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Einrichtung zur Verhütung des Leckwerdens oder Sprengens von Wasserbehältern
infolge Einfrierens. Einrichtungen zur Verhütung des Leckwerdens oder Sprengens
von Wasserbehältern infolge Einfrierens, insbesondere bei Brennkraftmaschinen, durch
Anordnung -von gasgefüllten Räumen im Wasserraum sind bekannt. Von dem Bekannten
unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand dadurch, daß die gasgefüllten Räume
in mehreren Abteilungen des Gesamtwasserraumes und gegebenenfalls innerhalb einer
und derselben Wasserraumabteilung auf verschiedene Zonen derselben so verteilt sind,
daß jeder gefährdete Raumteil und jede gefährdete Raumteilzone für sich gegen Sprengen
geschützt ist.
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Im Sinne der Erfindung sind nun in jedem einzelnen der Wasserräume
oder auch in je einem Teile dieser Unterabteilungen des gesamten Wasserraumes eine
oder mehrere Gasräume vorgesehen, zweckmäßig Luftkammern, und zwar derart, daß das
in Bildung begriffene Eis und das hierdurch unter Druck gesetzte Wasser die Luft
in den Kammern zusammendrücken kann, ohne das das Eis genötigt ist, zu diesem Zwecke
im Behälter nennenswerte Bewegungen zu vollführen. Mit anderen Worten, man schützt
durch eine Anzahl geeigneter Gas- oder Luftkammern jede einzelne Unterabteilung,
und in gewissen Fällen verwendet man für eine Wasserkammer sogar mehrere Luftkammern,
so daß, wenn sich der Eisdruck nur von einer Seite her geltend macht, trotzdem jeder
Teil der betreffenden Wasserkammer wirksam geschützt ist. Zweckrnäßigerweise ordnet
man die Luftkammern hauptsächlich an jenen Stellen an, wo das Wasser beim Einfrieren
der verschiedenen Unterabteilungen am längsten flüssig bleibt.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Einrichtung
in der Anwendung bei den Wasserräumen einer Brennkraftmaschine veranschaulicht.
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Abb. i zeigt einen Zylinder eines wassergekühlten Motors mit dem angeschlossenen
Kühler im senkrechten Schnitt durch die Zylinderachse, Abb. a denselben im - Schnitt
nach der Linie 2-z der Abb. i, Abb. 3 teils in Seitenansicht, teils im senkrechten
Schnitt nach der Linie 3-3 der Abb. ¢, und zwar in größerem Maßstabe eine Einrichtung,
welche zum Schutze von aufrechten Wasserbehälterteilen dient, z. B. des Wasserinantels
aufrecht stehender Zylinder, Abb. q. dieselbe Einrichtung im Querschnitt nach Linie
q.-q. der Abb. 3, Abb.5 teilweise in Seitenansicht, teilweise im Schnitt eine abgeänderte
Ausführungsform,
Abb.6 eine andere Ausführungsform im Mittelschnitt,
Abb.7 den wagerechten Wassersammler eines Kühlers mit einer Luftglocke in perspektivischer
Ansicht und im senkrechten Schnitt durch die Mitte, Abb.8 in perspektivischer Ansicht
und senkrechtem Teilschnitt eine abgeänderte Ausführungsform der Glocke in der Anwendungsart
nach Abb. 7 und die Abb. 9, io, i i je eine Ausführungsform der Luft- oder Gasräume.
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Der Zylinder a eines Motors ist mit einem Wassermantel a1 und mit
einem abnehmbaren Zylinderkopf b ausgestattet; letzterer ist hohl und wird durch
einen Wassermantel b1 gekühlt. Der Kühler, welcher oben mit dem Hohlraum des Zylinderkopfes
und unten mit dem Wassermantel des Zylinders in Verbindung steht, besteht aus drei
Teilen, nämlich dem oberen Speise- oder Vorratsbehälter c mit seinem Wasserinhalt
cl, dein Wasserrohrbündel d oder einer sonstigen, das Wasser fein verteilenden Kühleinrichtung,
und schließlich dem unteren Wassersammler e mit seinem Wasserinhalt e1.
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Im nachfolgenden seien einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
des näheren erörtert.
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Wenn es sich um wagerecht liegende Abteile des Wasserraumes handelt,
z. B. um die obere Vorrats- oder Verteilerkammer c oder um die untere Sammelkammer
e (Abb. i), und man nicht eine Reihe nebeneinander angeordneter Luftkammern verwenden
will, sondern eine einzige, so kann diese aus einer Art Rinne (Rinne f in der oberen
Wasserkammer c und Rinne g in der unteren Sammelkammer e) bestehen, die umgekehrt
angeordnet und an den Enden abgeschlossen ist. Ist zu befürchten, daß infolge der
Erschütterungen durch den Motor oder infolge seiner Neigung um die Achse der Motorwelle
Luftblasen aus einem langgestreckten, wagerechten Luftbehälter wie f oder
g austreten, so kann man die langgestreckte Luftglocke durch Zwischenwände
in mehrerenebeneinanderliegende Lufträume unterteilen, wie dies in Abb.2 und 7 veranschaulicht
ist.
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Zweckmäßig ist die Breite der öfinung an der unteren Seite der Rinne
nicht, wie bei f dargestellt, gleich derjenigen des Binnenraumes selbst zu wählen,
sondern geringer, wie z. B. der Wasser- oder Eiseintrittsspalt g0 der Luftglocke
g (Abb. i und 2). Besteht in einer derart geschützten Wasserkammer eine Wasserströmung
von ganz bestimmter gleichbleibender Richtung, wie dies z. B. beim Sammler e der
Fall und in Abb. 7 durch einen Pfeil lt angedeutet ist, so wird der ,eine Rand-.o:1-
des Spaltes g0, welcher zuerst von dem strömenden Wasser bestrichen wird,
gegenüber dem zweiten Rand etwas tiefer gehalten, so daß die Möglichkeit dies Mitreißens
von Luftblasen durch das strömende Wasser verringert wird.
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Ist zu befürchten, daß die als Glocke wirkende Rinne durch einen seitlichen
Eisdruck zerstört werden könnte, beispielsweise wenn sich das Eis nur auf einer
Seite derselben bildet, so kann die umgekehrte Rinne durch ein Rohr i (Abb. 8) ersetzt
werden, das steifer und widerstandsfähiger als eine Rinne und an der unteren Seite
mit einer Anzahl von Löchern 10 versehen ist, wobei natürlich auch wieder
zweckmäßigerweise (in Abb.8 nicht dargestellte) Zwischenwände vorgesehen werden.
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In jenen Fällen, wo der Motor starken Schwankungen ausgesetzt ist,
die selbst bis zur vollständigen Umkehrung gehen können, beispielsweise auf Flugzeugen,
muß man, um Luftverluste zu vermeiden, mehr oder weniger vollständig geschlossene
Luftkammern oder Gaskammern verwenden, deren Wände aus einem nachgiebigen oder zusammendrückbaren,
dabei aber dicht haltenden Stoff, wie z. B. Kautschuk, bestehen.
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Was die Befestigung der umgekehrten Rinnen oder sonstigen Glocken
oder Gaskammern in den einzelnen Wasserkammern .und W asserkammerteilen anbelangt,
so genügt es, dieselben, wie schon erwähnt, an solchen Stellen anzubringen, wo im
allgemeinen die Eisbildung gegenüber den anderen Teilen verzögert ist, und sie daselbst
mit irgendwelchen Mitteln festzuhalten. Zweckmäßig ist es, in den oberen Wandteilen
von Glocken zwecks Befestigung keine Bolzenlöcher o. dgl. anzubringen, damit nicht
infolge sich ergebender Undichtheiten Luftverluste eintreten können.
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Eine Art der Befestigung von Luftglocken in Rinnenform ist in Abb.
i und 2 gezeigt. Die Rinne g wird in ihrer Lage durch ein U-förmig gebogenes Flacheisen
f gehalten, dessen Schenkel an. dem unteren Ende der senkrechten Endwände g3 und
g ¢ der Rinne befestigt sind, während die Basis des U durch einen Bolzen
y an der Wand des Sammlers e befestigt ist. Die Enden der U-Schenkel ragen in die
öffnung a0 (Abb. 2) hinein, durch welche das Wasser aus dem Sammler e in den Zylinderwassermantel
a1 übertritt. Diese Befestigungsart behindert nirgends den Wasserumlauf, beeinträchtigt
nirgends die Dichtbelt der oberen Glocken- oder Binnenwand und gestattet ein leichtes
Ausbauen des Sammlers e oder des Kühlers.
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Bei den in senkrechter Richtung sich erstreckenden Unterabteilungen
des Wasserraumes, beispielsweise im Wassermantel a1
eines senkrechten
Zylinders, werden die Lufträume ebenfalls in jenen Zonen angesetzt, wo die Vereisung
zuletzt eintritt, was von verschiedenen Bedingungen abhängig ist. Wenn der Wassermantel
mehr oder weniger die Form eines Prismas mit viereckiger Grundfläche hat, aus welchem
der Zylinder ausgenommen ist (Abb. i und a), so gibt es vier dem Zylinder nahegelegene
Zonen, wo das Wasser am längsten flüssig bleiben wird. Man wird hier also mindestens
vier Luftglocken anbringen. Da aber die Eisbildung auch in senkrechter Richtung
ungleichmäßig fortschreiten kann, ist es vorteilhaft, anstatt jeder einzelnen Glocke
eine ganze Säule von übereinander angeordneten kleinen Glocken anzubringen, wodurch
für jede einzelne der übereinanderliegenden Wasserschichten ein örtlicher Schutz
erzielt wird. Auch von diesen aus aufeinander aufgesetzten Glocken bestehenden Säulen
wird man mehrere in einem senkrechten Wassermantel anbringen, weil es sich nicht
von vornherein bestimmen läßt, von welcher Seite her die Eisbildung beginnen wird,
selbst dann, wenn die Grundfläche nicht, wie erwähnt, viereckig wäre, sondern kreis-
oder ringförmig. Die Vereisung ist beispielsweise auch von der sich verändernden
Richtung eines kalten Windes abhängig, dem ein Motor, insbesondere z. B. ein in
der Landwirtschaft verwendeter, ausgesetzt ist. Diese Säulen bringt man näher dem
-Motorzylinder an jenen Stellen, wo der Wassermantel die größte Dicke hat, so an,
daß sie zueinander parallel stehen.
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Wenn man annimmt, daß der Zylinder a auf dem nicht dargestellten Kurbelgehäuse
durch vier Bolzen L (Abb. a) befestigt ist, so kann man die Glockensäulen
vermittels dieser Bolzen in der Art befestigen, wie dies Abb. a zeigt. Die einzelnen
Glocken in der Säule können die Form von umgekehrt stehenden, unten offenen Bechern
m haben (Abb.3), die in ein Rohr k mit vielen Löchern oder besser mit schräg verlaufenden
Fenstern h0 (Abb.3 und 4.) eingesetzt sind, so daß das Wasser zu den einzelnen Becherglocken
freien Zutritt hat. Damit das Wasser zwischen den einzelnen Bechern eindringen kann,
sind in den Rand oder die Seitenwand der Becher mehrere, beispielsweise drei Rinnen
oder Furchen m' so eingepreßt, daß ihre Wölbung, wie aus Abb. 3 und 4 ersichtlich,
nach innen ragt, und daß sie so den Abstand der übereinandergeschobenen Becher voneinander
sichern. Wenn die einzelnen Becher genügende Tiefe haben, z. B. eine solche glich
ihrem größten Durchmesser, so wird sich in denselben trotz eintretenden Schwankungen
des Motors stets ein genügender Luftvorrat erhalten. Bei der geschilderten Becheranordnun,-
ist die in den Bechern befindliche Luftmenge im Verhältnis zu den ziemlich engen
Zonen, in welchen das Einfrieren zuletzt erfolgt, - sehr bedeutend.
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Das durchlöcherte Rohr k kann zwecks Herabminderung der Herstellungskosten
durch eine aus einem Blechstreifen gewundene zylindrische Schnecke n (Abb. 5) ersetzt
werden, wobei die Verbindung zwischen Schnecke und -Bechern z; B. durch einige Lötstellen
hergestellt wird.
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Wenn die Notwendigkeit besteht, besonders starke Schutzeinrichtungen
zu verwenden, an denen sich außerdem nur schwer Kesselstein ansetzt, so können diese
aus einem Metallkörper o (Abb. 6) bestehen, in welchem schräg nach oben verlaufende,
aber nicht durchgehende, sondern stumpf endende Löcher o0 eingebohrt sind. Die in
den Bohrungen gehaltene Luftmenge ist allerdings erheblich geringer als jene, welche
bei gegebenen Raumverhältnissen in den Bechern aufgespeichert werden kann.
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Um Luftverluste durch Erschütterungen, Umkehrung des Motors oder sonstige
Ursachen hintanzuhalten, kann man mit Lochreihen versehene Rohre, wie h in Abb.
9, oder eine Anzahl von hohlen Kautschukballen unterbringen, die Luft enthalten.
Die Luftmenge ist noch größer, wenn man eine langgestreckte rohrförmige Luftkammer
aus Kautschuk verwendet, wie sie in Abb. io dargestellt ist, und von welcher schon
früher gesagt worden ist, daß sie auch in den wagerecht verlaufenden Wasserkammern
angewendet werden kann.
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Schließlich kann man auch als zusammendrückbare Körper solche Stoffe
verwenden, die ganz kleine Zellen aufweisen, wie z. B. der sogenannte Moos-Kautschuk
(caoutchouc mousse), der in einer Unzahl von kleinen, fast mikroskopischen Zellen
Gas (Nitrogen) unter Druck enthält. Man kann derartige Schaumkautschukmassen in
jeder beliebigen Form in das Wasser einsetzen, beispielsweise in der von Zylindern
(Abb. I i) oder in der von Bändern, Schnüren, Rohren u. dgl., die wieder
in beliebig geneigter, gerader Richtung angebracht werden oder als Ringe, Spiralen
usw.
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Die bisher bei der praktischen Verwendung einer derartigen Schutzeinrichtung
gewonnenen Erfahrungen haben gezeigt, daß die Kühlrohre d, die zwischen einer Verteilerkammer
c und einem Sammler e eingesetzt sind, bei abwechselndem Einfrieren und Wiederauftauen
nicht die Neigung haben zu springen. Dieses günstige Verhalten läßt sich dadurch
erklären, daß sich das Eis wahrscheinlich zuerst in der Mitte des Rohres bildet
und die Eisbildung dann von der Mitte aus
gegen die beiden Rohrenden
zu fortschreitet, so- daß das Eis das Wasser vor sich hertreibt und dieses in die
oberhalb und unterhalb des Rohrbündels angebrachten Luftglocken. f und g frei eindringen
kann, so daß nirgends große, allseitig von Eis umschlossene Wasserblasen sich bilden.
Sollte sich übrigens im Laufe der Zeit zeigen, daß auch -für die Rohre ein spezieller
Schutz erforderlich ist, so macht es keine Schwierigkeiten, auch in jedes einzelne
Rohr ein oder mehrere Luft oder Gas enthaltende Schutzeinrichtungen anzubringen,
z. B. Schnüre aus Schaumkautschuk einzuziehen oder einen dünnen Kautschukschlauch
oder auch kleine Bechersäulen.
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Wenn es sich, wie nach Abb. i, um einen Kühler mit verhältnismäßig
großem Fassungsraum der Wasservorratskammer handelt, so kann unter Umständen der
Wasserspiegel zwischen einem oberen Stand pr (in Abb. i voll ausgezeichnet) und
einem niedrigeren, durch eine unterbrochene Linie angedeuteten Stand p° schwanken.
'Unter diesen Umständen bringt man nicht wie im Sammler e nur eine Luftglocke g
an, sondern zwei Glocken f und g (Abb. i), und zwar so, daß die Eintiittsebene der
einen (f) tiefer zu liegen kommt als die der anderen (g0), die. niedrigere Eintrittsebene
aber dabei so tif liegt, daß sie sich stets unter dem tiefsten, mög, licherweise
eintretenden Wasserstand befindet. Zweckmäßig wird die Glocke f mit tiefer liegender
Eintrittsöffnung im Innerem der Glocke g angeordnet, deren Eintrittsöffnung höher
liegt, wie dies in Abb. i veranschaulicht ist.