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Flüssigkeitskühlanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitskühlanlage
mit überdruckbetrieb, insbesondere für Brennkraftmaschinen'in Kraftfahrzeugen. Bei
solchen Kühlanlagen ist oft ein. Thermostat vorgesehen, der die Temperatur der Küh.lfliüssigkeit
auf einem bestimmten Betrag (Regeltemperatur) zu halten sucht, indem er erst nach
Erreichen dieser Regeltemperaturen die eigentlicheRückkühlung der Flüssigkeit wirksam
werden läßt. Nun sind die üblichen Thermostaten druckabhängig, d. h. ihr Verstellweg
ist bei gleicher Temperatur aber verschiedenen Drücken nicht gleich groß.
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In einem Kreislaufsystem einer Flüssigkeitskühlanlage mit Überdruckbetrieb
wird also der Thermostat bei verschiedenen Regeltemperaturen ansprechen, je nachdem,
welcher Druck im System herrscht. Ein Beispiel soll das klar machen: Gewünscht sei
ein Normalbetrieb mit einer Temperatur des Kühlwassers von 8o° beim Austritt aus
der Brennkraftmaschine (Regeltemperatur). Bis 8o° steuert der Thermostat das aus
dem Motor kommende Kühlwasser direkt zur Pumpe zurück unter Umgehung des Kühlers,
damit es sich möglichst rasch erhitzt und der Motor nicht lange in kaltem Zustand
läuft. Bei 8o° öffnef der Thermostat dem Wasser den Weg in den Kühler, so daß diese
Temperatur so lange gehaäten werden kann, solange die Kühlleistung des Kühlers ausreicht.
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Wird dem Motor weiterhin. viel Leistung abverlangt, so wird die Temperatur
ämn Kühlsystem laufend weitersteigen bis auf eine Höhe, die der Siedetemperatur
bei dem eingestellten Druck des Überdruckventils entspricht.
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Dies ist der normale Verlauf. Es kann aber vorkommen_, da.B beim Einfüllen
des Kühlwassers das System restlos gefüllt wird, so daß bei der anschließenden
Erwärmung
der Kühlflüssigkeit durch den Motor der Druck ran Kühlsystem zu steigen beginnt,
da die Kühlflüssigkeit sich ausdehnt, ohne daß das gesamte im K"uihlsystem vorhändene
Leitungsvolumen sich vergrößert. Das hat zur Folge, daß der Thermostat obenfiadls
unter Druck gesetzt wird und nun infolge seinerDruckabhängigkeit bei einer 'anderen
Temperatur zu regeln beginnt.
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Auch der umgekehrte Faill isst denkbar: Die Kühlflüssigkeit ist während
des Betriebes mit hoher Leistung zum Teil verdampft. Anschließend möge sie sich
wieder abgekühlt haben. Die Folge daivon ist, daß sich im Kühlsystem ein Unterdruck
einstallt. Hierauf wird der Thermostat infolge seiner Druckabhängigkeit so reagieren,
daß er bei einer anderen als der gewünschten Temperatur und selbstverständlich -auch
bei einer anderen als im Falle des Überdruckes, zu arbeiten beginnt.
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Nach der Erfindung soll dem erben aufgezeigten Übelstand der Druckabhängigkeit
der Thermostatregelung dadurch abgeholfen werden, daß bei solchen Flüssigkeitskühlanlagen
mit überdruckbetrieb, bei denen ein von der Kühlflüssigkeit beaufschlagter Thermostat
die Kühlflüssigkeit auf einer bestimmten, unterhalb der Siedetemperatur liegende
Regeltemperatur zu halten sucht, in die Flüssigkeitskühlanlage eine Vorrichtung
ei;ngebaut@ wird, die bis zu einer Grenztemperatur, die zwischen der Regeltemperatur
und der Siedetemperatur bei atmosphärischem Druck liegt, einenDruckau;sgleich zwischen
dem Druck im Kühlsystem und dem atmosphärischen Außendruck mit Hilfe begrenzt beweglicher,
das Volumen des der Kühlflüssigkeit zur-Verfügung stehenden Raumes verändernder,
in der einen Bewegungsrichtung denRaum mindestens bis zum Volumen der Kühlflüssigkeit
bei der obergenannten Grenztemperaitur, vergrößernder Teile oder mit Hilfe von Ausgleichsöffnungen
zwischen Kühlsystem und Atmosphäre herstellt. Somit herrscht bei der gewünschten.
Regeltemperatur stets noch atmosphärischerDruck imKühlsysten., so daß der Thermostat
stets bei der gleichen Temperatur zu wirken beginnt.
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Selbstverständlich muß dafür gesorgt- werden, daß das Kühlsystem bald
nach Überschreiten der gewünschten Regeltemperatur geschlossen wird, das heißt,
daß kein weiterer Druckausgleich mehr möglich ist. Andernfalls könnte sichdergewünschte
Überdruckbetrieb bei starker Motorleistung gar nicht einstellen, sondern die Kühlflüssigkeit
würde bei Atmosphärendruck zu verdampfen beginnen.
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Als beweglicher Teil kann ein elastischer Schlauch, ,insbesondere
ein innerlich nicht abgestützter Gummischlauch, dessen Ausdehnung, z. B. durch das
Material an sich oder durch eine äußere Hülle, begrenzt ist, in das Kühlsystem,
vorzugsweise in der Nähe des Thermostaten, eingeschaltet sein. Es ist auch möglich,
den beweglichen Teil der Begrenzung des Kühlflüssigkeitsraumes kolbenartig auszubilden.
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Die Vorrichtung kann auch darin bestehen, daß durch den thermostatischen
Regler bis in das gewünschte Temperaturintervall hinein eine Verbindung zur äußeren
Atmosphäre offengehalten wird. Es spielt hierbei keine Rolle, ob zu diesem Zweck
der Thermostat eine gesonderte öffnung im Kühlwasserkreislaufsystem steuert oder
ob er beispielsweise das ohnehin vorhandene Überdruckventil zwangsweise bis über
die Regeltemperatur hinaus offenhält.
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Die Abbildungen zeigen drei Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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Abb. i zeigt eine Kühlanlage mit eingeschaltetem Schlauch; Abb. 2
zeigt den Thermostaten einer Kühlanlage mit einem in den Einfülldeckel eingebauten
Überdruckventil, wobei der Thermostat eine gesonderte Druckausgleichsöffnung steuert;
Abb. 3 zeigt eine Anlage, bei der der Thermostat das Überdruckventil bedient.
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Im Kühlsystem nach. Abb. i drückt die Pumpe i das Wasser in die Kü'hlwasserräume
des Motors 2. Das erwärmte Wässer strömt durch das SammelstÜck 3 zum Thermostatregler
4. Auf diesem Wege ist der elastische Schlauch 5 eingeschaltet. (Stellung 5" bei
Atmosphärendruck im Kühlsystem, Stellung 5b bei Überdruck, Stellung 5, bei Unterdruck.)
Man sieht, daß der Schlauchs das Volumen des Kühlsystems vergrößern, 5b,
oder verkleinern, 5" kann, so daß in gewissen. Grenzen ein Druckausgleich zwischen
Kühlsystem und Außenatmosphäre stattfinden kann. Unterhalb der gewünschten Kühlwassertemperatur
für Normalbetrieb (Regeltemperatur) läßt der Thermos,tatregler4 das Wasser direkt
über die Kurzschlußile.itung 6 zurr Saugseite der Pumpe i zurücklaufen, oberhalb
der Regeltemperatur wird das Kühlwasser durch den Kühler 7 und die Saugleitung 8
zum Pumpe i geleitet. Bis über die Regeltemperatur hinaus herrscht im System und
damit an dem temperatur- (und druck-) empfindlrichen Glied des Thermostaten etwa
Außendruick, da der elastische Schlauch 5 für Di-uekausgleich sorgt. Die Ausdehnungsfähigkeit
des elastischen Schlauches 5 isst aber begrenzt (durch .das Material am, sich oder
du-roh eine äußere Hülle), so daß oberhalb der Regeltemperatur der Druck im Kühlsystem
ansteigen kann. Dieser Druck wird dann durch das Abblasen des Überdruckventils 9
nach oben begrenzt.
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Abb.: 2 zeigt den Thermostatregler und dass Überdruckventil einer
anderen erfindungsgeTriäßen Anlage im Sichnitt. Die temperaturempfindliche Dose
io dreht sich bei Überschreiten der Regeltemperatur (gezeichnet ist die Stellung
unterhalb der Regeltemperatur) aus. Dabei schiebt sie, da sie bei i i fest gehaltert
ist, die Stange 12 mit den drei Ventiltellern 13, 14 und 15 nach links oben. DieAbstände
der Ventilteller sind derart, daß zuerst der Ventilteller 14 den entsprechenden
Durchtritt öffnet und dann leer Venti,lteller,i5 aufsitzt. In dieser Stellung darf
Ventilteller 13, der zur Abdeckung der Schlitze 21 dient, noch nicht ganz zum Anliegen
kommen, das heißt, 13 ist eigentlich überhaupt nur ein Drosselglied.- Der Ventilteller
14 steuert den Durchfluß vom Sammelstück 3 zum Kühler 7, der Ventilteller 15 steuert
die Druckausgleichsöffnung vom Kühl-
System nach außen, und Ventilteller
13 drosselt den Zufluß zur Kwrzschlußleitung 6. Das Überdruckventil g ist ,im Deckel
16 angeordnet, der die Einfülleitung .17 verschließt, und besteht im wesentlichen
aus der Ventilplatte 18, die durch die Druckfeder ig auf ihren Sitz 2o gedrückt
wird. Die abdampfende Kühlflüssigkeit kann durch das Überlaufrohr 21 entweichen.
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Unterhalb der Regeltemperatur steht das Kühlsystem, insbesondere die
Dose io, immer unter Außendruck, da durch die Schlitze 21 und die Leitung 22 bei
nicht aufsitzendem Ventilteller 15 die Verbindung zum Rohr 23 hergestellt ist, das
in das immer unterAtmosphärendruck stehende Überlaufrohr 21 mündet. Wird die Regeltemperatur
überschritten, so wird durch Ventilteller 14 zunächst der Übertritt des vom Sammelstück
3 kommenden Kühlwassers zum Kühler 7 geöffnet. Im gleichen N1 aße nähert sich Ventilteller
13 den Schlitzen 21 und drosselt so den Durchtritt zur Kurzschlußleitung 6. Bei
weiter ansteigender Temperatur wird dann durch Ventilteller 15 die Verbindung mit
der Außenatmosphäre abgesperrt, so daß sich gegebenenfalls der durch das Überdruckventil
g bestimmte Überdruck im Kühlsystem einstellen kann.
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Bei der Anlage nach Abb.3 wird das Überdruckventil iog zum Druckausgleich
benutzt. Auch hier öffnet eine Dose io mit Hilfe der Stange 112 und des an ihr befestigten
Venfiltellers 114 nach Überschreiten der Regeltemperatur dem vom Sammelstück 3 kommenden,
erwärmten Kühlwasser den Weg zum Kühler 7. An der Stange I12 ist ein Stift 26 angebracht,
der den um die feste Achse 25 schwenkbaren Winkelhebel 24 verschwenkt. Der kurze
Schenkel dieses Winkelhelh.ls 24 kommt beim Schwenken im Gegenzeiggersinn mit der
Ventilplatte i r 8 des Überdruckventils iog in. Berührung und hebt diese gegen die
Kraft der Druckfeder i ig an. Somit wird das Ventil in dieser Stellung des Winkelhebels
24 zwangsweise offengeh.alten. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Bei
noch kühlem Wasser ist die Dose io zusammengezogen, der Ventilteller 11:1 sitzt
auf seinem Sitz auf, der Winkelhebel 24 ist so verschwenkt, d.aß das Überdruckventil
iog zwangsweise offen-gehalten wird. Das Kühlwasser kann nicht zum Kühler 7 gelangen
und somit bei dieser Anlage überhaupt nicht zirkulieren, wodurch es sich rasch erwärmt.
(Die Anlage könnte selbstverständlich genau wie die Anlagen nach Abb. i und 2 mit
einer Kurzschlußle:itung 6 versehen sein.). Durch das offengeh.altene Überdruckventil
iog findet auf jeden Fall Druckausgleich mit der Atmosphäre statt. Wird die Regeltemperatur
überschritten, so geht die Stange i 12 nach links, und der Ventil!te.ller i 14 gibt
dem Kühlwasser den Weg zum Kühler 7 frei. Gleichzeitig wird der Winlcelhebe:l 24
im Uhrzeigersinn rerschwenkt, wodurch die Ventilplatte i 18 sich ihrem Sitz nähert.
Die Anordnung ist so getroffen, daß die Ventilplatte i 18 bald nach Öffnen des Kühlwasserweges
zum Kühler? das überdruckventil iog schließt. Nun kann sich nötigenfallsderzugelassene
Überdruck im Kühlsystem einstellen. Wächst der Druck noch weiter an, öffnet.sich
das Überdruckventil iog dann in üblicher Weise, indem die Dannpf-Druckkraft, die
von unten auf die Ventilplatte 118 wirkt, die Kraft der Feder i ig überwindet.