DE504609C - Dampfkuehler, insbesondere fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Dampfkühler, insbesondere für Brennkraftmaschinen Die bekannten, luftgekühlten Dampfkühler, insbesondere für Brennkraftmaschinen, haben gewöhnlich einen schlechten Wirkungsgrad, weil man sich bei ihrem Aufbau von den Erfahrungen im Dampfmaschinen- oder Dampfturbinenbau nicht frei machen konnte. Man trachtete immer danach, den Dampf auf kurzem Wege und mit geringer Geschwindigkeit auf einmal an die Gesamtheit der Kühlflächen heranzuführen, weil man den Rückdruck des Dampfes so gering als möglich halten wollte.
• Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß der erhöhte Rückdruck bei der Verdampfungskühlung vielfach keine Rolle spielt, weil er gewöhnlich keinen Leistungsverlust darstellt, und claß bei erhöhter Dampfgeschwindigkeit auch die Vorteile des Gegenstromes ausgenutzt werden können. Auf Grund dieser Erkenntnis werden nach der Erfindung aus Reihen von Kühlelementen geschaffene Kühlflächen derart zickzackförmig in Gruppen angeordnet, daß der auf langem Wege zu kühlende Dampf dem auf kurzem Wege zugeführten Kühlluftstrom entgegengeleitet wird.
• Da jetzt dem Dampf der weitere und unbequemere Weg zugewiesen wird, besteht die Gefahr, daß sich die aus der Mitführung des aus dem Dampf ausgeschiedenen Kondenswassers über den größten Teil des Kühlweges entstehenden Nachteile besonders geltend machen. Diese Nachteile ergeben sich aus der Absetzung einer Flüssigkeitshaut auf den Wärmeübertragungsflächen des Kühlers, die den Wärmeübergang behindert. Sie werden nach der Erfindung dadurch gemildert, daß das Kondenswasser stufenweise aus dem Dampfweg abgeführt wird.
• Dampfkühler der beschriebenen Art können nach der Erfindung bei Kraftfahrzeugen aller Art, Lokomotiven, Lokomobilen, Kältemaschinenanlagen, Dampfheizungen usw. Verwendung finden.
• Zwei Ausführungsbeispiele, die die .Anwendung von Dampfkühlern nach der Erfindung bei Kraftfahrzeugen veranschaulichen, sind auf der Zeichnung veranschaulicht.
• Abb. 1 ist ein senkrechter Querschnitt und Abb. 2 ein senkrechter Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel.
• Abb. 3 ist ein senkrechter Querschnitt, Abb.4 ein waagerechter und Abb. 5 ein senkrechter Längsschnitt durch das andere Ausführungsbeispiel.
• Das von der Brennkraftmaschine kommende Wasserdampfgemisch wird durch ein Rohr r einer Kammer 2 zugeführt, welche durch senkrechte Röhren 3 mit einer Kammer q. in Verbindung steht. Die Geschwindigkeit des Dampfes ist dabei so hoch gewählt, daß das sich bildende Kondensat, das an sich schon durch seine eigene Schwere an der Innenwand der Rohre 3 herabrieselt, in die Kammer 4 des Kühlers geblasen wird, wo sich Dampf und Kondensat scheiden. Durch die hohe Geschwindigkeit wird dabei gleichzeitig die Bildung von Luftnestern in den Rohren 3 verhindert. Die Kammer .4 stellt die erste Stufe für die Zwischenkondensatentfernung dar.
• Der nicht kondensierte Dampf steigt durch ein Rohr 5 nach oben zu einer Kammer 6, während das Kondensat in einem für die verschiedenen Elementengruppen gemeinsamen Flüssigkeitsbehälter 7 verbleibt. Die einzelnen Teile des Flüssigkeitsbehälters sind durch Scheidewände 8, welche nicht ganz bis zum Boden des Behälters 7 reichen, voneinander getrennt, so daß auf diese Weise ein Flüssigkeitsabschluß gebildet ist, welcher den übertritt des Dampfes an dieser Stelle verhindert und den Dampf zwingt, durch das Rohr 5 aufzusteigen.
• Die Kammer 6 ist durch Rohre 9, welche den Rohren 3 entsprechen, mit einer Kammer io verbunden. Der Dampf gelangt auch hier von der Kammer 6 durch die Rohre 9 nach der Kammer io, wo eine weitere Ausscheidung von Flüssigkeit stattfindet. Die Kammer io stellt die zweite Stufe der Kondenswasserentfernung dar, die erfindungsgemäß zu einer Erhöhung der Wärmeübergangswirkung in der nachfolgenden Elementengruppe vorgesehen ist. Der Flüssigkeitsspiegel in der Kammer io wird dabei entsprechend dem Druckverlust zwischen der Kammer ,4 und der Kammer i o in letzterer etwas höher stehen.
• Von der Kammer io gelangt der noch nicht kondensierte Dampf durch ein Rohr i i in eine Kammer i2, welche durch Rohre 13 mit einer Kammer 14 verbunden ist. Die Rohre 13 entsprechen den Rohren 3 und g. In der Rohrgruppe 13 wird der noch verbliebene Dampfrest niedergeschlagen. Dies geschieht besonders, wenn die Luft in Richtung der Pfeile A den Kühler durchstreicht. In der Kammer 14 wird sich demgemäß kein Dampf, sondern lediglich das Kondensat aus den Rohren 13 ansammeln. Das Kondensat wird durch eine Rohrleitung 15 der Brennkraftmaschine zugeführt, und da es sich um eine verhältnismäßig geringe Wassermenge handelt, dort sofort verdampfen. Da das Kühlwasser in den Zylinderkühlmänteln somit andauernd am Kochen bleibt, ist auch die Wandungstemperatur der Zylinder stets gleich hoch.
• Um die in dem Dampf enthaltene Luft zu entfernen, kann an die Kammer 14 z. B. mittels einer Leitung 16 eine Luftpumpe angeschlossen oder es kann an dieser Stelle oder in der Kammer 12, ein Auslaß für die Luft vorgesehen sein. Wenn die Kühlluft, wie bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel, den Kühler nach dem Gegenstromprinzip durchströmt, so erwärmt sie sich stufenweise, und ihreWärmeaufnahmefähigkeit wird weitgehendst ausgenutzt. Selbstverständlich ist es gleichgültig, ob ein Ventilator a dabei rlie Kühlluft dem Kühler zudrückt oder sie durch den Kühler durchsaugt.
• Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel sind nur drei Rohrgruppen hintereinander gezeichnet. Selbstverständlich können deren mehrere angeordnet sein, und es können auch die Rohre der nachgeschalteten Rohrgruppen geringeren Querschnitt aufweisen, weil die Menge des Dampfes in der Strömungsrichtung ständig abnimmt, was in der Zeichnung nicht besonders zum Ausdruck gelangt ist.
• Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb.3 bis 5 sind mehrere Rohrgruppen, z. B. 17, 18, i9, 20, mit waagerecht liegenden Rohren hintereinander vorgesehen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß das Dampfwassergemisch von der Brennkraftmaschine durch eine Leitung 2i in eine Kammer 22 eintritt und durch die Rohre 17 in eine Kammer 23 übergeleitet wird, wo sich das Kondensat sammelt. Der nicht kondensierte Dampf wird durch Rohre 18 in eine Kammer 2.4 geleitet, wo ein weiterer Teil des Kondensates ausgeschieden wird, während der nicht kondensierte Dampf durch Rohre ig in eine Kammer 25 geleitet wird, wo wieder eine Kondensatausscheidung stattfindet.
• Der Rest des noch nicht kondensierten Dampfes wird sodann durch Rohre 20 in eine Kammer 26 übergeführt. Die Kammern 22, 2.1 und 26 besitzen einen gemeinsamen Flüssigkeitsraum 27, doch ist der Übertritt von Dampf aus der einen Kammer zur anderen Kammer verhindert, indem Scheidewände 28 und 29 vorgesehen sind, welche nicht ganz bis zum Grunde des Behälters 27 reichen, so daß ein Flüssigkeitsabschluß zwischen den einzelnen Kammern besteht. Also auch hier findet eine stufenweise Ausscheidung des Kondenswassers statt. Eine den Wärmeübergang störende Flüssigkeitshaut kann sich in den oberen Rohrreihen nicht bilden, da hier lediglich Dampf strömt, während nur in dein untersten Rohr jeder einzelnen Rohrgruppe Flüssigkeit strömt.
• Diese Anordnung hat den besonderen Vorteil, daß ein Versagen des Wasserabschlusses nicht so leicht eintreten kann und ein Mitreißen von Wasser in die Dampfrohre sicher verhindert wird. Man kann in diesem Falle zur Verhinderung des Durchschlages eines Wasserabschlusses die Scheidewände 28 und 29 auch ganz bis auf den Boden des Behälters 27 führen; das Kondenswasser strömt dann in den untersten Rohrreihen getrennt vom Dampf nach der Kammer 26, auf die der Behälter 27 beschränkt bleiben kann. In den Abbildungen deuten die Pfeile B die zweckmäßige Luftrichtung an. 30 ist ein Rohrstutzen, durch welchen das Kondensat der Brennkraftmaschine wieder zugeführt wird. 31 ist ein Rohrstutzen, durch welchen die aus dem Dampf ausgeschiedene Luft entweichen kann oder welcher zum Anschluß einer Luftpumpe dient.
• Ein Kühler der beschriebenen Bauart ermöglicht eine einfache und billige Herstellung, ist ferner im Betrieb dauerhaft und gegen Beschädigungen verhältnismäßig unempfindlich.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Dampfkühler, insbesondere für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß aus Reihen von Kühlelementen (3, 9, 13 oder 17, 18, i9, 2o) geschaffene Kühlflächen derart zickzackförmig in Gruppen angeordnet sind, daß der auf langem Weg zu kühlende Dampf dem auf kurzem Wege zugeführten Kühlluftstrom entgegengeleitet wird.
2. 2. Dampfkühler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondenswasser stufenweise aus den Kühlelementengruppen abgeführt wird.
3. 3. Dampfkühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kondensatabscheidekammern (d., To, 1.4 in Abb. i und 2) einen gemeinsamen Flüssigkeitsraum (,) haben, in dem Scheidewände (8) vorgesehen sind, welche nicht ganz bis zum Grunde dieses Flüssigkeitsraumes (7) reichen, den Übertritt von Flüssigkeit gestatten, dagegen das Übertreten von Dampf durch Bildung eines Flüssigkeitsabschlusses verhindern und so eine getrennte Führung von Dampf und Kondensat bewirken.
4. 4. Dampfkühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente (17, 18, i9, 2o in Abb. 3 bis 5) horizontal angeordnet sind, so daß die untersten als Kondensatabscheidekammern Verwendung finden.