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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.
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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.
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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.
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Dampfkühler der beschriebenen Art können nach der Erfindung bei Kraftfahrzeugen
aller Art, Lokomotiven, Lokomobilen, Kältemaschinenanlagen, Dampfheizungen usw.
Verwendung finden.
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Zwei Ausführungsbeispiele, die die .Anwendung von Dampfkühlern nach
der Erfindung bei Kraftfahrzeugen veranschaulichen, sind auf der Zeichnung veranschaulicht.
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Abb. 1 ist ein senkrechter Querschnitt und Abb. 2 ein senkrechter
Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel.
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Abb. 3 ist ein senkrechter Querschnitt, Abb.4 ein waagerechter und
Abb. 5 ein senkrechter Längsschnitt durch das andere Ausführungsbeispiel.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ein Kühler der beschriebenen Bauart ermöglicht eine einfache und billige
Herstellung, ist ferner im Betrieb dauerhaft und gegen Beschädigungen verhältnismäßig
unempfindlich.