet, weist sie doch den Nachteil auf, daß der Kühler in Abhängigkeit von seiner Lage in Bezug auf die Maschine dazu neigt, wenigstens teilweise mit flüssigem Kühlmittel gefüllt zu werden. Dies vermindert den Oberflächenbereich, über den das gasförmige Kühlmittel (beispielsweise Dampf) seine wirksame Verdampfungswärme effektiv freigeben kann und dementsprechend kondensieren kann, in erheblichem Umfang, so daß diese Anordnung letztendlich keinen merklichen Vorteil gegenüber der eingangs genannten Anordnung bringt. Außerdem ist bei diesem System für die Aufrechterhaltung des Drucks innerhalb des Kühlmantels und des Kühlers auf Atmosphärendruck ein gasdurchlässiges Wasserabscheidefilter 5 erforderlich, das den Zutritt von Luft in und aus dem System ermöglicht.

Ein solches Filter ermöglicht jedoch, daß gasförmiges Kühlmittel aus dem System entweicht, so daß sehr häufig frisches Kühlmittel nachgefüllt werden muß. Ein weiteres Problem bei dieser Anordnung besteht darin, daß Teilmengen der Luft, die in das Kühlsystem beim Abkühlen der Maschine eingesaugt wird, dazu neigen, im Wasser gelöst zu werden, so daß beim Inbetriebsetzen der Maschine die im Kühlmittel gelöste Luft aus der Lösung ausgetrieben wird und kleine Bläschen im Kühler bildet, die an dessen Wänden haften und dort eine wärmeisolierende Schicht bilden. Diese aus der Lösung ausgetriebene Luft neigt auch dazu, sich im oberen Abschnitt des Kühlers zu sammeln und die konvektionsartige Umwälzung des Dampfes aus dem Zylinderblock in den Kühler zu beeinträchtigen. Auch hierdurch wird die Wirksamkeit der Anordnung gestört. Während Stillstandzeiten sind die oberen Abschnitte des Kühlsystems atmosphärischer Luft ausgesetzt und neigen daher zu schnellem Rostansatz oder erfahren ähnliche Verschlechterungen.

In der EP-OS 59 423 ist eine weitere Anordnung beschrieben, bei der ein flüssiges Kühlmittel im Kühlmantel der Maschine nicht zwangsweise darin umgewälzt wird und das Wärme bis zum Siedepunkt aufnehmen kann. Das so erzeugte gasförmige Kühlmittel wird in einem Verdichter adiabatisch verdichtet, um seine Temperatur und seinen Druck anzuheben, und wird nachfolgend in einen Wärmetauscher (Kühler) eingeleitet. Nach dem Kondensieren wird das Kühlmittel vorübergehend in einem Zwischenbehälter gespeichert und über ein Strömungssteuerventil in den Kühlmantel der Maschine rückgeführt.

An dieser Anordnung ist nachteilig, daß, wenn die Maschine abgeschaltet wird und abkühlt, der Kühlmitteldampf kondensiert und Unterdruckverhältnisse erzeugt, die dazu neigen, Luft in das System eindringen zu lassen. Diese Luft kann dann später von dem Kompressor zusammen mit dem gasförmigen Kühlmittel in den Kühler gedrückt werden.

Aufgrund des Unterschieds im spezifischen Gewicht steigt die Luft dann in der heißen Umgebung nach oben, während das Kühlmittel, das rekondensiert hat, sich nach unten bewegt. Aufgrund dieser innewohnenden Neigung der Luft, nach oben zu steigen, kann sie Lufttaschen ausbilden, die eine Art "Embolie" im Kühler hervorrufen kann und die das Wärmetauschvermögen des Kühlers erheblich beeinträchtigen kann. Bei dieser Anordnung bewirkt die Anwesenheit des Kompressors, daß die Drucksteuerung im Kühlkreis für die Änderung des Kühlmittelsiedepunktes in Abhängigkeit von der Last und/oder der Maschinendrehzahl schwierig wird.

Fig. 3 zeigt ein Verdampfungskühlsystem, das in der US-PS 43 67 699 beschrieben ist. In diesem System wird das Kühlmittel verdampft und der Dampf wird als Wärmeträger zum Abführen der Wärme von der Brennkraftmaschine verwendet. Diese Anordnung enthält einen Abtrenntank 6, in welchem gasförmiges und flüssiges Kühlmittel anfänglich voneinander getrennt werden. Das flüssige Kühlmittel wird in den Zylinderblock 7 unter der Wirkung der Schwerkraft rückgeführt, während das relativ trockene gasförmige Kühlmittel (beispielsweise Dampf) in einem lüftergekühlten Kühler 8 kondensiert wird.

Die Temperatur des Kühlers wird durch selektive Inbetriebsetzung des Lüfters 9 so gesteuert, daß die Kondensationsrate im Kühler ausreichend hoch ist, um eine Flüssigkeitsdichtung am Boden der Einrichtung zu bilden. Das aus dem Kühler über die erwähnte Flüssigkeitsdichtung abgegebene Kondensat wird in einer kleinen tankartigen Anordnung 10 gesammelt und in den Abtrenntank über eine kleine, ständig betätigte Pumpe 11 hinaufgepumpt.

Obgleich bei dieser Anordnung Luft anfänglich in gewissem Ausmaß aus dem System aufgrund dessen Aufbaus abgetrennt werden kann, der es ermöglicht, daß die anfänglich nicht kondensierbaren Anteile aus dem System ausgetrieben werden, hat diese Anordnung doch den Nachteil, daß ein erheblicher Kühlmittelverlust hingenommen werden muß, wenn die Brennkraftmaschine in relativ großen Höhen betrieben wird. Sobald die Maschine abkühlt, kann außerdem Luft relativ frei in das System wieder eintreten, speziell in den Kondensator oder Kühler. Da eine große Oberfläche im Inneren des Systems während des Nichtgebrauchs atmosphäriem Sauerstoff ausgesetzt ist, neigt das System zu schnellem Rostansatz. Die Notwendigkeit eines relativ großen Abtrenntanks kompliziert darüber hinaus die Gestaltungsmöglichkeiten der Maschine bei den in aller Regel beengten Platzverhältnissen in einem Kraftfahrzeug.

Fig. 4 der Zeichnungen zeigt ein Maschinensystem, das in der JP-OS 56-32 026 beschrieben ist. Der Zylinderkopf und die Zylinderwände sind mit einer porösen Schicht aus einem keramischen Material 12 bedeckt, und ein Kühlmittel wird in den Zylinderblock von einer duschenartigen Anordnung 13 gesprüht, die über den Zylinderköpfen 14 angeordnet ist. Das Innere des Kühlmantels, der innerhalb des Motorblocks ausgebildet ist, ist während des Maschinenbetriebs im wesentlichen mit gasförmigem Kühlmittel gefüllt.

Diese Anordnung hat sich jedoch als völlig unbefriedigend erwiesen, weil beim Sieden des flüssigen Kühlmittels, das in den Keramikschichten absorbiert ist, der so erzeugte und gegen und in den Kühlmantel entweichende Dampf das Eindringen von frischem Kühlmittel in die genannten Schichten verhindert. Dies führt zu der Situation, daß eine schnelle Überhitzung und eine bleibende thermische Schädigung der Keramikschichten 12 und/oder der Maschine schnell auftritt.

Fig. 5 zeigt ein Verdampfungskühlsystem, das in der US-PS 28 44 129 beschrieben ist. Bei diesem Kühlsystem ist der Kühler oder Kondensator 20 oberhalb der eigentlichen Maschine angeordnet und so gestaltet, daß der Kühlmitteldampf, der in dem Maschinenkühlmantel erzeugt wird, nach oben in den Kühler aufsteigen und anschließend kondensiert werden kann. Ein Teil des in dem Kondensator gebildeten Kondensats wird direkt in den Maschinenkühlmantel 26 rückgeführt, während der Rest durch einen Wärmetauscher 22 zirkuliert wird, der im Ölsumpf 24 der Maschine angeordnet ist. Dies erlaubt es, das Motoröl schneller aufzuwärmen, als normal, was zur Aufwärmung der Maschine bei kalten Umgebungsbedingungen beiträgt. Im Falle, daß die Temperatur des Motoröls das des durch den Wärmetauscher strömenden Kühlmittels übersteigt, wird ein Kühleffekt hervorgerufen. Dies bedeutet, daß durch das dem System innewohnende Prinzip die Kühlmittelmenge, die durch den Wärmetauscher zirkuliert wird, sehr klein ist und daher zum Sieden neigt im Falle, daß das Öl im Sumpf sehr heiß ist. Dies führt zu dem unerwünschten Effekt, daß der Kühlmitteldampf unter solchen Bedingungen Blasen bildet, die in den Kühlmantel gelangen und die die Ausbildung großer Kavitationen oder Taschen von Kühlmitteldampf ausbilden, die dazu führen können, daß sich örtliche "Hitzepunkte" und thermische Schäden ausbilden. Das Sieden verhindert auch die Zuführung frischen Kühlmittels in den Wärmetauscher 22 und setzt somit die Wirksamkeit der Vorrichtung herab.

Zu Zeiten des Nichtgebrauchs neigt Umgebungsluft dazu, in den Kühler einzutreten und dort Rost hervorzurufen, so daß sich insgesamt dieselben Probleme hinsichtlich der Wärmeaustauschwirksamkeit ergeben, die zuvor diskutiert worden sind.

In der JP-AS 47-5 019 ist eine Anordnung beschrieben, die so getroffen ist, daß, wenn das Kühlmittel im Kühlmantel sich erwärmt und ausdehnt, das überschüssige Kühlmittel vom oberen Ende des Kühlers über eine Abgabeleitung an einen Auffangbehälter abgegeben wird. Diese Leitung erstreckt sich tief in den Auffangbehälter hinein und endet dicht über dem Boden desselben. Wenn bei dieser Anordnung Kühlmitteldampf vom Kühler abgegeben wird, dann perlt er in Blasen durch das flüssige Kühlmittel in dem Auffangbehälter und kondensiert. Ein Kühlventilator ist dazu vorgesehen, einen Kühlluftstrom über die mit Rippen versehenen Röhren des Kühlers zu leiten, um den Kühlmitteldampf zu kondensieren. In Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und der in der Maschine erzeugten Wärmemenge fällt der Kühlmittelpegel unter der Verdampfungswirkung ab, bis sich ein Gleichgewichtspegel eingestellt hat.

Wenn die Maschine stillgesetzt wird und abkühlt, wird Kühlmittel aus dem Auffangbehälter wieder abgezogen, um den Kühler 16 und den Kühlmantel zu füllen. Die Kammer, die fluidisch mit dem Boden des Auffangbehälters verbunden ist, wirkt als eine Gasfeder.

Da bei dieser Anordnung das System hermetisch verschlossen ist, ist die Regelung des Siedepunktes des Kühlmittels unter Verwendung nur des Ventilators extrem schwierig. Außerdem können die nicht im flüssigen Kühlmittel befindlichen Komponenten des Systems im Nichtgebrauch rosten.

Fig. 6 zeigt eine Anordnung, die in der US-PS 45 49 505 beschrieben ist. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird durch Bezugnahme hiermit in die vorliegende Anmeldung einbezogen. Der Einfachheit halber werden in Fig. 6 dieselben Bezugszeichen verwendet, wie sie in der genannten Patentschrift aufscheinen.

Obgleich diese Anordnung viele der zuvor erläuterten Nachteile beseitigt und sehr akzeptable Betriebseigenschaften zeigt, weist sie doch eine Vielzahl von elektromagnetischen Ventilen und Leitungen auf, die notwendig sind, die gewünschte Temperatur- und Kühlmittelsteuerung zu ermöglichen. Die Kosten und die Komplexität des Systems sowie der Platzbedarf im Motorraum des Fahrzeugs, das mit einer derartigen Brennkraftmaschine ausgerüstet ist, sind daher entsprechend hoch. Außerdem ist die elektrisch betätigte Pumpe, die das Kondensat vom Kondensator oder Kühler des Systems zum Kühlmantel zurückführt, sehr häufig heißem und/oder nahezu siedendem Kondensat ausgesetzt. Dies macht einen relativ teueren und widerstandsfähigen Aufbau der Pumpe notwendig, was die Kosten des Systems weiter erhöht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verdampfungskühlsystem für eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine oder dergl. anzugeben, das einen relativ einfachen Aufbau hat, zum Betrieb nur ein elektromagnetisches Ventil benötigt und Probleme des Rostens von innen aufgrund des Zutritts von atmosphärischem Sauerstoff vermeidet und auch verhindert, daß eine Pumpe, die im Kühlsystem enthalten ist, heißem Kühlmittelkondensat ausgesetzt ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung gelöst, bei der der Kühler, in welchem der Kühlmitteldampf kondensiert wird, auf einem höheren Niveau angeordnet ist, als der Kühlmantel der Maschine, und die Schwerkraft dazu ausgenutzt wird, das Kondensat in den Kühlmantel zurückzuführen. Ein Pegelsensor im Kühlmantel ermittelt den Kühlmittelpegel und steuert eine Pumpe, die kühles Kühlmittel aus einem Vorratsbehälter im Falle zuführt, daß der Pegel nicht ausreichend ist. Der Kühlkreis kann zur Atmosphäre entlüftet sein, um überschüssiges Kühlmittel, das in das System während Nichtgebrauchszeiten eingeführt worden ist, auf den benötigten Pegel abzulassen, um die Aufwärmung der Maschine nach einem Kaltstart zu beschleunigen.

Im einzelnen wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Kühlsystem für eine Maschine angegeben, die einen Aufbau aufweist, der einem hohen Wärmefluß ausgesetzt ist, enthaltend: einen Kühlmittelmantel (Kühlmantel), der um den Aufbau angeordnet ist, wobei der Kühlmantel dazu eingerichtet ist, Kühlmittel in flüssiger Form entgegenzunehmen, das in dem Kühlmantel sieden darf und aus ihm in gasförmiger Form entweicht; einen Kühler in fluidischer Verbindung über ein Leitungssystem mit dem Kühlmantel, wobei der Kühler in einem Höhenniveau angeordnet ist, das höher als das des Kühlmantels ist, so daß darin kondensierter Dampf unter dem Einfluß der Schwerkraft in den Kühlmantel zurückfließen kann, wobei der Kühlmantel, der Kühler und das Verbindungssystem, das Kühler und Kühlmantel fluidisch verbindet, einen geschlossenen Kühlkreislauf bilden; eine dem Kühler zugeordnete Einrichtung zum Verändern des Umfangs des Wärmeaustauschs zwischen dem Kühler und einem Kühlmedium, das den Kühler umgibt; einen ersten Temperatursensor, der dem Kühler angeordnet ist, wobei der erste Temperatursensor wirkungsmäßig mit der Einrichtung so verbunden ist, daß er den Umfang des Wärmeaustauschs zwischen dem Kühler und dem Medium in dem Falle fördert, daß die Temperatur in der Umgebung des ersten Temperatursensors eine erste vorbestimmte Temperatur erreicht oder übersteigt; einen Behälter, der fluidisch von dem Kühlkreislauf getrennt ist und in welchem flüssiges Kühlmittel gespeichert ist; eine Pegelsteuerleitung, die fluidisch den Vorratsbehälter und den Kühlmantel verbindet; eine Pumpe, die in der Pegelsteuerleitung angeordnet ist; und einen Pegelsensor, der in dem Kühlmantel angeordnet ist, wobei der Pegelsensor dazu eingerichtet ist, einen Abfall des flüssigen Kühlmittels unter einen vorbestimmten Pegel zu ermitteln, der so gewählt ist, daß der Aufbau in einer vorbestimmten Kühlmitteltiefe von Kühlmittel umspült ist und ein Kühlmitteldampfsammelraum darüber ausgebildet ist, wobei der Pegelsensor wirkungsmäßig mit der Pumpe verbunden ist, um die Pumpe zu veranlassen, Kühlmittel aus dem Vorratsbehälter in den Kühlmantel einzuleiten, wenn der Kühlmittelpegel in dem Kühlmantel unter den vorgenannten vorbestimmten Pegel fällt.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung besteht in einem Verfahren zum Kühlen einer Brennkraftmaschine mit einem Aufbau, der einem hohen Wärmefluß ausgesetzt ist. Dieses Verfahren ist im Anspruch 9 beschrieben.

Vorteilhafte Weiterbildungen sowohl der Vorrichtung als auch des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 bis 6 die bekannten, oben diskutierten Anordnungen, und

Fig. 7 ein Verdampfungskühlsystem mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung.

Fig. 7 der Zeichnungen zeigt ein Maschinensystem, an welchem eine erste Ausführungsform der Erfindung angewendet ist. Bei dieser Anordnung enthält eine Brennkraftmaschine 200 einen Zylinderblock 202, an welchem ein Zylinderkopf 204 lösbar befestigt ist. Der Zylinderkopf und der Zylinderblock sind mit geeigneten Kammern versehen, die einen Kühlmantel 206 um jenen Aufbau der Maschine ausbilden, der hohem Wärmefluß ausgesetzt ist, d.h., den Brennkammern, den Auslaßventilen, Abgasleitungen usw. Einer oder mehrere Dampfauslaßöffnungen 208 im Zylinderkopf 204 sind fluidisch mit einem Kondensator oder Kühler 210 verbunden, wie nachfolgend noch erläutert wird. Die Verbindung erfolgt über eine Dampfsammelleitung 212 und eine Überführungsleitung 214. Die Dampfsammelleitung 212 enthält eine Dampf-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 216. Eine Leitung 217 führt von einer Ablaßöffnung 218 der Trenneinrichtung zu einer Öffnung 219, die in dem Zylinderblock 202 ausgebildet ist, und führt flüssiges Kühlmittel, das übergelaufen oder auf andere Weise aus dem Kühlmantel ausgetrieben worden ist und/oder Kühlmittel, das in der Dampfübertragungsleitung 214 selbst kondensiert ist, in den Kühlmantel zurück. Die Öffnung 219 ist an einer relativ niedrigen Stelle des Kühlmantels 206 angeordnet.

Zur Erläuterung weiterer Details hinsichtlich der Gestalt und der Anordnung einer Sammelleitung, die bei der vorliegenden Anordnung verwendet werden kann, wird auf die US-PS 44 99 866 und auf die US-PS 45 70 579 Bezug genommen, deren Offenbarungsgehalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht wird.

Bei dieser Ausführungsform ist der Kühler 210 in einer Höhenlage angeordnet, die höher ist, als der Maschinenkühlmantel, und ist so geneigt, daß das darin gebildete Kondensat unter dem Einfluß der Schwerkraft zur niedrigsten Stelle abfließen kann. Der Kühler enthält einen oberen Tank 220, der fluidisch mit der Dampfübertragungsleitung 214 verbunden ist, einen unteren Tank 222, der am stromabwärtigen Ende der Einrichtung angeordnet ist, und einen Kern 224 in Form einer Mehrzahl von Röhren, die sich dazwischen erstrecken. Dieser Kern 224 bildet die hauptsächlichen Wärmetauschflächen des Kühlers und ist so gestaltet, daß er eine Wärmetauschkapazität hat, die etwas größer ist, als die maximal mögliche, von der Brennkraftmaschine gelieferte Wärmemenge.

Ein Kühlventilator 226 ist dem Kühler derart zugeordnet, daß er einen Kühlluftstrom über die Wärmetauschflächen leitet, wenn er in Betrieb ist. Dieser Ventilator 226 wird durch einen Temperatursensor 228 (beispielsweise einen Bimetallschalter) gesteuert, der in dem unteren Tank 222 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Temperatursensor 228 so eingerichtet, daß er schaltet, wenn die Temperatur im unteren Tank 222 beispielsweise 95° C erreicht und/oder überschreitet. Es sei betont, daß die Wahl dieses Wertes von der Art des verwendeten Kühlmittels abhängt und fernerhin von den Höhen, in welchen das Fahrzeug benutzt werden soll. Im Falle, daß das Kühlmittel Wasser ist, das ein Frostschutzmittel, wie beispielsweise Äthylenglykol und die Spur eines Korrosionsschutzmittels enthält, überschreitet der Siedepunkt auf Meereshöhe 100° C, und die oben erwähnte Temperatur gibt daher an, daß der Kühler 210 dicht daran ist, mit Kühlmitteldampf gefüllt zu sein. Im Falle, daß die Maschine 200 jedoch in großen Höhen betrieben werden soll, dann kann es wünschenswert sein, die Temperatur ein wenig niedriger anzusetzen, um dem niedrigeren Siedepunkt Rechnung zu tragen, der sich unter solchen Umgebungsbedingungen einstellt.

Eine Kühlmittelrückführleitung 230 führt vom unteren Tank 222 zu einer Öffnung 231, die im unteren Abschnitt des Kühlmantels in einer Höhe unterhalb jener ausgebildet ist, an welcher sich die Öffnung 219 befindet.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform bilden der Kühlmantel 306, die Dampfsammelleitung 212, die Dampfübertragungsleitung 214, der Kühler 210 und die Kühlmittelrückführleitung 230 einen geschlossenen Kühlkreislauf, durch den das Kühlmittel kontinuierlich zirkuliert wird.

Ein Vorratsbehälter 213 ist neben der Maschine in einer Höhenlage angeordnet, wie sie im wesentlichen aus der Zeichnung hervorgeht. Der Grund für diese Anordnung wird nachfolgend näher erläutert. Das Innere des Vorratsbehälters 232 wird mittels einer kleinen Luftöffnung (ohne Bezugszeichen), die in dem Einfülldeckel 233 des Vorratsbehälters 232 ausgebildet ist, ständig auf atmosphärischem Druck gehalten. Diese Luftöffnung ist relativ klein und verhindert daher jeglichen Verlust von Kühlmittel, der durch Verspritzen oder dergl. hervorgerufen werden könnte.

Der Vorratsbehälter 232 steht mit dem oberen Tank 220 über eine Entlüftungsleitung 234 in Verbindung. Ein normalerweise geschlossenes elektromagnetisches Ventil 236 ist in dieser Leitung angeordnet und dient dazu, eine Fluidverbindung zwischen dem oberen Tank und dem Vorratsbehälter einzurichten, wenn es erregt ist.

Ein Temperatursensor 238 (beispielsweise ein Bimetallschalter) ist in dem Maschinenkühlmantel 206 angeordnet und elektrisch mit dem Ventil 236 verbunden. Dieser Schalter 238 ist so eingerichtet, daß er schließt und ein EIN-Signal erzeugt, wenn die Temperatur im Kühlmantel 206 bei oder unter einem vorbestimmten Wert liegt, der in diesem Falle beispielsweise 50° C ist. Wenn die Maschine in Betrieb ist und die Kühlmitteltemperatur niedrig ist (d.h., wenn ein Kaltstart ausgeführt wird), dann wird das Ventil 236 geöffnet, um eine Fluidverbindung zwischen der Atmosphäre und dem Inneren des Kühlkreislaufes herzustellen.

Der Vorratsbehälter 232 steht auch mit dem unteren Tank 222 des Kühlers 210 über eine Leitung 239 in Verbindung, die nachfolgend als Ablaßüberführungsleitung bezeichnet wird. Wenn die Maschine 200 angehalten wird, dann wird Kühlmittel aus dem Vorratsbehälter 232 in den Kühlkreislauf durch diese Leitung eingeleitet, während, wenn die Maschine einem Kaltstart unterworfen wird, Luft aus dem Kreislauf durch dieselbe Leitung abgelassen wird. Diese Funktionen werden nachfolgend im Detail näher erläutert.

Um sicherzustellen, daß der Pegel des flüssigen Kühlmittels im Kühlmantel 206 bei oder dicht oberhalb dem benötigten Pegel bleibt, ist ein Pegelsensor 240, wie beispielsweise ein Schwimmer oder Reed-Schalter, im Kühlmantel 206 in einer Höhe angeordnet, die so gewählt ist, daß sie bei oder dicht oberhalb dem minimal zulässigen Pegel liegt. D.h., ein Pegel, der aufrechterhalten werden soll, um sicherzustellen, daß der hoch erhitzte Aufbau der Maschine 200 mit Sicherheit von ausreichendem, flüssigem Kühlmittel umspült bleibt, auch wenn die Maschine heftigen Bewegungen ausgesetzt ist und das Kühlmittel schäumt, wie es beim heftigen Sieden im Zylinderkopfabschnitt des Kühlmantels im allgemeinen auftritt, ist hiermit angesprochen, während außerdem ein Dampfsammelraum erhalten bleiben soll, der das ungestörte Entweichen des Kühlmitteldampfes gegen die Auslaßöffnung oder Öffnungen 208 erlaubt. Dieser Pegelsensor 240 ist mit einer elektrisch betriebenen Pumpe 242 relativ kleiner Leistung verbunden, die in einer Pegelsteuerleitung 244 angeordnet ist. Diese Leitung 244 führt, wie dargestellt, vom unteren Ende des Vorratsbehälters 232 zu einer Pegelsteueröffnung 246, die oberhalb des Pegelsensors 240 angeordnet ist. Wenn bei dieser Anordnung der Pegelsensor 240 feststellt, daß der Pegel des Kühlmittels bis zu dem Punkt abgefallen ist, zu welchem der Reed-Schalter betätigt wird, dann wird Kühlmittel aus dem Vorratsbehälter 232 zugeführt und in den Kühlmantel 206 eingeleitet. Aufgrund der örtlichen Lage der Öffnung 246 ist das Kühlmittel daran gehindert, aus dem Kühlmantel 206 zurückzufließen, nachdem der Pegel bis auf eine Höhe "H" abgefallen ist. Dies ermöglicht die Verwendung einer sehr einfachen Zentrifugalpumpe oder dergl.

Es sei auch hervorgehoben, daß, weil die Pumpe 242 in der Pegelsteuerleitung 244 angeordnet ist, die keinen Bestandteil des geschlossenen Kühlkreislaufes bildet, die Pumpe 242 niemals dem hoch erhitzten Kühlmittel ausgesetzt ist, wie es bei dem System nach Fig. 6 der Fall ist. Dies erlaubt die Verwendung einer billigen Pumpe relativ niedriger thermischer Widerstandsfähigkeit und einer Pumpenart, die nur in einer einzigen Strömungsrichtung pumpt. Es ist jedoch wichtig, daß die Pumpe 242 so gestaltet ist, daß Kühlmittel relativ ungehindert durch sie hindurch fließen kann, wenn sie nicht in Betrieb ist (speziell in der Richtung vom Kühlmantel zum Vorratsbehälter). Dieses Erfordernis geht aus der nachfolgenden Beschreibung des "Schnellaufwärmungs"-Merkmals hervor, das mit der vorliegenden Erfindung realisierbar ist.

Vor dem ersten Betrieb werden der Kühlmantel 206 und der Vorratsbehälter 232 mit flüssigem Kühlmittel gefüllt, bis die Pegel darin im wesentlichen auf der Höhe "H" stehen. Dies kann unter Verwendung einer Einfüllöffnung (nicht dargestellt) ausgeführt werden, die an einer geeigneten Stelle im oberen Abschnitt des Kühlmantels ausgebildet ist, oder durch Füllen des Vorratsbehälters 232 und Inbetriebsetzen der Pumpe 242, bis der Pegelsensor 240 anzeigt, daß der Kühlmittelpegel im Kühlmantel nahe dem gewünschten Pegel ist. Die Größe des Vorratsbehälters 232 ist so gewählt, daß er etwas mehr als das Innenvolumen des Kühlkreislaufs aufnimmt, der oberhalb der Höhe "H" definiert ist, so daß er sicherstellt, daß immer ausreichend Kühlmittel im Vorratsbehälter 232 vorhanden ist, so daß, wenn die Maschine 200 nicht in Gebrauch ist, eine angemessene Kühlmittelmenge verfügbar ist, um den Kühlkreis vollständig zu füllen.

Wenn die Maschine 200 in Betrieb gesetzt wird, wenn die Kühlmitteltemperatur unter 50° C liegt, dann wird das System durch Betätigen des Zündschalters der Maschine oder dergl. mit Strom versorgt und das elektromagnetische Ventil 236 wird erregt, um die geöffnete Stellung anzunehmen. Während des erstmaligen Starts der Maschine hat dies keinen Einfluß. Weil das Kühlmittel im Kühlmantel 206 nicht umgewälzt wird, heizt es sich schnell auf und beginnt, Kühlmitteldampf zu erzeugen. Wenn die Temperatur des Kühlmittels 50° C erreicht, wird das Ventil 233 aberregt, so daß es seine geschlossene Stellung einnimmt. Der Kühlmitteldampf verdrängt die Luft im oberen Abschnitt (Dampfsammelraum) des Kühlmantels 206, der Dampfsammelleitung 212 und der Übertragungsleitung 214 hinauf in den oberen Tank 220 des Kühlers 210. Anschließend, wenn weiterer Kühlmitteldampf erzeugt wird, wird die Luft im Kühler 210, die kühler als der Dampf wegen der ihr innewohnenden isolierenden Eigenschaften ist, nach unten in den unteren Tank 222 und aus dem Vorratsbehälter 232 über die Ablaß/Übertragungsleitung 239 verdrängt. Wenn der Kühler 210 im wesentlichen mit Kühlmitteldampf gefüllt wird, dann erregt der Temperatursensor 228 den Ventilator 226. Dies führt zu einer Steigerung der Kondensationsrate innerhalb des Kühlers 210 und hat daher die Situation zur Folge, in der die Temperatur im unteren Tank 222 abfällt und ermöglicht, den Ventilator 226 wieder stillzusetzen. Die Wiederholung dieser Regelung führt zu einer geeigneten Kondensationsrate entsprechend der herrschenden Maschinenbelastung und der von der Maschine abgegebenen Wärmemenge.

In kalter Umgebung mag es nicht notwendig sein, die gesamte Luft aus dem System zu verdrängen. Im Falle, daß ausreichend Luft im Kühler 210 in einem solchen Ausmaß zurückgehalten ist, daß ein Abfall an Kühlleistung zu beobachten ist und die erforderliche Wärmemenge trotz fortwährenden Betriebs des Ventilators 226 nicht abgeführt werden kann, weil die Temperatur und der Druck weiterhin steigen, dann neigt die verbliebene Luft dazu, durch eine Dampfströmung abgeführt zu werden, die durch die Ablaßleitung 239 strömt. Da diese Leitung mit dem Boden oder unteren Abschnitt des Vorratsbehälters 232 in Verbindung steht, wird jeder Kühlmitteldampf, der in den Vorratsbehälter 232 eintritt, sofort durch Berührung mit dem darin enthaltenen kühlen Kühlmittel kondensiert und geht daher aus dem System nicht verloren.

Wenn der Pegelsensor 240 ermittelt, daß der Pegel des Kühlmittels im Kühlmantel 206 zu stark abgefallen ist, dann wird die Pumpe 242 erregt, um den Kühlmantel 206 wieder zu füllen. Da, wie oben erwähnt, die Schwerkraft dazu verwendet wird, das heiße, frisch gebildete Kondensat in den Kühlmantel 206 zurückzuführen, wird diese Pumpe 242 nur sehr selten in Betrieb gesetzt, wodurch eine gute Wirtschaftlichkeit hinsichtlich des elektrischen Stromverbrauchers erzielt wird. Darüber hinaus ist diese Pumpe im wesentlichen niemals hoch erhitzten Flüssigkeiten ausgesetzt.

Da der Betrieb der Pumpe 242 normalerweise nur sehr selten stattfindet, kann ein zu häufiger Betrieb als ein Hinweis für eine Fehlfunktion des Systems ausgewertet werden, wenn beispielsweise Kühlmittel verloren gegangen ist und/oder ständig zu wenig Kühlmittel vorhanden ist. Um diesen Betrieb zu überwachen, können Anordnungen verwendet werden, die die Häufigkeit des Pumpenbetriebes überwachen.

Es liegt innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, daß der Ventilator 226 und der Temperatursensor 228 direkt mit einer elektrischen Stromquelle verbunden sind und nicht von der Schaltstellung des Maschinenzündschalters beeinflußt werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß es möglich sein muß, daß der Ventilator 226 weiterhin in Betrieb bleibt, auch wenn die Maschine durch Öffnen des Zündschalters angehalten wird. Die in der Maschine vorhandene Wärme kann nämlich auch nach dem Außerbetriebsetzen der Maschine das Kühlmittel vorübergehend zum Sieden bringen. Um jegliche Möglichkeit der Entwicklung eines überatmosphärischen Druckes zu vermeiden, kann der Ventilator 226 so lange in Betrieb gehalten werden, wie es aus thermischen Gründen für den Kühler 210 notwendig ist.

Wenn sich die Maschine abkühlt und der Kühlmitteldampf im Kühlkreis kondensiert, dann verdrängt die Druckdifferenz zwischen dem Kühlkreis und dem Umgebungsatmosphärendruck Kühlmittel aus dem Vorratsbehälter 232 über die Ablaß/Übertragungsleitung 239 in den Kühlkreis. Wenn die Maschine stillgesetzt wird, dann bleibt das elektromagnetische Ventil 236 geschlossen, da ihm kein elektrischer Strom zugeführt wird. Dementsprechend wird Kühlmittel aus dem Vorratsbehälter 232 in den unteren Tank 222 so lange verdrängt, bis entweder der Kühlkreis vollständig gefüllt ist oder die Druckdifferenz zu bestehen aufgehört hat. Dies füllt den Kreis derart, daß verhindert wird, daß irgend eine Komponente des Systems für längere Zeit atmosphärischer Luft ausgesetzt wird und daher Oxidationseinflüssen oder dergl. unterliegt.

Wenn die Maschine nach vollständigem Abkühlen wieder gestartet wird, d.h., wenn sie einem "Kaltstart" unterworfen wird, bei dem die Kühlmitteltemperatur unter 50° C liegt, sorgt die vorliegende Erfindung für eine schnelle Verminderung des Kühlmittelvolumens in dem Kühlmantel 206 und begünstigt daher eine sehr schnelle Aufwärmung des Systems. Genauer gesagt, wenn die Maschine in Betrieb gesetzt wird und elektrischer Strom der Schaltung mit dem Temperatursensor und dem elektromagnetischen Ventil zugeführt wird, dann wird das Ventil 236 erregt, um den offenen Zustand einzunehmen, wenn die Temperatur des Kühlmittels unter dem vorbestimmten Wert (dh. 50° C) liegt. Dies ermöglicht es, daß Luft in das System über die Luftleitung 234 einströmt und in den oberen Tank 220 eintritt. Da kein Ventil in der Ablaß/Übertragungsleitung 239 vorhanden ist und die Pumpe 239 in der Pegelsteuerleitung 244 so ausgewählt ist, daß sie eine Kühlmittelströmung in Richtung auf den Vorratsbehälter 232 gestattet, wenn sie nicht in Betrieb ist, kann das in dem Kühler 210, in der Dampfübertragungsleitung 244, in der Dampfsammelleitung 212 und im oberen Abschnitt des Kühlmantels 206 enthaltene Kühlmittel aus dem Vorratsbehälter 232 durch die Ablaß/Übertragungsleitung 239 und die Pegelsteuerleitung 244 unter der Wirkung der Schwerkraft nach unten "abfallen". Indem der Vorratsbehälter im wesentlichen auf oder unter dem Höhenniveau angeordnet ist, das in Fig. 7 dargestellt ist, kann die Menge des Kühlmittels im Kühlmantel 206 schnell auf die Höhe "H" verringert werden. Die Verminderung des Kühlmittelvolumens im Kühlmantel beschleunigt die Maschinenaufwärmung, da die Wärmemenge, die zur Aufheizung der Flüssigkeit bis auf ihren Siedepunkt erforderlich ist, vermindert ist.

Im Falle, daß die Maschine einem Neustart unterworfen wird, bevor die Temperatur des Kühlmittels im Kühlmantel auf 50° C abgefallen ist, wird ein Warmstart ausgeführt, bei dem der Kühlmittel-"Abfall" nicht ausgeführt wird, und der Dampfdruck, der sich auf natürliche Weise schnell unter diesen Umständen entwickelt, kann überschüssiges Kühlmittel aus dem System verdrängen, bis der Kühlmittelpegel auf die Höhe "H" abgenommen hat.

Claims (14)

1. Kühlsystem für eine Maschine, die einen Aufbau aufweist, der einem hohen Wärmefluß unterworfen ist, enthaltend:
einen Kühlmantel (206), der um den genannten Aufbau angeordnet ist, wobei der Kühlmantel (206) dazu eingerichtet ist, ein Kühlmittel in flüssiger Form aufzunehmen und es erlaubt, daß dieses siedet und in gasförmigem Zustand abgegeben wird;
einen Kühler (210) in fluidischer Verbindung mit dem Kühlmantel (206) durch ein Verbindungssystem (212, 214, 239), wobei der Kühler (210) in einem Höhenniveau angeordnet ist, das über dem des Kühlmantels (206) liegt, so daß darin kondensierter Dampf unter dem Einfluß der Schwerkraft in den Kühlmantel (206) zurückfließen kann, wobei der Kühlmantel (206), der Kühler (210) und das Verbindungssystem (212, 214, 230), das den Kühlmantel und den Kühler verbindet, zusammen einen geschlossenen Kühlkreis bilden;
eine dem Kühler (210) zugeordnete Einrichtung (226) zum Variieren des Umfangs des Wärmeaustauschs zwischen dem Kühler (210) und einem diesen umgebenden Kühlmedium;
einen ersten Temperatursensor (228), der in dem Kühler (210) angeordnet ist und der wirkungsmäßig mit der genannten Einrichtung (226) so verbunden ist, daß er den Umfang des Wärmeaustauschs zwischen dem Kühler (210) und dem genannten Medium im Falle begünstigt, daß die Temperatur in der Umgebung des ersten Temperatursensors (226) einen ersten vorbestimmten Temperaturwert erreicht oder überschreitet;
einen Vorratsbehälter (232), der fluidisch von dem Kühlkreis abgesetzt ist und in dem flüssiges Kühlmittel gespeichert ist;
eine Pegelsteuerleitung (244), die fluidisch den genannten Vorratsbehälter (232) mit dem Kühlmantel (206) verbindet; eine in der Pegelsteuerleitung (244) angeordnete Pumpe (242), und
einen Pegelsensor (240), der in dem Kühlmantel (206) angeordnet und dazu eingerichtet ist, einen Abfall des Pegels des flüssigen Kühlmittels in dem Kühlmantel (206) unter eine vorbestimmte Höhe (H) zu ermitteln, die so gewählt ist, daß der genannte, dem hohen Wärmefluß ausgesetzte Aufbau in einer vorbestimmten Tiefe von Kühlmittel umspült ist und ein Kühlmitteldampfsammelraum (208) darüber ausgebildet wird, wobei der Pegelsensor (240) wirkungsmäßig mit der Pumpe (242) verbunden ist, um die Pumpe (242) zu veranlassen, Kühlmittel aus dem Vorratsbehälter (232) in den Kühlmantel (206) zu überführen, wenn der Pegel des flüssigen Kühlmittels in dem Kühlmantel (206) unter die vorgenannte vorbestimmte Höhe (H) abfällt.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pegelsteuerleitung (244) mit dem Kühlmantel (206) über eine Pegelsteueröffnung (246) in Verbindung steht, die an oder oberhalb der vorbestimmten Höhe (H) gelegen ist.

3. Kühlsystem nach Anspruch 2, weiterhin gekennzeichnet durch:
eine Entlüftungsleitung (234), die von einem oberen Abschnitt des Kühlers (210) zu einer Quelle atmosphärischen Drucks führt,
ein Ventil (236), das in der Entlüftungsleitung (234) angeordnet ist und so eingerichtet ist, daß es normalerweise geschlossen ist und eine Verbindung zwischen der genannten Quelle und dem Vorratsbehälter (232) unterbricht,
einen zweiten Temperatursensor (238), der in dem Kühlmantel (206) angeordnet ist, um zu ermitteln, daß die Temperatur des flüssigen Kühlmittels darin bei oder unterhalb einer zweiten vorbestimmten Temperatur liegt, und der wirkungsmäßig mit dem Ventil (236) verbunden ist, um jenes Ventil (236) zu öffnen, wenn die Maschine läuft und die Temperatur des Kühlmittels bei oder unterhalb der zweiten vorbestimmten Temperatur liegt, und wobei der Vorratsbehälter (232) wenigstens teilweise unterhalb der genannten vorbestimmten Höhe (H) liegt.

4. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine Ablaß/Übertragungsleitung (239) enthält, die vom stromabwärtigen Ende des Kühlers (210) zu dem Vorratsbehälter (232) führt und mit dem Vorratsbehälter (232) an einer Stelle nahe der niedrigsten Höhe desselben in Verbindung steht.

5. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verbindungssystem enthält:
eine Dampfsammelleitung (212), die fluidisch mit einer Dampfablaßöffnung in Verbindung steht, die in dem Kühlmantel (206) ausgebildet ist,
eine Dampfübertragungsleitung (214), die von der Dampfsammelleitung (212) zum stromaufwärtigen Ende des Kühlers (210) führt, und
eine Kondensatrückführleitung (230), die vom stromabwärtigen Ende des Kühlers (210) zum Kühlmantel (206) führt.

6. Kühlsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Dampf/Flüssigkeits-Separator (216) der Dampfsammelleitung (212) zugeordnet ist, um flüssiges Kühlmittel von dampfförmigem Kühlmittel, das vom Kühlmantel (206) abgegeben wird, zu trennen, und daß der Separator (216) eine Ablaßleitung (217) aufweist, über die abgetrennte Kühlflüssigkeit in den Kühlmantel (206) rückgeführt wird.

7. Kühlsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühler (210) einen oberen Tank (220) am stromaufwärtigen Ende desselben, einen unteren Tank (222) am stromabwärtigen Ende desselben und einen Kern (224) enthält, der die Hauptwärmeaustauschfläche in dem Kühler (210) bildet, wobei sich der erste Temperatursensor (228) in dem unteren Tank (222) befindet und der Kern (224) sich zwischen den oberen und unteren Tanks (220, 222) erstreckt und der Kühler (210) derart geneigt ist, daß das darin gebildete Kondensat abwärts in den unteren Tank (222) abläuft.

8. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenraum des Vorratsbehälters (232) mit der Umgebungsatmosphäre über einen Luftablaß (233) in Verbindung steht.

9. Verfahren zum Kühlen einer Maschine, die einen Aufbau aufweist, der einem hohen Wärmefluß unterworfen ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Einführen eines flüssigen Kühlmittels in einen Kühlmantel, der um den genannten Aufbau angeordnet ist und der es erlaubt, daß das flüssige Kühlmittel siedet und Dampf erzeugt;
Kondensieren des Kühlmitteldampfes in einem Kühler, der mit dem genannten Kühlmantel in fluidischer Verbindung steht;
Ausnutzen der Schwerkraft, um das in dem Kühler gebildete Kondensat in den Kühlmantel rückzuführen;
Speichern von Kühlmittel in einem Vorratsbehälter, der fluidisch von dem Kühlmantel und dem Kühler abgesetzt ist;
Ermitteln des Kühlmittelpegels in dem Kühlmantel; und
Pumpen von Kühlmittel aus dem Vorratsbehälter in den Kühlmantel in Abhängigkeit davon, daß die Pegelmessung anzeigt, daß der Pegel von flüssigem Kühlmittel in dem Kühlmantel unter einem vorbestimmten Pegel liegt, der so ausgewählt ist, daß der dem hohen Wärmefluß ausgesetzte Aufbau bis zu einer vorbestimmten Tiefe von flüssigem Kühlmittel umspült ist und ein Kühlmittelsammelraum darüber ausgebildet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur an einer vorbestimmten Stelle des Kühlers ermittelt wird und daß eine dem Kühler zugeordnete Vorrichtung so betrieben wird, daß der Wärmeaustausch zwischen dem Kühler und einem ihn umgebenden Kühlmittel gefördert wird, wenn die Temperaturmessung ergibt, daß die Temperatur oberhalb eines ersten vorbestimmten Wertes liegt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorratsbehälter und der Kühlmantel über eine Pegelsteueröffnung miteinander verbunden werden, die in dem Kühlmantel bei oder oberhalb dem vorbestimmten Pegel ausgebildet ist, um zu verhindern, daß Kühlmittel in dem Kühlmantel unterhalb des vorbestimmten Pegels in den Vorratsbehälter zurückfließt, wenn das Kühlmittel nicht in den Kühlmantel gepumpt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Anordnen des Vorratsbehälters derart, daß wenigstens ein Teil desselben unter der vorbestimmten Höhe liegt;
Verbinden eines oberen Abschnitts des Kühlers mit einer atmosphärischen Druckquelle über eine Belüftungsleitung;
Steuern der Fluidverbindung zwischen dem Kühler und der Quelle unter Verwendung eines normalerweise geschlossenen Ventils;
Ermitteln der Temperatur im Kühlmantel;
Öffnen des Ventils, wenn die Maschine läuft und die Temperatur im Kühlmantel bei oder unterhalb einer zweiten vorbestimmten Temperatur liegt, um es zu gestatten, daß flüssiges Kühlmittel, das in dem Kühler und im Kühlmantel oberhalb der vorbestimmten Höhe enthalten ist, in den Vorratsbehälter über die Pegelsteueröffnung abfließt.

13. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch:
Verbinden des stromabwärtigen Endes des Kühlers mit dem Vorratsbehälter an einer Stelle nahe dem Boden desselben über eine Ablaß/Überführungsleitung, und
Verdrängen nicht kondensierbarer Materie aus dem Kühlmantel und dem Kühler durch diese Ablaß/Übertragungsleitung unter Verwendung des in dem Kühlmantel erzeugten Dampfes.

14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Innere des Vorratsbehälters auf atmosphärischem Druck gehalten wird.