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Brennkraftmaschine mit Kühlwasser-Rückkühleinrichtung Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine, die mit einer Rückkühleinrichtung
für das Zylinderkühlwasser ,-ersehen ist. Die Rückkühleinrichtung besteht aus zwei
an den Zylinderkühlmantel oben und unten angeschlossenen Wasserkammern, zwischen
denen Kühlrohre angeordnet sind. Die obere Wasserkammer ist nicht völlig mit Wasser
gefüllt, sondern der Kühlwasserspiegel befindet sich in einem gewissen Abstand von
der Decke der oberen Sammelkammer. Es ist bekannt, den Querschnitt des Zylinderkühlwassermantels
von unten nach oben stetig zunehmend zu gestalten, um bei Frost die Eisbildung von
unten nach oben fortschreitend zu erhalten.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, auch die Rückkühleinrichtung
an den Zylinderkühlwassermantel so anzuschließen, daß die Eisbildung bei Frost in
stetig zunehmenden Querschnitten von unten nach oben stattfindet. Insbesondere wird
durch die Erfindung verhindert, daß sich bei Beginn des Gefrierens des Flüssigkeitsinhaltes
der Wasserkammern der Rückkühleinrichtung und des Zylindermantels im Innern des
Eisblockes wassergefüllte Hohlräume bilden, deren Inhalt bei weiterem Fortschreiten
des Gefrierprozesses ebenfalls in Eis verwandelt wird und dabei infolge Fehlens
der Ausdehnungsmöglichkeit die Kammern der Rückkühleinrichtung oder den Zylindermantel
sprengt.
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Um den vorstehend genannten Zweck zu erreichen, werden die Sammelkammern
der Rückkühleinrichtung und der Kühlwassermantel des Zylinders derart ausgebildet,
daß die dem Wasserdurchtritt gebotenen freien Querschnitte von der 'äußeren Spitze
der unteren Wasserkammer über den Kühlmantel bis zum oberen Teil der oberen Sammelkammer,
wo sich der freie Flüssigkeitsspiegel befindet, stetig zunehmen. Die Folge davon
ist, daß die Eisbildung bei Eintritt von Frost zuerst in der äußeren Spitze der
unteren Sammelkammer beginnt, dann sich in Richtung auf den Kühlmantel zu fortsetzt,
wobei die wachsende Eismenge das noch in flüssigem Zustande befindliche Wasser vor
sich herschiebt,- so daß sich keine flüssigkeitsgefüllten Hohlräume im Innern des
Eises bilden können. Nachdem die untere Flüssigkeitskammer mit Eis gefüllt ist,
steigt die Eisschicht bei weiterem Andauern des Frostes im Innern des Kühlwassermantels
hoch, wobei ebenfalls keinerlei flüssigkeitsgefüllte Hohlräume im Innern des Eises
entstehen können. Schließlich gerät auch das im oberen Teil des Zylindermantels
und in der oberen Sammelkammer befindliche Wasser ins Gefrieren. Da auf dem ganzen
Weg von der äußeren Spitze der unteren Sammelkammer
bis zum freien
Flüssigkeitsspiegel in der oberen Sammelkammer die dem Wasser dargebotenen Querschnitte
stetig zunehmen, können sich nirgends wassergefüllte Höhlungen im Innern des Eises
ausbilden, durch die eine Zersprengung des Kühlmantels oder der Sammelkammern herbeigeführt
werden kann. Vielmehr pflanzt sich die Eisbildung von dem äußeren Ende der unteren
Sammelkammer bis zum freien Flüssigkeitsspiegel der oberen Sammelkammer stetig fort.
Hierbei schiebt die Eismenge die noch nicht zum Gefrieren gekommene Wassermenge
vor sich her, welche stets in Verbindung mit dem oberen, erst am Schluß des Gefriervorganges
gefrierenden Flüssigkeitsspiegel bleibt. Selbst wenn sich einmal an irgendeiner
Stelle vor einem Teil des noch in ungefrorenem Zustande befindlichen Wassers eine
Eisdecke bilden sollte, so ist diese bei dem Erfindungsgegenstand jedoch stets so
dünn, da.ß schon ein geringer hydraulischer Druck, der in keiner Weise für den Behälter
gefährlich werden kann, genügt, um diese Eisschicht zu durchbrechen und um den freien
Austritt des flüssigen Wassers sowie das Entstehen eines für den Behälter gefahrlosen
Eisblockes zu gestatten.
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Da es für den Erfindungsgedanken wesentlich ist, daß der Gefrierprozeß
mit Sicherheit in der äußeren Ecke der unteren Sammelkammer der Rückkühleinrichtung
beginnt und in den oberen Querschnitten der oberen Sammelkammer aufhört, besteht
eine weitere Ausbildung des Erfindungsgedankens darin, die äußere Spitze der unteren
Sammelkammer mit Kühlrippen zu versehen, dagegen den oberen Teil der oberen Sammelkammer,
insbesondere den Deckel, durch Isoliermittel gegen den Zutritt der Kälte zu schützen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht.
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In der Zeichnung bedeutet 8 den Zylinder einer Brennkraftmaschine,
der von einem Kühlwassermantel i i umgeben ist. Der Kühlwassermantel ii setzt sich
in dem Deckel 1:2 fort, an den sich die obere Wasserkammer 9d einer Rückkühleinrichtung
9 anschließt. Das untere Ende des Kühlwassermantels i i steht mit der unteren Wasserkammer
9c der Rückkühleinrichtung in Verbindung. Zwischen der oberen Wasserkammer 911 und
der unteren Wasserkammer 9c befinden sich die Kühlrohre 96. Zwischen dem in der
oberen Wasserkammer 911 vorhandenen Wasserspiegel und dem Deckel der oberen Wasserkammer
ist ein freier Raum, welcher ein Hochsteigen des Wasserspiegels um einen gewissen
Betrag zuläßt.
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Die Querschnitte, die dem Wasserdurchtritt im Innern der unteren Wasserkammer
9c, den Kühlmänteln 1i, 12 und der oberen Wasserkammer 911 geboten werden, nehmen
erfindungsgemäß von dem äußeren Ende der unteren Wasserkammer 9c an stetig zu und
erreichen ihren Größtwert im oberen Teil der oberen Wasserkammer 911.
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Das äußere Ende der unteren Wasserkammer 9c ist mit Kühlrippen gc'
versehen, während der Deckel der oberen Wasserkammer ga gegen den Zutritt der Kälte
geschützt ist. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß auf die obere Wasserkammer
der Brennstoffbehälter io, welcher den Motor mit Brennstoff versorgt, aufgesetzt
ist. Zwischen den Brennstoffbehälter io und den Deckel der oberen Wasserkammer kann
auch noch eine Platte aus Isoliermaterial gelegt sein. Auch die Oberseite des Zylinderdeckels
12 ist gegen den Zutritt der Kälte bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
dadurch geschützt, daß auf den Deckel i? eine Haube 13 aufgesetzt ist, welche
gleichzeitig zum Schutz der auf dem Deckel angeordneten Ventile dienen kann.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäß vorgesehenen Ausbildung der.
Wasserkammern 911 und 9c sowie der Kühlwassermäntel i z, 12 ist die folgende: Sobald
Frost einsetzt, beginnt zuerst das in der äußeren Ecke der unteren Wasserkammer
befindliche Wasser zu gefrieren. Die Eisbildung wird hier durch die Kühlrippen g°'
noch besonders begünstigt. Dauert der Frost an, so pflanzt sich die Eisbildung in
der unteren Wasserkammer in Richtung auf den Kühlmantel i i fort. Dabei schiebt
das Eis das noch flüssige Wasser vor sich her, welches infolgedessen niemals die
Verbindung mit der ungefrorenen Wassermenge verliert. Nachdem der gesamte Inhalt
der unteren Wasserkammer 9c gefroren ist, gerät auch der Wasserinhalt des Kühlmantels
i i ins Gefrieren. Hier pflanzt sich die Eisbildung von unten nach oben fort, wobei
ebenfalls das Eis das ungefrorene Wasser vor sich herschiebt und letzteres stets
mit dem im Deckel 12 und der oberen Wasserkammer ga befindlichen ungefrorenen Wasser
in Verbindung bleibt. Nachdem auch der Inhalt des Kühlmantels i i zum Gefrieren
gebracht ist, beginnt auch der Inhalt des Deckels 12 zu gefrieren und schließlich
gelangt die Eisbildung auch in die obere Wasserkammer 911, deren Flüssigkeitsinhalt
zuletzt zu Eis erstarrt. Durch die Anordnung der Isoliermittel io, 13 wird die erfindungsgemäß
beabsichtigte Wirkung, daß nämlich das Wasser in dem Zylinderdeckel 12 und der oberen
Wasserkammer 9- zuletzt gefriert, mit Sicherheit erreicht.
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Die vorstehend, beschriebene Eisbildung,
welche in
der äußeren Ecke der unteren Wasserkammer 9c beginnt und im oberen Teil der oberen
Wasserkammer 9,a endet, ist in erster Linie eine Folge der erfindungsgemäß gewählten
Querschnittsgestaltung der Wasserkammern 9a, 9c und der Kühlmäntel i i und 1:2.
Durch die Ouerschnittsgestaltung gemäß der Erfindung ist nämlich das Verhältnis
zwischen Kühlfläche und Flüssigkeitsinhalt in der äußeren Ecke der unteren Wasserkammer
9c am größten, während dieses Verhältnis stetig nach dem oberen Flüssigkeitsspiegel
zu abnimmt. Diese Verringerung des Verhältnisses zwischen Kühlfläche und Kühlwassermenge
ist aber gleichbedeutend mit einer Erschwerung des Gefrierprozesses. Durch die Anordnung
von Kühlrippen 9c' an denjenigen Stellen, welche zuerst zum Gefrieren gebracht werden
sollen, und durch die Isolierung derjenigen Stellen, an denen das Wasser zuletzt
in Eis übergehen soll, wird das Eintreten des vorstehend beschriebenen Gefrierprozesses
noch besonders gesichert.