DE819334C

DE819334C - Vorrichtung zur Waermespeicherung fuer Kraftfahrzeuge unter Verwendung der Abgase des Antriebsmotors

Info

Publication number: DE819334C
Application number: DEP16143A
Authority: DE
Inventors: Paul Arendt
Original assignee: Buessing Nutzkraftwagen G M B
Current assignee: Buessing Nutzkraftwagen G M B
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-10-31

Description

Vorrichtung zur Wärmespeicherung für Kraftfahrzeuge unter Verwendung der Abgase des Antriebsmotors Kraftfahrzeuge sind stark unterschiedlichen Betriebsbedingungen ausgesetzt und müssen, um stets einsatzbereit und betriebssicher zu sein, hohen Anforderungen gerecht werden. Im Sommer dürfen keine Überhitzungen, im Winter keine Unterkühlungen vorkommen. Startschwierigkeiten müssen vermieden und größte Wirtschaftlichkeit erreicht werden.
Zur Erreichung dieser Ziele sind' bereits verschiedenartige Mittel angewendet, aber immer nur Teillösungen erreicht, die weder mit geringstem Material- und Kostenaufwand auskommen, noch hohe Wirtschaftlichkeit ergeben. Zum Teil erfordern diese Lösungen sogar noch zusätzliche Leistungsentnahme und dadurch eine weitere Herabsetzung des wärmetechnisch sowieso nicht voll ausgenutzten Wirkungsgrades des Verbrennungsmotors.
Der Erfindungsgedanke erstreckt sich auf eine Vorrichtung zur Wärmespeicherung für Kraftfahrzeuge unter Verwendung der Abgase des Antriebsmotors, welche me'hrfac'hen Anwendungszwecken dient und damit nicht nur die Betriebsverhältnisse im Winter- und Sommerbetrieb verbessert, sondern auch eine günstigere Ausnutzung der wärmewirtschaftlichen Verhältnisse des Verbrennungsmotors gestattet.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein aus einem Innenbehälter und aus einem Außenbehälter bestehender, durch die Abgase des Antriebsmotors beheizter Wärmewandler zur Warmwasserheizung für das Fahrzeug bzw. zur Warmwasserspeicherung oder zum Anwärmen des Kühlwassers bzw. des Schmieröles für den Antriebsmotor dient. Durch die Anordnung getrennter Rohrleitungen wird der Wärmewandler sowohl zur Warmwasserbeheizung als auch zum Anwärmen des Kühlwassers und/oder des Schmieröles verwandt. Weiterhin kann der Wärmewandler durch den Einbau einer von der Lüfterkühlluft durchströmten Rohrleitung, nach Abschaltung der Abgaszuführungsleitung, als Rückkühler für das Kühlwasser des Antriebsmotors Verwendung finden.
Der Wärmewandler ist also nicht nur als Warmwasserheizung anwendbar, sondern auch als Starthilfe im Winterbetrieb, indem das Kühlwasser und das Schmieröl des Motors in dem Wärmewandler als WärTnespeicher warmgehalten und vor dem Wiederingangsetzen in den Kühlwasser- oder Schmierölumlauf des Motors geleitet werden kann. Außerdem ist eine zusätzliche Verwendung als Rückkühler für das Motorkühlwasser im Sommerbetrieb möglich und damit geringere Abmessungen der Wasserkühlanlage gegeben. Weiter ersetzt der Wärmewandler den Schalldämpfer. Mehrere, bisher einen beträchtlichen Material-, Arbeits- und Raumaufwand erfordernde Apparategruppen sind nunmehr durch ein einziges, einfaches und zweckmäßiges Aggregat, welches nur einen geringen Material-, Arbeits- und Raumaufwand erfordert, ersetzt.
Die Erfindung ist in den Abbildungen in einigen Ausführungs- und Einbaubeispielen dargestellt. Abb. i zeigt die einfachste Form des Wärmewandlers als Heizgerät für die Warmwasserheizung, die zur Beheizung des Fahrerhauses, des geschlossenen Wagenkastens oder der Omnibuskarosserie oder als Warmwasserspeicher Verwendung finden kann. Der Wärmewandler besteht aus einem Innenbehälter i in zylindrischer oder beliebiger anderer Form, der als Wassersammelbehälter dient und mit einem Anschluß 2 für den Wassereintritt und einem Anschluß 3 für den Wasseraustritt versehen ist. Der Innenbehälter i ist von einem gleichfalls zylindrischen oder beliebige andere Form aufweisenden Außenbehälter 4, der einen Anschluß 5 für den Eintritt der Auspuffgase und einen Anschluß 6 für den Austritt der Auspuffgase besitzt, umgeben. Der Raum zwischen dem Innen- und Außenbehälter ist so bemessen, das er eine ausreichende Entspannung der Auspuffgase ermöglicht und dadurch den sonst erforderlichen Schalldämpfer ersetzt. Die an dem Außenmantel des Innenbehälters i vorbeistreichenden Auspuffgase von verhältnismäßig hoher Temperatur führen eine schnelle Erwärmung des Wässerinhaltes des Innenbehälters i herbei und sorgen damit für einen Kreislauf des Wassers über die im Fahrerhaus oder dem Karosserieinnern vorgesehenen Warmwasserheizkörper. Der Durchfluß des Wassers und der Auspuffgase erfolgt im Gegenstrom. Zur Erreichung hoher Wärmeausnutzung bzw. um einen Wärmespeicher zur stundenlangen Warmhaltung des Wassers nach Außerbetriebsetzung des Motors zu ermöglichen, ist der Außenbehälter 4 mit einer Wärmeschutzmasse 7, Glaswolle, Kieselgur oder sonstigen Isoliermitteln, umgeben, und die Auspuffzu-und-ableitungen 5 und6 sind mit Klappen 8 und g versehen, die ein Abschließen des mit Auspuffgasen gefüllten Raumes ermöglichen.
Eine andere Ausführungsform, die eine noch größere Wärmeabgabe an das Wasser des Innenbehälters ergibt, ist in Abb. 2 dargestellt. Der Mantel des Innenbehälters i hat hierbei eine gewellte Form und daher eine wesentlich größere Oberfläche. Alle übrigen Funktionen sind die gleichen, wie bei der Ausführung nach Abb. i.
Eine noch weitergehende Ausnutzung der Auspuffgase und damit eine schnellere Wassererwärmung, d. h. eine größere Wärmeabgabe in der Zeiteinheit oder eine Verringerung der Wärmewandlerabmessungen ergibt die Ausführung nach Abb. 3. Innen- und Außenbehälter i und 4, Wasser-und Auspuffgaszu- und -abführung 2 und 3 bzw. 5 und 6 entsprechen den Ausführungen nach Abb. i und 2. Im Innern des Innenbehälters i ist jedoch zusätzlich noch eine Rohrschlange io angeordnet, die mit der Auspuffgaszuleitung 5 über die Leitung 5' und über die Leitung 6' mit der Auspuffgasableitung 6 in Verbindung steht. Nunmehr erfolgt eine Erwärmung des Wassers des Innenbehälters i nicht nur von seinem Außenmantel her, sondern auch durch die Oberfläche der Rohrschlange io, im Innern des Innenbehälters i. Diese Ausführung läßt eine weitere Abwandlung dadurch zu, daß die Wärmeaufnahme des Wassers im Innenbehälter i durch Absperrung entweder der Haupt- oder der Zusatzgasleitung 5 bzw. 5' geregelt werden kann, z. B. durch in der Zeichnung nicht dargestellte Drosselklappen, Absperrhähne o. dgl.
Abb:4 zeigt den Wärmewandler in der Ausführung als Winterstarthilfe mit einer Zusatzanordnung für die Schmierölerwärmung bzw. Warmhaltung des Speichers. Der Innenbehälter i und der Außenbehälter 4 haben die gleichen Funktionen wie bei den Wärmewandlern nach Abb. i und 2. In der Wasseraustritts- bzw. Eintrittsleitung 2 bzw. 3 sind Absperrorgane, wie Drosselklappen, Schieber oder Hähne und Anschlusstutzen für die Motorkühl,wasserleitung vorgesehen. Im Innenbehälter i befindet sich eine Rohrschlange i i, die über den Einguß i2 mit hlotorenschmieröl gefüllt wird, das nach öffnen des Durchgangshahnes 13 in die Ölwanne des Verbrennungsmotors geleitet wird. Die Auspuffgase zwischen Innen- und Außenbehälter i und 4 wärmen hier das Wasser des Innenbehälters i und das Wasser des Innenbehälters i das Schmieröl in der Rohrschlange i i an. Es wird also das vom Motor abgelassene Kühlwasser und das Schmieröl in dem `'Wärmewandler als Wärmespeicher längere Zeit so warm gehalten, das beim Umfüllen auf den Motor der Start, selbst bei ungeheizten Garagen und kalter Witterung, ohne besondere andere Maßnahmen ermöglicht ist.
Die in Abb. 4 gezeigte Ausführung läßt sich mit der nach Abb. 3 kombinieren, so ,das sich zur noch intensiveren Beheizung des Wassers und des Schmieröles bzw. der besseren Warmhaltung des Wärmespeichers eine Ausführung nach Abb. 5 ergibt. Hierbei finden der Wasser- und Auspuff durchfluß bzw. die Absperrung nach Abb. 4 Verwendung. Erreicht wird dieses dadurch, das in dem Innenbehälter i nicht nur die Auspuffgasrohrschlange io, sondern innerhalb dieser eine Ölrohrschlange i i vorgesehen ist, für deren Füllung wieder der Einguß 12 und Absperrung der Durchgangshahn 13 benutzt werden.
Die Anwendung des Wärmewandlers als Rückkühler im Sommer- oder bei stationärem Dauerbetrieb zeigt Abb.6. Innen- und Außenbehälter, Wasser- und Auspuffgasführung entsprechen dem Wärmewandler nach Abb. i und 2. In dem Innenbehälter i ist eine Kühlluftrohrschlange 15 angeordnet, die auf der Eintrittsseite über eine Rohrleitung 16 mit dem Einströmtrichter 17, durch die der Kühlwind des Lüfters 18 geleitet wird, in Verhindung steht. Der Luftaustritt erfolgt über den Anschluß i9 und den Trichter 20.
Bei der Benutzung des Wärmewandlers als Rückkühler wird der Kühlwasserumlauf des Verbrennungsmotors über den Innenbehälter i geleitet, die Auspuffgaszuleitung 5 vor dem Außenbehälter 4 durch eine Klappe 21 oder einen Schieber abgesperrt und dieAuspuffgase überdasAnschlußrohr5a direkt abgeleitet. Die Kühlluftrohrschlange 15 wird von der Lüfterkühlluft durchströmt, führt die von dem Kühlwasser an die Oberfläche der Rohrschlange abgegebene Wärme ab und senkt damit die Temperatur des umlaufenden Kühlwassers.
Eine Kombination der z. B. in den Abb. 5 und 6 gezeigten Ausführungen ist ohne besondere Schwierigkeiten möglich.
Abb. 7 zeigt ein Einbaubeispiel bei einem Lastwagen. Der Wärmewandler 22, der entsprechend den Abb. i bis 6 ausgebildet sein kann, ist seitlich am Fahrzeugrahmen unterhalb des Fahrerhauses oder unterhalb der Ladepritsche aufgehängt und an die Auspuffleitung 23 angeschlossen. Die Abgase werden über die Austrittsleitung 24 ins Freie geführt. Im Führersitz sind eine Rohrschlange 25 und eine Frostschutzleitung 26 für die Windschutzscheibe oder entsprechende Heizkörper vorgesehen. Sie stehen über die Rohrleitung 27 mit dem Innenbehälter i (Wasser) des Wärmewandlers 22 in Verbindung. Das Wasser wird über die Rohrleitung 28 in den Innenbehälter i des Wandlers 22 zurückgeführt.
Eine Anwendung des Wärmewandlers als Warmwasserheizung bei einem Omnibus läßt Abb. 8 erkennen. Auch hier wird der Wärmewandler 22 seitlich am Fahrzeugrahmen unterhalb der Karosserie angebracht und mit der Auspuffleitung 23 verbunden. Die Abgase werden über die Leitung 24 nach dem Fahrzeugende abgeleitet. Die Heizkörper 29, 30 und 31 sind über die vom Innenbehälter i des Wärmewandlers 22 kommende Wasserleitung 32, 33 miteinander verbunden und das Wasser wird über die Leitungen 34, 35 und 36 in den Innenbehälter i des Wandlers 22 zurückgeleitet.
Die Anwendung des Wärmewandlers für den Winterstart bzw. für die Rückkühlung ist bei den einzelnen Ausführungsbeispielen bereits erläutert worden.

Claims

PATENTANSI>sCCIlE: i. Vorrichtung zur Wärmespeicherung für Kraftfahrzeuge unter Verwendung der Abgase des Antriebsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Innenbehälter (i) und aus einem Außenbehälter (4) bestehender durch die Abgase des @ Antriebsmotors beheizter Wärmewandler zur Warmwasserheizung für das Fahrzeug bzw. zur Warmwasserspeicherung oder zum Anwärmen des Kühlwassers bzw. des Schmieröles für den Antriebsmotor dient.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmewandler (1, 4) durch Anordnung getrennter Rohrleitungen sowohl zur Warmwasserbeheizung für das Fahrzeug als auch zum Anwärmen des Kühlwassers und/oder des Schmieröles für den Antriebsmotor dient.
3. Vorrichtung nach Anspruch i oder Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmewandler (1, 4) durch weiteren Einbau einer von der Lüfterkühlluft durchströmten Rohrleitung (15) nach Abschaltung der Abgaszuführungsleitung (5) als Rückkühler für das Kühlwasser des Antriebsmotors dient.
4. Vorrichtung nach Anspruch i oder Anspruch i und 2 oder Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmewandler (1, 4) gleichzeitig als Auspufftopf ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch i oder Anspruch i und 2 oder Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase des Motors und die zu erwärmenden Medien im Gegenstrom durch den Wärmewandler (1, 4) geführt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenbehälter (4) des Wärmewandlers durch die Abgase des Motors beheizt und das Wasser durch den Innenbehälter (i) geführt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Innenbehälter (i) eine Rohrschlange (i i) für das Motorschmieröl vorgesehen ist. B. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (i) mit einer Kühlluftrohrschlange (15) zur Abführung ,der Wärme des durch den Innenbehälter umgeleiteten Motorkühlwassers versehen ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch i oder Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (i) aus einem gewellten Mantel besteht. io. Vorrichtung nach Anspruch i oder Anspruch i und 2 oder Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Innenbehälter (i) zusätzlich eine ebenfalls von Auspuffgasen durchströmte Heizrohrschlange (io) vorgesehen ist. i i. Vorrichtung nach Anspruch i oder Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß in den Abgasleitungen (5 und 5') des Außenbehälters (4) und der Rohrschlange (io) Regelorgane, z. B. Klappen (8, 9), Hähne, Schieber o. dgl., zur Regelung des Abgasdurchganges angeordnet sind. 12. Vorrichtung nach Anspruch i oder Anspruch i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenbehälter (4) mit einer Wärmeisolierung ' (7) umgeben ist. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gelcerinzeichnet, daß die Böden des Außenbehälters (4) mit einer unveränderlichen Wärmeisolierung, dagegen der Mantel des Außenbehälters (4) mit einer abnehmbaren, z. B. aus einem Blechmantel mit Asbest, Glaswolle o. dgl. bestehenden Wärmeisolierung versehen ist.