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Kühlanlage für Brennkraftmaschinen Es sind Kühlanlagen für Brennkraftmaschinen
bekannt, bei welchen im N ebenschluß zu der eigentlichen, in sich geschlossenen
Kühlmittelkreislaufleitung eine Leitung liegt, die einerseits in dem Dampfraum der
zur Kühlmittelkreislaufleitung gehörenden Kammer über deren Wasserstand -mündet
und anderseits mittels eines Injektors an eine Leitung der Kreislaufleitung angeschlossen
ist.
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Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung geht so vor sich, daß bei Inbetriebsetzung
des Motors die Kühlflüssigkeit durch eine Pumpe umgetrieben und gleichzeitig durch
die fließende Kühlflüssigkeit Luft und Dampf aus der Kammer abgesaugt «-erden, so
daß sich Luft und Dampf dann mit der Kühlflüssigkeit mischen und bei Beginn des
Arbeitens zur Kühlung ein Luft-Dampf-Gemisch verwendet wird. Dieses Luft-Dampf-Gemisch
entzieht den Motorwänden eine geringe Wärmemenge, so daß hierdurch die Wirtschaftlichkeit
beim Anlaufen des Motors erhöht wird.
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Die Luft, welche sich in der Kühlmittelkreislaufleitung befindet,
wird nach und nach entfernt, so daß schließlich nach einer gewissen Zeitspanne eine
luftfreie Flüssigkeit zum Kühlen der Motorwände verwendet wird.
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Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Kühlvorrichtung besteht
darin, daß die Zeitspanne, während welcher das Luft-.Dampf-Gemisch die Motorwände
bespült, nicht veränderlich ist. Nun müssen: Brennkraftmaschinen unter den verschiedensten
klimatischen Verhältnissen und unter sehr veränderlichen Belastungsbedingungen arbeiten.
Es ist deshalb oft erwünscht, die Zvlinder auf einer höheren Temperatur, als sie
im allgemeinen üblich ist, zu halten und auch das Kühlmittel sehr schnell stark
zu erhitzen.
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Diese Ziele werden nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Menge
des zur Kühlung verwendeten Mittels durch ein Drosselventil regelbar ist, welches
zwischen dem Kühler und dem bekannten Injektor liegt, mit welchem die Nebenleitung
in die Kühlmittelkreislaufleitung mündet. .
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Es ist also durch die Drosselvorrichtung möglich, den Zufluß des Kühlmittels
zum Motor in beliebiger Weise zu drosseln und zu regeln. Das Kühlmittel kann so
gedrosselt werden, daß es eine Temperatur erreicht, die der Innentemperatur des
Zylinders nahekommt,
wodurch unter besonderen Bedingungen eine außerordentlich
hohe Arbeitsleistung des Motors erzielt wird.
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Der Erfindungsgegenstand sei an Hand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es bedeutet Abb. i eine schematische Ansicht teilweise im Schnitt
einer gemäß vorliegender Erfindung ausgebauten Kühlanlage und Abb.2 einen Schnitt
durch eine andere Ausführungsform.
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i ist der übliche Wassermantel der Maschine, der von dem Kühlmittel
durchströmt wird, 2 die Wasser- und Dampfleitung zum Kühler 3, 4 der Dampfkühler,
5 das Kondensat, welches vom unteren Raum des Dampfkühlers durch ein Rückschlagventil
6 zur Saugvorrichtung 7 führt, die in das eingebaute Zwischenrohr 8 mündet, «-elches
den Kiihler mit der Umlaufpumpe 9 verbindet. An die letztere ist die übliche zu
dem Wassermantel führende Verbindung io angeschlossen. 14 bezeichnet die über der
Oberfläche des Kühlmittels im Kühler vorgesehene Druckkammer, die bei der dargestellten
Ausführungsform eine einstellbare Verbindung mit dem unteren Behälterraum des Dampfkühlers
besitzt. Ein Auslaßrohr 21 aus der Dampfkammer 14 führt durch ein einstellbares
Auslaßventil i i zu dem Luftrohr 12. Eine Ablenkwand 13 schützt das Einlaßende des
Rohres 21.
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Ein Wasserstandsrohr 18 steht durch die Leitungen i9 und 19a mit dem
unteren und oberen Ende des Kühlers in Verbindung und ermöglicht, den jeweiligen
Wasserstand zu erkennen. Die obere Einfüllöffnung 22 ist, wie üblich, durch eine
Kappe 23 abgeschlossen.
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Angenommen, der Kühler 3 ist bis zur gewünschten Höhe über die Kühlräume
der, Maschine gefüllt, wie dies die Linie 2o im Kühler erkennen läßt, und die Kappe
23 ist abgeschlossen, dann kann bei geschlossenem Ventil i i Luft oder Dampf aus
der Kühlanlage weder entweichen noch Luft in dieselbe eindringen.
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Wird die Maschine angelassen, dann bewirkt die Pumpe 9 einen Umlauf
des Kühlmittels durch das Leitungsrohr 8, und da dieses Leitungsrohr durch seine
Verengung wie ein Injektor 7 ausgebildet ist, so entsteht ein Druckunterschied zwischen
dem Kondensatrohr 5 und der Umlaufleitung. An der Stelle des Injektorrohres 7 tritt
eine Saugwirkung ein, die sich über das Rückschlagventil 6 im Kondensatrohr 5 und
im unteren Raum 17 des Dampfkühlers 4 sowie in der Dampfkammer 14 geltend macht
und die Wirkung hat, daß Luft, die ursprünglich in der Dampfkammer beim Anlassen
der Maschine enthalten ist, mit dem Kühlwasser innig vermischt wird. Diese Mischung,
deren spezifische Wärme kleiner ist als diejenige des Wassers, wird durch die Pumpe
9 in die Kühlräume der Maschine gefördert.
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Um nun nach der Erfindung unter bestimmten Arbeitsbedingungen des
Motors die Zylinder auf höherer Temperatur als bei den üblichen Kühlanlagen zu halten,
muß bei der vorliegenden Anlage eine Verzögerung des Kühlwasserumlaufes in der Nähe
des Kühlerauslasses vorgesehen werden, wie dies in Abb. 2 angedeutet ist. Durch
diesen verzögerten Umlauf bleibt das Kühlmittel länger in Berührung mit den Zylinderwänden,
wodurch eine schnellere Erhitzung des Kühlwassers eintritt, demzufolge eine verhältnismäßig
starke Verdampfung in den Kühlräumen eintritt. Die Dämpfe sammeln sich in der Dampfkammer
14 und üben einen ständig wachsenden Druck auf die Oberfläche des Kühlmittels aus
mit dem Ergebnis, daß dadurch ein Sieden des Kühlmittels an seiner Oberfläche verhindert
wird.
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Dieser wachsende Druck in der Dampfkammer wird durch die Saugwirkung
an der Stelle 7 nicht in dem Maße aufgehoben als er entsteht, was sich leicht durch
entsprechende Einstellung des Ventils 25 (Abb. 2) erreichen läßt. Auf diese Weise
wird das Kühlmittel schnell sehr stark erhitzt und erreicht eine Temperatur, die
der Innentemperatur des Zv linders nahekommt. Das Kühlmittel leitet dann von den
Zvlinderwänden entsprechend weniger Wärme ab, so daß die innere Hitze für die Arbeit
innerhalb des Zylinders aufrechterhalten werden kann, statt sie zum Teil auf das
Kühlmittel, wie bei den üblichen Anlagen, zu übertragen.
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Naturgemäß wird hierdurch die Temperatur des Kühlmittels wesentlich
über den Siedepunkt gebracht, selbst wenn man bedenkt, daß durch die molekulare
Veränderung des Kühlmittels, veranlaßt durch die vorgenommene Entlüftung, der Siedepunkt
gegenüber normalen Bedingungen erhöht ist. Da jedoch beim Ansteigen der Temperatur
des Kühlmittels der Druck in der Dampfkammer 14 entsprechend steigt, so wird ein
Sieden des Kühlmittels durch den vorhandenen Druck doch verhindert.
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Eine beträchtliche Menge des Dampfes in der Dampfkammer wird durch
das Saugrohr 7 dem Kühlmittel im kondensierten Zustande zugeführt. Aber trotzdem
bleibt ein entsprechend großer Druck in der Dampfkammer vorhanden und wird durch
die beständige Dampfentwicklung an den Zylinderwänden erhöht, so daß der Druck stets
groß genug ist, um ein Sieden des Kühlmittels an der Oberfläche zu verhindern. Es
muß natürlich
dafür gesorgt werden, daß der Dampfdruck über der
Kühlmitteloberfläche eine bestimmte Grenze nicht übersteigt.
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In Abb.2 ist angedeutet, daß man den Drucküberschuß in der Dampfkammer
für Kraftzwecke ausnutzen kann: Die Dampfkammer 14 ist hier mit einer Leitung versehen,
die über einen Regler 26 zu einer Arbeitsmaschine 27 führt, deren Auslaß durch Leitung
28 mit dem Dampfkühler 4. in Verbindung steht.
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Unter diesen Umständen ist es wichtig, den Dampfkühler mit einer Vorrichtung
zu versehen, um die Verbindung zwischen dem Dampfraum 14 und dem Dampfkühler .4
zu regeln oder ganz abzusperren. Zu diesem Zwecke ist in Abb. 2 ein Ventil,29 dargestellt.
Der Regler 26 arbeitet in der Weise, daß er den überschüssigen Druck, der nicht
mehr erforderlich ist, um den Siedezustand des Kühlmittels auszugleichen, der Arbeitsmaschine
27 zuführt, um Kraft für irgendwelche Zwecke abzugeben. Der überschüssige Dampfdruck
wird also zur Arbeit oder für äußere Heizung herangezogen, statt ihn durch ein gewöhnliches
Auslaßventil entweichen zu lassen.
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Die Anlage kann daher bei entsprechender Einstellung von Hand so arbeiten,
daß die wirksame Arbeitstemperatur der Maschine in allen praktisch in Betracht kommenden
Grenzen gehalten wird, wobei die größte Menge der Wärmeeinheiten für die Arbeitsleistung
verwendet wird, während nur eine geringe Menge der Wärmeeinheiten vom Kühlmittel
aufgenommen wird, wobei gleichzeitig noch Dampf für Kraftleistungen erzeugt wird.
Die Leistung der Maschine wird naturgemäß auf diese Weise wesentlich erhöht, und
die Maschine arbeitet deshalb wesentlich wirtschaftlicher als bei Verwendung der
üblichen Kühlanlagen.
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Die Anlage arbeitet praktisch in einem geschlössenen Kreislauf unter
Vermeidung des Eindringens von Außenluft. Die Wärmeverteilung des Kühlmittels ist
so geregelt, daß sie in genauer Übereinstimmung mit der Wärmeentwicklung an der
zu kühlenden Oberfläche sich befindet. Die Wärmeverteilung wird stärker bei Erhöhung
der Temperatur und wird geringer beim Fallen der Temperatur und wird unmittelbar
durch die Drehzahl der Maschine gesteuert.
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Die Anlage arbeitet vollständig selbsttätig im geschlossenen Kreislauf,
so daß auch keine Verluste an Kühlmitteln stattfinden, selbst wenn das Kühlmittel
die üblichen flüchtigen Stoffe enthält, die ein Gefrieren des Kühlmittels verhindern.