DE521577C - Einrichtung zur Verwertung der Abwaerme von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung, die die Verwertung der im Kühlwasser und in den Abgasen enthaltenen Wärme von Brennkraftmaschinen in Heizkörpern zum Gegenstand hat. Es ist bekannt, durch den Kühlmantel der Arbeitszylinder das Wasser unter erhöhter Spannung hindurchzuführen, um es über 100⁰C erwärmen zu können, ohne daß sich im Kühlmantel Dampf blasen bilden können. Es ist ferner bekannt, dieses über ioo° erwärmte Kühlwasser dadurch wieder abzukühlen, daß durch Spannungsverminderung aus dem Wasser Dampf für Heizzwecke gebildet wird oder

»5 dadurch, daß es unmittelbar mit der Spannung, mit der es die Brennkraftmaschine verläßt, in die Heizkörper geleitet wird. In beiden Fällen kehrt das abgekühlte Wasser über eine Pumpe in den Kühlmantel der Zylinder zurück; in beiden Fällen wird es zweckmäßig nach Austritt aus dem Kühlmantel durch einen Kessel geleitet, in dem es noch die in den Abgasen verfügbare Wärme aufnimmt, um auch diese den Heizkörpern zuzuführen.

Bei der an sich vorteilhafteren unmittelbaren Benutzung des Wassers in den Heizkörpern besteht die Gefahr, daß es mit zu hoher Temperatur in die Mantelräume der Brennkraftmaschine zurückkehrt, da dieHeizkörper zeitweise auf geringe Wärmeerzeugung eingestellt werden müssen.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein Ansteigen der Temperatur des Kühlwassers beim Eintritt in den Kühlmantel über einen bestimmten Wert selbsttätig verhindert werden. Die Erfindung besteht darin, daß in die Leitung des Kühlwassers von den Heizkörpern zur Pumpe ein Kessel eingeschaltet ist, in dem eine gleichbleibende Spannung herrscht, die geringer ist als die Spannung im Kühlmantel der Zylinder, und in den das Wasser fein verteilt unter Spannungsverminderung eintritt, so daß das Wasser vor seinem Eintritt in die Kühlmäntel der Zylinder auf die dieser Spannung entsprechenden Verdampffungstemperatur abgekühlt wird. Das nicht durch die Heizkörper strömende Wasser wird unmittelbar durch eine Umgehungsleitung in den Kessel geführt. Diese Leitung enthält eine selbsttätige Regelungseinrichtung, welche den Druck des Wassers auch bei wechselnder Durchflußmenge auf gleicher •Höhe hält. In dem Kessel wird das gesamte Kühlwasser stets auf die Verdampfungstemperatur der herrschenden gleichbleibenden Spannung abgekühlt, weil derjenige Teil der in der Brennkraftmaschine aufgenommenen Wärme, welcher in den Heizkörpern dem Wasser nicht entzogen wurde, durch Dampfbildung im Kessel abgeführt wird. Die Spannung im Kessel wird dadurch gleichbleibend gehalten, daß der entstehende Dampf ohne Spannungsanstieg entweichen kann. Er wird an Heizflächen niedergeschlagen, die die Wärme auf Speicher übertragen.

Die Erfindung ist in der anliegenden Zeichnung schematisch dargestellt. Bei der Ausführung· nach Abb. 1 führt die Pumpe α der Brennkraftmaschine b das Kühlwasser durch Leitung c unter solchem Überdruck zu, daß

es in den Kühlräumen .des Arbeitszylinders auf über ioo° erwärmt werden kann, ohne daß sich Dampf bildet. Das Wasser tritt durch den Stutzen d in die Kühlräume der Arbeitszylinder ein und verläßt dieselben beim Stutzen e. Von hier fließt es durch die Rohrleitung / zur Qberflächenheizvorrichtung g, in der es durch die durch Leitung h zuströmenden und Leitung i abströmenden ίο Abgase der Brennkraftmaschine auf noch höhere Temperatur erwärmt wird. Die Heizvorrichtung g ist im Kühlwasserstrom den Kühlräumen des Arbeitszylinders nach-geschaltet, weil es unbedenklich ist, wenn hier gelegentlich durch zu hohe Temperatursteigerung Dampf entsteht. Das auf diese Weise erhitzte Wasser fließt durch Leitung 7e zu den Heizkörpern m. Soweit das heiße Wasser nicht durch diese Heizkörper m fließt, wird es durch Leitung I in den Kessel ο geleitet. Die Ausflußdüse η dieser Leitung wird durch die Ventilplatte p, welche durch die Feder q belastet ist, verschlossen. Hierdurch wird beim Eintritt des heißen Wassers in den Kessei 0 ein Spannungsabfall hervorgerufen, der von der Spannung der Feder abhängig, von der austretenden Wassermenge aber unabhängig ist. Das gleiche ist dadurch erreichbar, daß der Kessele so hoch gelegt wird, daß das zufließende Wasser in der Leitung k um eine bestimmte Höhe ansteigen muß. Durch diesen Spannungsabfall verdampft ein Teil des Wassers, wodurch sich der Rest auf die Temperatur abkühlt, die der Spannung im Kessel 0 entspricht. Der gebildete Dampf wird durch die Rohrleitung r den Heizkörpern j zugeführt, für die Dampf als Heizstoff erforderlich ist. Die Heizkörper s übertragen die Wärme auf Speicher. Das in den Heizkörpern ί gebildete Kondensat fließt durch Leitung t in den Kessel 0 zurück. Dem Kessel 0 kann der befeuerte Kessel κ parallel geschaltet sein, um denjenigen Heizbedarf der Körper ί zu decken, der aus der Abwärme der Brennkraftmaschine nicht mehr verfügbar wird. Hierbei wird zweckmäßig ein Ölbrenner verwandt, der selbsttätig die Spannung in den beiden Kesseln 0 und u auf gleicher Höhe hält. Aus dem Kessel 0 fließt das abgekühlte Wasser dem Saugestutzen der Pumpe α wieder zu, um von neuem seinen Weg durch die Brennkraftmaschine zu beginnen. Da die Ablauftemperatur des Kühlwassers aus den Heizkörpern m von der Emstellung derselben abhängig ist, mündet das Ablauf rohr w im Kessel 0 oberhalb des Wasserspiegels. Hierdurch wird das hier abfließende Wasser unter Dampfbildung auf die Temperatur abgekühlt, die der im Kessel 0 herrschenden Spannung entspricht.

Damit in den Heizkörpern m_} die mit Heißwasser bedient werden sollen, nicht durch Spannungsabfall Dampf entsteht, befinden sich die zum Regulieren nötigen Drosselventile ν in der Ablauf leitung w derselben. Die Kreiselpumpe α liefert der Brennkraftmaschine stets die gleiche Kühlwassermenge. In den Kühlräumen der Maschine herrscht stets dieselbe Spannung, ebenfalls ist die Zufiußtemperatur des Kühlwassers stets dieselbe.

Bei dem geschlossenen Kreislauf des Kühlwassers fällt die übliche Beobachtung des freien Auslaufs des Wassers an der Maschine fort. Um der Bedienung eine sichere Beobachtung des durch die Maschine fließenden Wasserstromes zu ermöglichen, ist in die Kaltwasserleitung c der Ventrimesser χ eingebaut. Der Druckabfall an seiner Einlaufdüse, der in bekannter Weise zur Beobachtung der durch die Leitung c fließenden Wassermenge dient, wird vom angeschlossenen Differentialmanometer y angezeigt.

Ist für einzelne Heizkörper eine höhere Temperatur erforderlich, so ist es unzweckmäßig, die Kühlräume der Arbeitszylinder auf die hieraus folgende Spannung zu bringen. Hierbei ist deshalb die Ausführung der Erfindung nach Abb. 2 zu bevorzugen, bei der als Beispiel angenommen ist, daß die Heizkörper für hohe Temperaturen durch Dampf zu beheizen sind.

Die Kreiselpumpe α führt das kalte Wasser den Kuhlräumen der Arbeitszylinder durch Leitung c unter dem Überdruck zu, der in denselben zulässig ist. Das mit erhöhter Temperatur am Stutzen e abfließende Wasser fließt durch Leitung f. zum Saugestutzen der Kreiselpumpe A und wird durch diese mit erhöhter Spannung in die Leitung k geliefert. >oo Von der Leitung k werden unmittelbar die mit niederer Temperatur zu bedienenden Heizkörper m gespeist. Ein Abzweig führt von der Leitung k in den Wasserraum des als Dampfkessel ausgebildeten Abhitzekessel g und läßt stets so viel Wasser, in den Kessel eintreten, wie hier verdampft wird. Beispielsweise kann ein Schwimmerventil au das Ende des Abzweiges von der Leitung k gesetzt werden oder die Leitung k kann unter Einbau eines Überfallrohres durch den Kessel g hindurchgeführt werden. Der Kessel g kann außer durch die Abgase noch anderweitig beheizt sein. Der im Kessel g erzeugte Wasserdampf fließt durch die Leitung r zu den mit Dampf zu versorgenden Heizkörpern s, aus denen- das Kondensat durch die Leitung* in die Leitung Jt zurückfließt. Am Ende der Leitung Ii befindet sich die Äusflußdüse n, die in den Kessel 0 mündet. Die Düse ist von der mit der Feder q belasteten Platte p verschlossen. Alles Wasser, dem der

Abfluß durch die Heizkörper m versperrt ist, gelangt so durch diese Düsen in den Kessel υ, in dem die Spannung so tief gehalten ist, daß das Wasser sich durch Verdampfen auf die erforderliche Anfangstemperatur abkühlt. Der in den Heizkörpern m abgekühlte Wasserteil gelangt durch die Rohrleitung w ebenfalls in den Dampfraum des Kessels o, so daß auch er unter allen Umständen bis auf

ίο die erforderliche Anfangstemperatur abgekühlt wird. Die Spannung im Kessel ο wird durch das in das Abzugsrohr B eingebaute Regulierventil C auf gleicher Höhe gehalten. Der im Kessel ο erzeugte Dampf kann in Niederdruckheizkörpern verwendet werden, zweckmäßig unter Einschaltung irgendeines Wärmespeichers, weil in diesem Dampf die Schwankungen zum Ausgleich kommen. Besonders geeignet ist die Verwendung zur Waschwasserbereitung, da hierbei der Waschwasservorrat den Speicher für den Belastungsausgleich bildet. Das Kondensat aus den Niederdruckheizkörpern wird in den Kessel 0 zurückgeleitet.

Der Dampfteil, den die Heizkörper s von dem im Abhitzekessel g erzeugten Dampf nicht verbrauchen, wird durch die Leitung D in den Dampfraum des Kessels 0 geleitet. Er gelangt somit auch in die Leitung B der Niederdruckanlage und wird hier mit verwertet. Da zwischen der Leitung r und dem Kessel 0 ein gleichbleibendes Spannungsgefälle vorliegt, genügt es, an das Ende der Leitung D ein Sicherheitsventil E mit bestimmter Belastung zu setzen, genau wie es "für die Ausflußdüse η gezeigt ist.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Verwertung der Abwärme von Brennkraftmaschinen, bei denen das Kühlwasser durch eine Pumpe unter Überdruck durch den Kühlmantel der Zylinder und zweckmäßig anschließend durch einen durch die Abgase beheiztenKessel gedruckt wird, um von dort über Heizkörper, in denen es nutzbar abgekühlt wird, zur Saugeseite der Umlaufpumpe zurückzukehren, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung des Kühlwassers von den Heizkörpern (nt) zur Pumpe (a) ein Kessel (0) eingeschaltet ist, in dem eine gleichbleibende Spannung herrscht, die geringer ist als die Spannung im Kühlmantel der Zylinder, und in den das Wasser fein verteilt unter Spannungsverminderung eintritt, so daß das Kühlwasser vor seiner Zuleitung in den Kühlmantel der Zylinder auf die dieser Spannung entsprechende Verdampfung^- 6' temperatur abgekühlt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine die nicht durch die Heizkörper (m) fließende Wassermenge unmittelbar in den Kessel führende Umgehungsleitung eine an sich bekannte selbsttätige Regelungseinrichtung (p, q) enthält, welche den Druck des aus dieser Leitung in den Kessel (0) eintretenden Wassers auch bei wechselnder Durchflußmenge auf gleicher Höhe hält.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regulierventile (v) für die Einregelung der durch die Heizkörper (m) fließenden Wassermenge in die Abflußleitung zu dem Kessel (0) hin eingeschaltet sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderlichen Dampfmengen, die in dem Kessel (0) entstehen, an Heizflächen niedergeschlagen werden, die die Wärme auf einen oder mehrere Wärmespeicher übertragen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   BERLIN. OEDHtICKT IK DEK