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In den hinter dem Kühlmantel angeordneten Dampfabscheider des Kühlkreislaufs
von Verdampfungskühlanlagen für Brennkraftmaschinen eingebaute Kreiselpumpe Die
Erfindung betrifft die Anordnung einer Kreiselpumpe in Verdampfungskühl.anlagen
für Brennkraftmaschinen, wobei die Kreiselpumpe in den hinter -dem Kühlmantel vorgesehenen
Dampfflüssigkeitsabscheider eingebaut ist und das entdampfte Wasser und das Kondensat
des abgeschiedenen Dampfes dem Kühlkreislauf wieder zuführt.
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Es wurden schon Einrichtungen vorgeschlagen, bei denen eine mit zwei
Kammern ausgestattete Kreiselpumpe vorgesehen ist, die auf eine gemeinsame Druckleitung
arbeiten. Dabei ist ,an die eine Kammer der Kreiselpumpe die Austrittsleitung für
das aus den Kühlräumen kommende Dampfflüssigkeitsgemisch und an die andere Kammer
die Leitung für das Kondensat 'des ,aus dem Dampfflüssigkeitsgemisch abgeschiedenen
und m einem Kühler kondensierten Dampfes angeschlossen.
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Bei einer solchen Einrichtung ist zur Regelung der anteiligen Fördermengen
der beiden Pumpenseiten im Abscheider Dampfdruck erforderlich. Für Verdampfungskühlkreisläufe,
deren Arbefitstempieratur in der Nähe der Siedetempieratur der Kühlflüssigkeit liegt,
ist diese Arbeitsweise deshalb ungeeignet, weil das Kühlmittel im Abscheider dauernd
unter Druck steht, so, daß nur eine- mangelhafte Dampfabscheidung und damit eine
mangelhafte Wärmeabgabe erfolgen kann. Außerdem besteht dabei die Gefalu-, daß die
Kühlflüssigkeit an ungeeigneten Stellen des Kreislaufes erneut aufdampft.
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Wenn in Verdampfungskühlkreisläufen mit Temperaturen gearbeitet werden
soll, die
Ü 'n. der Nähe der Siedetemperatur der Kühlüssigkeit liegen,
so. muß gefordert werden, daß die Abscheidung des Dampfes vom Kühlmittel unter niedrigem
Druck - tunlichst in-Verbindung mit der Außenluft - erfolgt. I'st,, diese Forderung
erfüllt, so bereitet aber die.
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' Wiedereinführung des Kondensates in. den' Kühlkreislauf gegen dessen
höheren Druck Schwierigkeiten.
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Durch vorliegende Erfindung werden diese Sch-,vierigkeiten dadurch
beseitigt, daß das Einführungsrohr für das Kondensat in das Laufrad von der Ansaugseite
her einmündet, indem es mit einer glockenförmigen Erweiterung die Nabe des Laufrades
unter Gabielung der Schaufeln umgreift.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise
dargestellt. Im Gehäuse i der Kreiselpumpe ist der Pumpenläufer 2 gelagert, welcher
durch eine abgedichtet nach ,außen geführte Welle 3 angetrieben wird. Das von den
Kühlräumen der Brennkraftmaschine rückströmende Kühlwasser hoher Temperatur gelangt
durch eine Rohrleitung 4 in den Ringraum 5 im Gehäuse i. Vom Ringraum 5 führen mehrere
Kanäle 6 zum Dampfabscheiderraum 8 des Gehäuses i, wobei diese Kanäle 6 so angeordnet
sind, daß die unter Druck hindurchtretende Flüssigkeit in Form freier Strahlen 7
den Abscheiderraum 8 längs zur inneren Mantelfläche geneigter Sehnen durchsetzt,
ehe sie auf die äußere Wand 9 des Pumpenläufers 2 auftrifft. In der Zeichnung sind
die Kanäle 6, welche zur Zeichnungsebene ,geneigt verlaufen, der übersichtlichen
Darstellung wegen in die Schnittebene gedreht. Auf dem freien Wege der Strahlen
7 .erfolgt die Entdampfung der Kühlflüssigkeit, wobei sich infolge der hier ausgeschalteten
Fliehkraftwirkung ein geringer Druck einstellt, so daß eine diesem Druck entsprechende
Abscheidung des Dampfes aus der Flüssigkeit erfolgt und die Flüssigkeit die zu diesem
Druck gehörige tiefe Temperatur annimmt. Der abgeschiedene Dampf wird über eine
Leitung i o dem Kondensator i i zugeleitet und dort niedergeschlagen. Der Kondensator
i i oder die Leitung i o können an geeigneten Stellen mit der Außenluft verbunden
sein, der Kondensator z. B. über eine Rohrleitung 12, welche ins Freie geführt ist,
so daß sich auch bei stärkster Dampfbildung im Abscheidegefäß 8 kein Druck von wesentlicher
Höhe ausbilden kann. Die nicht verdampfte Flüssigkeit erfährt an der äußeren Wandung
9 des Pumpenläufers 2 eine stetig zunehmend;. Beschleunigung. Die damit verbundene
Druckerhöhung der Kühlflüssigkeit verhindert ihr erneutes Aufdampfen.
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Die im Kondensator i i niedergeschlagene Kühlflüssigkeit tritt durch
die Leitung 13 wieder in die Kreiselpumpe ein. Diese Leitung 13 ist in der
Drehachse des Pumpenläufers 2 in das Pumpengehäuse eingeführt und so. ankeordnet,
daß sie vön den aus den Kanälen 6 austretenden Flüssigkeitsstrahlen 7 nicht getroffen
wird. Das Rohr 13 übergreift mit trichterförmiger Erweiterung 16 die Nabe 14, 15
des Pumpenläufers 2. Hierdurch wird jede der Schaufeln 17 von der Ansaugseite
her in zwei Zungen aufgeteilt. Die eine Gruppe dieser Zungen 18 ist von der
äußeren Wandung 9 des Pumpenläufers 2 begrenzt, die andere Gruppe dieser Zungen
i 9 liegen an der Wandung 15 der Nabe 14. Die Arbeitsräume dieser beiden
Gruppen von Schaufelzungen sind durch das Mündungsstück 16 des Rohres 13 getrennt,
so daß die Kreiselpumpe aus zwei Kammern fördert. Die Zungen 18 und i9 sind zu den
Schaufeln 17 vereinigt. Die durch die Kanäle 6 eintretende Kühlflüssigkeit wird,
soweit sie nicht verdampft und als Dampf durch die Rohrleitung i o zum Kondensator
i i ,abgeführt wird, nach dem Auftreffen auf die Wandung 9 des Pumpenläufers 2 durch
die Zungen 18, welche sich allmählich zu den Schaufeln 17 verbreitern, durch die
Leitung 20 in die Kühlräume der Brennkraftmaschine gedrückt. Diese Wirkung tritt
auch dann noch ein, wenn durch die Leitung 13 keine Flüssigkeit gefördert wird und
die Zungen 19 leer mitlaufen. Bedingung dabei ist, daß das Mündungsstück 16 genügend
nahe an die Innenwandung i 5 des Laufrades 2 herangeführt ist, so daß die durch
die Zungen 18 ;geförderte Flüssigkeitsmenge in der Lage ist, den Querschnitt des
Pumpenläufers ohne wesentlichen Geschwindigkeitsabfall auszufüllen. Dies wird erreicht,
wenn zwischen dem Mündungsstück 16 und der inneren Pumpenläuferwandung 15 nur ein
Spalt vorgesehen ist. Wird diese Größe nicht gewahrt, so arbeitet die Kreiselpumpe
nur, wenn sie über beide Kammern gleichzeitig fördern kann. Die Pumpenkammer in
dem Mündungsstück 16 kann nur mit der äußeren Kammer gemeinsam fördern, wobei der
Pumpenläuferteil mit den Schaufeln 17 die Flüssigkeit ,aus der inneren Kammer übernimmt,
wenn in dieser die Flüssigkeit auf den entsprechenden Druck vargefördert ist. Da
in Verdampfungskühlkreisläufen die Menge der Kondensflüssigkeit meistens bedeutend
geringer ist als die Menge der unv erdampft geförderten Flüssigkeit, ergibt sich
die spaltförmige Bemessung des Kondensateintrittes.
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Aus baulichen Gründen und weil zur Einführung des Kondensates, also
verhältnismäßig kleiner Mengen Flüssigkeit, die innere Wandung 15 des Pumpenläufers
2 mit ihrem kleinen Halbmesser geeignet ist, kommen für
Verdampfungskühlkreisläufe
der beschriebenen Art Kreiselpumpen mit einer äußeren spaltförmigen Kammer nicht
in Frage.
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Wird die Kammer für das in die Kreiselpumpe eingeführte Kondensat
gemäß der Erfindung spaltfärmig angelegt, so, kann die Kreiselpumpe, auch wenn die
Förderung des Kondensates abgerissen ist, die Förderung selbsttätig wieder aufnehmen,
denn die sp,altförmige Öffnung im Pumpenrauen wirkt im Verein mit der darüber hinwegtretenden
umverdampft geförderten Flüssigkeit wie eine Flüssigkeitsstrahlpumpe. Dieser Vorteil
ist für Verdampfungskühlkreisläufe, besonders in Brennkraftmaschinen von Flugzeugen,
welche einem starken Wechsel der Belastung ausgesetzt sind, von ,großer Bedeutung.
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Die Kreiselpumpe mit Dampfflü;ssigkeitsabscheider und Kondensatrückführung
gemäß der Erfindung ermöglicht bei Ver dampfungskühlkreisläufen mit niedrigen Verdampfungstemperatureneine
zuverlässige Einbringung des Kendensates in den Kühlkreislauf gegen dessen höheren
Druck auch bei Belastungswechsel.