DEP0014662DA - Einrichtung zur Verhütung des Einfrierens der Kühlwasseranlage an Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

Zum Schutz der Zylinderwandungen vor einer störenden oder schädlichen Ueberhitzung und dadurch hervorgerufenen Materialschäden ist es bei Verbrennungskraftmaschinen - im Gegensatz zu den Verhältnissen bei Dampfmaschinen - stets erforderlich, einen erheblichen Teil der inneren Wärme, und zwar sowohl der Verbrennungs- als auch der Reibungswärme, nach außen abzuführen. Zu diesem Zweck werden die Zylinderwandungen gekühlt, wobei für kleinere Motoren, insbesondere Fahrzeugmotoren, in der Regel, die Kühlwirkung der Luft genügt, während man bei größeren Einheiten, d.h. praktisch in der Mehrzahl aller Fälle, durchweg mit Wasserkühlung arbeiten muß, um den Anforderungen in Bezug auf Sicherheit und Wirtschaftlichkeit des Betriebes zu entsprechen. Dabei unterscheidet man bekanntlich hinsichtlich des Wasserumlaufes zwei Kühlarten, nämlich die sogenannte Thermosyphonkühlung und die Pumpenkühlung. Bei dem erstgenannten Kühlsystem wird der dynamische Auftrieb, den das warme, spezifisch leichtere Wasser gegenüber dem kalten Wasser besitzt, für den Umlauf ausgenutzt; das an den heißen Wandungen der Zylinder erwärmte Wasser steigt in den Zylindermänteln empor, tritt oben in den Kühler über und fällt dann, sich dabei abkühlend, in den unteren Wasserkasten hinab, von wo es den Kreislauf über den Motor von neuem beginnt. Demgegenüber wird bei der Pumpenkühlung der Wasserumlauf durch eine Kreiselpumpe, die vom Motor aus angetrieben wird, bewirkt bzw. unterstützt.

Bei solchen wassergekühlten Verbrennungskraftmaschinen üben tiefere, um den Nullpunkt liegende Temperaturen oft recht störende Einflüsse aus. Insbesondere nach längerem Stillstand der Maschine treten Abkühlungen des Motorblocks ein, die mancherlei Mängel nach sieh ziehen. Schon Temperaturen, die noch einige Grade über dem Nullpunkt liegen, lassen das Oel in der Maschine merklich verdicken und es nimmt eine Konsistenz an, die sich hemmend bei der neuerlichen Ingangsetzung bemerkbar macht. Insbesondere an den Stellen, wo das Schmiermittel nur filmartig auf den Laufflächen haftet, beispielsweise zwischen den Kolben und Zylindern des Motors, treten Erhärtungen ein, die das Anspringen der erkalteten Maschine nicht selten empfindlich erschweren und verzögern. Der Motor muß dann erst längere Zeit mit fremder Kraft bewegt werden, damit durch die Reibung und die dadurch erzeugte Wärme der Oelfilm wieder geschmeidig wird. Auch dort, wo größere Oelansammlungen im Motor vorhanden sind, wie etwa in der Oelwanne des Kurbelgehäuses, wirkt die Verdickung des Oeles hemmend auf die in Bewegung zu bringenden Teile.

Noch weitaus störendere Erscheinungen treten aber zutage, wenn die Außentemperaturen der Luft unter dem Nullpunkt liegen und damit die Gefahr des Gefrierens der Kühlwasseranlage eintritt. Die damit verbundenen Mängel des Springens von Kühler und Leitung beim Wiederauftauen des Wassers und andere Schäden sind sattsam bekannt und bedürfen daher keiner eingehenden Erwähnung.

Obzwar der Zusatz von Gefrierschutzmitteln, der in Form von chemischen Beimischungen dem Kühlwasser zugesetzt wird, das Einfrieren bis zu einem gewissen Grade verhindern kann, so ist damit doch nur eine teilweise Behebung der durch die tiefen Temperaturen hervorgerufenen Mängel möglich. Im Hinblick auf die neuerdings vielfach auftretenden sehr tiefen Temperaturen, sowie auf Grund des meist verhältnismäßig langen andauernden Betriebsstillstandes sind diese Mittel indessen oft nicht geeignet, den angestrebten Erfolg zu gewährleisten und das Kühlwasser in jedem Fall vor dem Einfrieren zu schützen. Entsprechend ihrer Anwendung müssen an solche Zusätze außerdem besondere Anforderungen, insbesondere an ihre Neutralität in ihrem Verhalten gegenüber Metallen, gestellt werden, so daß ihre Beschaffung, abgesehen von der Kostenfrage, unter den derzeitigen wirtschaftlichen und durch das Fehlen von chemischen Grundstoffen bedingten Verhältnissen erhebliche Schwierigkeiten bereitet.

Auf jeden Fall verbleibt mit zunehmendem Absinken der Außentemperatur der große Nachteil der Schmiermittelverdickung und die empfindliche Erschwerung des Ingangsetzens der Maschine.

Namentlich in der Oelwanne, wo außer dem Schmiermittel sich in der Regel auch Kondenswasser ablagert, befinden sich Eisstücke, die der stark eingedickten Oelmasse noch eine weitaus konsistentere Form geben und es damit zu einer kaum noch zu verformenden Masse gestalten. Dieser Zustand hat nicht selten empfindliche Beschädigungen der Oelpumpe im Gefolge, da ihre Konstruktion nicht für die unter solchen Umständen auftretenden hohen Beanspruchungen geschaffen ist.

Die aufgezeigten Mängel machen sich umso störender bemerkbar, je größer die Motoreinheit ist. Die abgekühlte Masse des Motorblocks bedarf dann oft einer empfindlich langen Zeit zur Erwärmung und es gehen damit dem Betrieb kostbare Arbeitsstunden verloren. Selbst wenn nach zeitraubendem Andrehen der Oelfilm zwischen den Kolben und Zylindern des Motors wieder dünnflüssiger geworden ist, benötigt die Maschine in der Regel noch eine längere Leerlaufzeit, damit auch die übrigen Massen der Maschine sich hinreichend erwärmen. All die vorstehend genannten Nachteile treten in erhöhtem Maße dann auf, wenn z.B. bei Fahrzeugen die Unterstellung des Nachts nicht in geheizten Räumen, sondern im Freien erfolgen muß. Dieser Umstand ist aber gerade heute bei dem empfindlichen Raummangel nicht selten unumgänglich.

Im Hinblick auf die genannten Mängel und die Unzulänglichkeiten der zu ihrer Behebung bereits angewandten Mittel wird gemäß der Erfindung eine Einrichtung zum Vorwärmen bzw. Warmhalten von außer Betrieb befindlichen wassergekühlten Verbrennungskraftmaschinen geschaffen, die mit einfachsten Mitteln alle störenden Erscheinungen, welche tiefe Temperaturen bei Verbrennungskraftmaschinen im Gefolge haben, behebt. Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck so vorgegangen, daß in eine den Motorkühler mit dem Kühlmantel des Motorblocks verbindende Leitung eine Heizquelle beliebiger Art eingesetzt wird. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei die Verwendung einer Heizpatrone üblicher Bauart und Form erwiesen, die entweder an das Netz des elektrischen Stromes angeschlossen wird, oder insbesondere bei Kraftwagenmotoren, auch von der Fahrzeugbatterie gespeist werden kann, sofern diese über eine ausreichende Stromreserve verfügt.

Die Heizquelle wird entweder unmittelbar in die Verbindungsleitung zwischen Motorkühler und Motorblock eingesetzt oder aber in einer gesonderten, dieser Leitung parallel geschalteten Leitung zwischen Motorkühler und Kühlmantel des Motorblocks untergebracht. In diesem Fall wird die Einmündungsstelle der Kühlwasserleitung in den Kühlmantel vorteilhaft etwa in die Mitte des Motorblocks gelegt, um auf diese Weise eine möglichst gleichmäßige Verteilung des erwärmten Wassers über den gesamten Bereich des Kühlmantels zu gewährleisten. Zur Aufnahme der Heizquelle dient zweckmäßig ein allseitig vom Kühlwasser umspülter, in die Kühlwasserleitung eingeschalteter Behälter, in den die Heizquelle nach Belieben einsetzbar ist. In allen Fällen wird durch ein solches Vorgehen in einfacher und sicherer Weise verhindert, daß die Kühlwasseranlage an Verbrennungskraftmaschinen einfriert, wodurch jegliche Gefahr einer Beschädigung der Kühlwasserpumpe oder sonstigen Teilen des Motors ausgeschlossen wird.

Gegebenenfalls kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß die die Heizquelle enthaltende Leitung zusätzlich noch durch die Oelwanne des Motors hindurchgeführt wird, wobei auch die Heizquelle selbst im Bereich der Oelwanne angeordnet sein kann. Hierdurch wird auch das Oelbad entsprechend erwärmt und so bei großen Tieftemperaturen eine schädliche Eindickung des Oeles vermieden. Da im Oel stets unvermeidliche Wasserteilchen vorhanden sind, die in der kalten Jahreszeit naturgemäß ebenfalls zu Eisbildungen führen und so die Konsistenz des Oeles nachteilig beeinflussen, kann die Einbeziehung der Oelwanne in den Wirkungsbereich der Heizquelle in vielen Fällen von Bedeutung sein.

An Stelle der Erwärmung des Kühlwassers durch eine, zweckmäßig in Form einer elektrischen Widerstandsheizung ausgebildeten Heizpatrone kann als Heizquelle auch ein durch einen festen oder flüssigen Brennstoff gespeister Brenner Verwendung finden, sofern dies die örtlichen Verhältnisse zulassen. Als Brennstoffe kommen in diesem Fall sinngemäß vor allem solche in Frage, die, wie beispielsweise Stearin oder Petroleum, verhältnismäßig langsam verbrennen und so bei geringstem Mengenbedarf ein Höchstmaß an Heizwirkung erzielen. Zwar scheidet die Benutzung dieser Stoffe in der Regel als Heizquelle für Kraftfahrzeugmotoren bei deren Unterstellung in Garagen oder sonstigen geschlossenen Räumen mit Rücksicht auf die dabei auftretenden Gefahrenmomente aus, doch steht nichts im Wege, sie in solchen Fällen bei Kraftwagen zu verwenden, in denen diese im Freien abgestellt sind; dies umso mehr, als gerade hierbei nicht immer eine Stromquelle zur Speisung der Heizpatrone zur Verfügung steht und man so, falls auch die Fahrzeugbatterie mangels ausreichender Ladung dazu nicht herangezogen werden kann, in einem mit festen oder flüssigen Stoffen betriebenen Brenner ei- ne brauchbare und zweckdienliche Behelfseinrichtung besitzt.

Die Zeichnung veranschaulicht den Gegenstand der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen Motorblock in Seitenansicht mit daran angebrachter Einrichtung zur Verhütung des Einfrierens des Kühlwassers,

Fig. 2 eine Heizpatrone in vergrößertem Maßstab, und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die gesamte Einrichtung mit eingesetzter Heizpatrone, ebenfalls im vergrößertem Maßstab.

Der Motorblock 1 ist in bekannter Weise durch die beiden Leitungen 2 und 3 mit dem Kühler 4 verbunden. Die Leitung 3 enthält die Kreiselpumpe 5, die während des Betriebes des Motors den Umlauf des Kühlwassers unterstützt und durch die Riemenscheibe 6 angetrieben wird.

Um das Einfrieren des Kühlwassers während der kalten Jahreszeit zu verhindern, ist der Leitung 3 eine zweite Leitung 7 parallelgeschaltet und in diese eine Heizquelle in Gestalt einer Heizpatrone 8 eingebaut, die in einem entsprechenden Behälter 9 herausnehmbar untergebracht ist. Das in den Kühlmantel des Motorblockes 1 einmündende Ende der Leitung 7 ist mittels des Flansches 15 etwa in der Mitte des Motorblockes an diesem Befestigt. Der die Heizpatrone 8 aufnehmende Behälter 9 besitzt zweckmäßig eine solche Gestalt, daß die Patrone allseitig vom Kühlwasser umspült wird, um so eine möglichst ungehinderte und verlustfreie Wärmeübertragung auf das Kühlwasser zu erreichen. Die Heizpatrone selbst ist mit von einem Berührungsschutz 10 umgebenen Steckerstiften 11 versehen, so daß über ein Kabel 12 der Anschluß an die nächsterreichbare Steckdose 13 bewirkt werden kann. Auf diese Weise können - bei entsprechender Kabellänge - auch im Bereich von Gebäuden im Freien stehende Kraftwagen durch die Heizpatrone zuverlässig gegen Einfrieren geschützt werden. Gegebenenfalls kann die Heizpatrone indessen auch an die Fahrzeugbatterie angeschlossen werden und so eine ausreichende Erwärmung des Kühlwassers bewirken.

Es steht selbstverständlich nichts im Wege, die Heizpatrone 8, statt in die eigens dafür vorgesehene Leitung 7, unmittelbar in die normale Verbindungsleitung 3 zwischen Kühler 4 und Kühlwasserpumpe 5 einzubauen, wie auch bei Anlagen mit Thermosyphonkühlung die Anbringung einer besonderen Leitung für die Heizquelle sich erübrigt. Die die Heizquelle enthaltende Leitung kann außerdem auch noch durch die Oelwanne 14 des Motorblockes 1 hindurchgeführt und gegebenenfalls die Heizquelle selbst auch im Bereich der Oelwanne angeordnet werden, um so zugleich einer schädlichen Eindickung des Oeles zu begegnen.

Bei der Verwendung eines für festen oder flüssigen Brennstoff bestimmten Brenners ist dessen Anordnung und Ausbildung den besonderen Verhältnissen, die das Vorhandensein einer, wenn auch kleinen, so doch offenen Flamme mit sich bringt, entsprechend anzupassen, wobei gleichzeitig auch der wahlweise Einsatz einer Heizpatrone in einen solchen Behälter vorgesehen werden kann.

Die Erfindung läßt sich sinngemäß in der verschiedensten Weise verwirklichen und ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere sind die Anbringung und Gestaltung der Heizquelle durchaus beliebig und können in jeder im Einzelfall zweckdienlich erscheinenden Art und Weise vorgenommen werden, sofern nur durch die Heizquelle eine ausreichende und zuverlässige Erwärmung des Kühlwassers erreicht wird, die die Anlage stets auf einer, für die Wiederingangsetzung erforderlichen Temperatur hält und vor der Gefahr des Einfrierens schützt. Ebenso ist auch der Anwendungsbereich der Erfindung keinen Einschränkungen unterworfen, vielmehr kann die Einrichtung an ortsfesten wie ortsbeweglichen Brennkraftmaschinen beliebiger Bauform, Wirkungsweise und Zweckbestimmung in gleich vorteilhafter Weise angebracht werden.

Claims (12)

1.) Einrichtung zur Verhütung des Einfrierens der Kühlwasseranlage an Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß in eine den Motorkühler (4) mit dem Kühlmantel des Motorblocks (1) verbindende Leitung (2, 3, 7) eine Heizquelle beliebiger Art eingesetzt ist.

2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizquelle eine elektrische Heizpatrone (8) üblicher Bauart und Formgebung dient.

3.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizquelle ein durch einen festen Brennstoff, z.B. Stearin, gespeister Brenner dient.

4.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizquelle ein durch einen flüssigen Brennstoff, z.B. Petroleum gespeister Brenner dient.

5.) Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizquelle unmittelbar in die Verbindungsleitung (3) zwischen Motorkühler (4) und Kühlwasserpumpe (5) eingesetzt ist.

6.) Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizquelle in einer gesonderten, der die Kühlwasserpumpe (5) enthaltenden Verbindungsleitung (3) parallel geschalteten Leitung (7) zwischen Motorkühler (4) und Kühlmantel des Motorblockes (1) untergebracht ist.

7.) Einrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Heizquelle enthaltende Leitung durch die Oelwanne (14) des Motors hindurchführt.

8.) Einrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizquelle im Bereich der Oelwanne (14) angeordnet ist.

9.) Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizpatrone (8) in einen allseitig vom Kühlwasser umspülten, in die Kühlwasserleitung (7) eingeschalteten Behälter (9) eingesetzt ist.

10.) Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizpatrone (8) zum Anschluß an das Lichtnetz (13) ausgebildet ist.

11.) Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kraftwagenmotoren die elektrische Heizpatrone zum Anschluß an die Fahrzeugbatterie ausgebildet ist.

12.) Einrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizpatrone (8) mit einem Berührungsschutz (10) versehen ist.