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Kühleinrichtung für Kraftanlagen, insbesondere Fahrzeugmaschinen Bei
den bekannten Einrichtungen zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit von Fahrzeugmasc.hinen
und Kraftanlagen, bei denen die Kühlflüssigkeit beim Durchströmen des Kühlers mehrfach
umgelenkt wird, war es bisher üblich, entweder den Zufluß und den Abfluß an einem
geteilten oberen Wasserkasten oder in analoger Weise beide Stutzen unten anzuordnen.
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Solche Kühler sind gegen einen normalen Kühler nur schwer austauschbar.
Die erstgenannte Ausführung neigt zu Störungen der Ansaugverhältnisse, der Kühlmittelwälzpumpe,
wenn Wassermangel vorhanden ist, und der letztgenannte muß so hoch über dem Motor
angeordhet werden, daß der untere Wasserkasten oberhalb des Zylindekopfes liegt,
um einen* einwandfreien Zufluß der Kühlflüssigkeit sicherzustellen. Bei einer
weiteren Kühlerbauart wurden statt bisher zwei nunmehr drei Kühlmittelwege vorgesehen,
bei den-en dann wie beim normalen Kühler der Zufluß oben und der Abfluß des Kühlmittels
unten vorgesehen wurde. Dieser Kühler kann jedoch nur bei laufender Maschine durch
eine besondere außerhalb des Kühlers lie-,-ende Einfüllöffnung gefüllt und als geschlossenes
Kühlsystem. betrieben werden, was auch für die obengenannten Kühler zutrifft, Als
offenes Kühlsystem wurden auch Kühler bekannt, deren Zu- und Abfluß an einem geteilten
unteren Wasserkasten vorgesehen sind, dem rechts und links Wasservorratskamm-ern
zugeordnet wurden, welche oben ins Freie--führende Entlüftungen tragen. Diese Kühler
müssen aber oberhalb des Motors angeordnet werden, was für die Anwendung bei Kraftanlagen
unbequem ist.
Allb diese vorbeschrieb#enen Kühler haben
ge-
wisse Nachteile hinsichtlich der Anordnung oder konnten nur bei laufend-er
Brennkraftmaschine oder durch öffnen von Entlüftungshähnen oder sonstige Hilfseinrichtungen
gefüllt werden. Durch Drehzahlwechsel der Brennkraftmaschine, wie dies bei Fahrzeugen
laufend der Fall ist, wurde bei offenen Kühlsystemen Wasser ausgeworfen, oder während
des Betriebes konnten Dampfschwaden durch den Überlauf entweichen, wodurch Kühlmittelmangel
die natürliche Folge war. Wurde solche Anlage in heißem Zustand stillgesetzt, z.
B. bei Anhalten auf langen Steigungen, erfolgte hätifig infolge des Wasserverlustes
eine Unterbrechung der einzelnen Kühlmittelwege, und die Verbindung zwischen Vorlauf
und Rücklauf war nicht mehr vorhanden. Das Kühlmittel konnte in diesem Zustand durch
Thermosiphonwirkung nicht mehr zirkulieren, weil der Schwerkraftkreislauf des Kühlmittels
unterbrochen war. Durch diese Ursache entstanden im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine
an besonders heißen Stellen Dampfblasen, die stoßartig durch den Überlauf den Weg
ins Freie suchten, welcher Vorgang sich laufend wiederholte, bis eine gewisse Abkühlung
erreicht war. Hierbei bildete sich an diesen Stellen naturgemäß Kesselstein, der
sich dann in Abständen bei einem Verdampfungsvorgang löste und schließlich zu Ablagerungen
und Verstopfungen führte. Ähnlich gestaltet sich der Hergang bei Rostbildungen,
die durch das laufende Nachfüllen von verlorenem Wasser außerordentlich begünstigt
werden. Vorgenannte Gründe waren es, die die Verbreitung von obenerwähnten Kühleinrichtungen
verhinderten, obwohl dieses Prinzip große Vorteile bietet, besonders bei Anlagen,
bei denen ein großes Temperaturgefälle der Kühlflüssigkeit erwünscht ist oder bei
Brennkraftmaschinen, deren l#,-fihlfläche so groß sein muß, daß die vorhandene Leistung
der Kühlmittelwälzpumpe nicht ausreicht, um die notwendige Wassergeschwindigkeit
zur größtmöglichen Kühlnetzleistung zu erreichen.
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Die Erfindung bezweckt, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden
und bei den an sich bekannten Kühleinrichtungen, bei denen der Kühlmittelstrom mehrfach
in entgegengesetzter Flußrichtung umgelenkt wird, eine wesentliche Verbesserung
der Betriebsefigenschaften zu erzielen.
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Erfindungsgemäß wird bei einer Kühleinrichtung für Kraftanlagen, die
aus zwei nacheinander vom Kühlmittelstrom in senkrechter Richtung durchflossenen
Teilkühlblöcken und einem gemeinsamen oberen Wasserkasten mit Einfüllöffnung und
Überlaufrohr besteht, die Zuflußleitung deer Kühlflüssigkeit oben an den Kühler
herangeführt, sodann nach unten geführt und weist an ihrer höchsten Stelle eine
Verbindung kleinen Querschnitt mit dem oberen Wasserkasten auf. Diese Verbindung
mündet unterhalb des Kühlmittelspi#egels im oberen Wasserkasten, der so tief unterhalb
liegt, daß bei. stillgesetzter heißer Brennkraftmaschine eine Kühlmittelzirkulation
durch die Verbindung vorhanden ist und die dort übertretende Kühlflüssigkeit dem
vom Kühlmittelsträm später durchflossenen Teilkühlblock zugeführt wird.
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Da das vom Motor her zuströmende heiße Kühlwasser an seiner höchsten
Stelle durch eine kleine Öffnung in einen Wasserkasten eintreten kann, der vom Kühlmittel
erst nach Durchlaufen eines wesentlichen Teiles der Kühleinrichtung und daher mit
niedriger Temperatur durchströmt wird, ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß
die zum Kühler zuströmenden Dampfblasen durch diese kleine Üffnun- in ein bereits
kühler gewordenes Kühlmittel gelangen und somit dort sofort kondensieren. Das Kondensat
mischt sich mit dem Kühlmittel und wird dem weiteren Kühlkreislauf zugeführt und
dort weiter gekühlt. Durch die Anwendung der Erfindung wird somit der Verdampfungsverlust
des I-,'-ühlmittels mit einfachsten Mitteln auf ein Minimum herabgesetzt, was für
Fahrzeuge insbesondere bei langen Bergfahrten einen bedeutenden Vorteil bietet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Zuflußleitungen,
welche das vom Motor her oben zum Kühler zufließende heiße Kühlmittel einem Kühlblock
von unten zuführen, als Kompensationsrohre ausgeführt.
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Die Anwendung der Erfindung bietet gegenüber den bisher bekanntgewordenen
Anordnungen folgende Vorteile: i. Der erfindungsgemäße Kühler ist austauschbar gegen
Autokühler üblicher Bauart, kann daher jederzeit nachträglich zur Erhöhung der Kühlleistun'a
eingesetzt werden, da der Zufluß oben und der Abfluß unten ist.
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2. Infolge der in der Kühl-einrichtung auf- und abwärts geführten
Kühlflüssigkeit wirkt der Kühler als hydrostatischer Widerstand, der den Flüssiglizeitsdruck
an den kritischen Stellen des Motors (z. B. den Ventilköpfen) erhöht und eine wirksamere
Kühlung thermisch hochbelasteter Wandungsflächen herbeiführt.
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3. Geringerer Wasserverlust, da Dampf zum Z, 0,roßen Teil durch
Kondensation rückgewonnen wird.
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4. Der hydrostatische Widerstand der Kühleinrichtung läßt innerhalb
des Motorkühlmantels weniger Sauerstoff frei werden, vermindert also eine Rost-
und Kesselsteinbildung und daraus resultierende Verstopfung des Kühlers.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert.
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Abb. i zeigt eine solche Kühleinrichtung in Verbindung mit der Kraftmaschine
in der Ausführung mit außerhalb des Kühlers liegender Zuflußleitung; Abb. 2, zeigt
die Rückansicht einer Kühleinrichtung mit innerhalb des Kühlblockes eingebauter
Zuflußleitung; Abb. 3 zeigt den Längsschnitt einer Kühleinrichtung in Verbindung
mit der Kraftanlage.
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Bei der in Abb. i veranschaulichten Kühleinrichtung saugt die Pumpe
i über Leitung 2, die Kühlflüssigkeit an und drückt diese in den Kühlmantelraum
3 der Kraftmaschinenzylinder und von
dort aus über Leitung
4 in das Kühlsystem, wo es bei 5 eintritt und dann über den oberen Wasserkasten
6 in ständigem Kreislauf der Leitung 2 zufließt. Dieser kontinuierliche Vorgang
würde- auch durch nichts unterbrochen, wenn dieser Weg nicht bereits beim Füllen
der Anlagen gestört würde. Hier spielt sich der Vorgang so ab, daß die Kühlflüssigkeit
bei 7 eingefüllt wird. Von hier aus ge-
langt diese sowohl in die Leitung
2 als auch in die senkrechte Leitung 8. Durch Leitung 2 tritt die Kühlflüssigkeit
über die Pumpe i in den Kühlmantelraum 3 der Kraftmaschine. In der Leitung
8
steigt nun beim Füllvorgang i die Flüssigkeit gleichmäßig wie im Mantel
3 bis zu einer gewissen Höhe, wobei die über den Flüssigkeitsspiegel
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vorhandene Luftmenge ständig zusammengedrückt wird. Diese Luftmenge kann
nun aber nicht mehr eiit,%#"eichen, weil der Widerstand der Flüssigkeitssäule in
Leitung 8 und zusätzlich im Kühlblock io überwunden werden müßte. Das Luftpolster
über aein Flüssigkeitsspiegel 9 bleibt also bestehen, und trotzdem steigt
der Flüssigkeitsspiegel 13 im Kühlblock io bis zur höchsten Stelle zum Überlauf
ii.
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Um diesen übelstand zu beheben, bringt man nun gemäß der Erfindung
eine Entlüftungsleitung 14 (wie punktiert gezeichnet) an, und es kann hierdurch
auch bei Stillstand der warmen Anlage Dampf entweichen. Um nun aber die senkrechte
Leitung 8 außerhalb des Kühlers und die Eiltlüftungsleitung 14 einsparen
zu können, wird der Kühler gemäß Abb.:2 und 3 ausgeführt. Der erste Kühlblock
15 wird in zwei Teilblöcke 16 und 17 aufgeteilt und zwischen diesen das Rohr iS
angeordnet, dem von der Maschine die Kühlflüssigkeit direkt zufließt. Das Rohr 18
erhält an der oberen Stelle innerhalb des Kühlers eine kleine Öffnung ig, durch
welche beim Füllen die Luft über Leitung 2-o entweichen kann bzw. bei Stillstand
der heißen Anlage die Kühlflüssigkeit durch Thermosiphonwirkung zirkuliert und so
die Wärme im Nebenschluß durch die bei ig abfließende Kühlflüssigkeit in den zweiten
KühlblOCI, 21 abströmt.
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Bei Sonderausführungen z. B. mit sehr großem Temperaturgefäll-e in
den einzelnen Abteilungen, ist es zweckmäßig, das Zuflußrohr iS als Kompensatorrohr
auszubilden, um Wärmespannungen auszugleichen. EI>enso kann es sich als notwendig
erweisen, bei besonderen Betriebsbedingungen statt des Zuflusses den Abfluß zwischen
den, Kühlblöcken anzuordnen. Zumindest muß aber in jedem Falle immer von der obersten
Stelle des Zuflusses ein kontinuierlich arbeitender Nebenschluß vorhanden sein,
damit Dampf- und Gasblasen sowohl beim Füllen als auch während des Betriebes keine
Störungen des Wasserumlatifes herbeiführen.