DE1426185A1 - Kuehlkreislauf einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Daialer-Ben* Aktiengesellschaft Data Stuttgaxt-Ontertürkheim 27.7.1962

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Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine alt Zwangsumlauf und im Nebenschluß angeordnetem Ausgleichsbehälter·

Me Üblichen Kühlkreislaufβ von Fahriseugmotoren weisem einen stehenden Kühler auf« dessen oberer Wasserkasten s.B. duroh ein Schnüffelventil entlüftet ist₉ so daß aus den Kühlwasser auegeachiedene Luft an dieser zugleich höchsten Stelle des Kreislaufes ausgeschieden werden kamt. Bei weniger belasteten Motoren genügt ein Wasserumlauf durch Thermoeiphonwirkung, die jedoch bei Hochleistungsmotoren »it entsprechend gesteigerter ttalaufgesohwindigkeit des Wassers nicht »ehr auereicht» suaal das Kühlwasser häufig auch noch weitere Aggregate* s.B. einen Gleichrichtervärmetauscher, einen Oetriebeölwär«« taue eher u.dgl. durchs tränen nuß und. bei der gesteigerten Umlaufgeschwindigkeit des Wassers auch die durch die TerhältnisaäBig engen Leitungen bedingten StröscungswiderBtände ins Gewicht fallen. Hier wird deshalb ein Zwangsumlauf Kit einer am Motoreintritt des Kühlkrel·- laufea angeordneten KUhlmittelpump« benutigt*

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Die Erfahrung hat inzwischen gezeigt, daß auch eine solche Wasserkühlung mit Zwangsumlauf den praktischen Anforderungen des Hoehleistungsbetrlebes nicht Iraner gewachsen ist, weil einerseits aus konstruktiven Crunden das Gefälle vom oberen Wasserkasten bis sur Kühlnittelptrnpe nur gering ist und anderseits die genannten Brossel-Yerluste zwischen Waeeerkasten und Kühlslttelptrape mit «u— nehmender Umlaufgeschwindigkeit des Wassers schnell ansteigen und leicht su einer KaYitationewirkung und su entsprechenden Schäden an der Kühlmittelpuiape führen können. Bei Sonderfahrzeugen kooat dazu, häufig noch die Hotvrendigkelt schwieriger Bohrleitungeverlegungen alt entsprechend erhöhten Surehflußwiderständen· Schließlich hat sich auch herausgestellt, daß bei den erhöhten Umlaufgeschwindigkeiten des Kühlwassers die sur Abscheidung der Luft sur YtrfUgung stehende Wasseroberfläche im oberen Wasserkasten des Kühlers sur richtigen Ausscheidung der Luft nicht ttefer ausreicht *

Zur Behebung des rorgenannten Hangels sind getrennt Tora Kühler angeordnete Ausgleichsbehälter mit entsprechend vergrößerter Wasseroberfläche bekannt geworden, die oben ■it de» oberen Wasserkasten des Kühlere und τοη ihrem Boden aus sit einer kurs vor der KühlBlttelpuape befindlichen Stelle der Saugleittrag verbunden ist· Pie sum Ausgleichsbehälter führende Leitung geht τοη einer oberen Stelle des

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genannten Waeserkastens aus und mündet im Ausgleichsbehälter noch unterhalb eine» darin angeordneten Vasoerstandsanseigers, der den niedrige ton «ulässigen Wasserstand im Auegleichebehälter aneeigt. Die Entlüftung dea Wassers erfolgt im Ausgleichsbehälter Über das nunmehr an diesem angeordnete und mit einem Überdruckventil kombinierte Sehnüffelrentil, Zum Einfüllen dee Kuhlmittels dient eine nach wie Tor an Kühler angeordnete, jedoch τοη diese» aus mit·» tele ein«« EinfüllBtutßine bis Über den Wasserspiegel ia Auegleichsbthälter erhöhte Einfüllüffnung. die außer mit dem Kühler auch - Über eine beeondere Entlüftungsleitung -mit dem Ausgleichsbehälter an einer mit Abetand unterhalb dep Schnüffölvontilß engeordneten Stelle verbunden ist, so daß zwischen dieser Binmündungeetelle der besonderen EntlUftunßoloitunß und dem Schnüffelventil stets ein «£iareichende» Luftpolster verbleibt, in welches hinein die Entlüftung des Wassers erfolgt. Die am Kühler befindliche Einfüllöffnung ist hierbei luftdicht abschließbar.

eines solchen Kühlmittelkreislaufse liegt nicht nur in der besseren Entlüftung an der vergrößerten Waeeeroberfläch· und in den nur kleinen Strömungsverlustea der direkten Yerbindungeleitunc «wischen Ausgleichsbehälter und Pumpeneintritt, so daß praktisch der ganee statisch· Druck ««dachen der Wasseroberfläche im Ausgleichsbehälter und Pumpeneintritt als Saugdruok sur Verfugung steht,

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•oadern auch, in der Möglichkeit eines Bruckau.tban«s la d«& Bumselir ¥811ig luftdicht abgeschlossenen KfätibRystü· Ein« weitere ferhesserung ist schließlich noo& dadttrsa ersielt worden, daß man die auß tem Ausgleichsbehälter nach des Purap*n*Iniritt hin £liegende Waeserisenge la die Ssagleltsmg dmreh einen Injektor einführt _t durch welelieii der «intritteeeitig der Pt»pe vorhandene KühlEiitteldruc.k i&sbesimaer* b*i hohen DurehflußgOBciiw-indigkoiten (d.h. also bsi hohes HotordrehseMen) erheblich he rauf gest tr, t werden fesjint*. Bi* i dem eiafseberen Zvazigeualäufes ^estelieiide in der KiililiaittelpuHipe 1st dadureh praktisch

Wasaerkaateji steht syrischen dem aonaalea Waeaer-•piegel uiaö. der Höhe Ses Waaserstaiideesiiseisegerätee ein träßhtlicJcier Hökemmterßcliieä. aur Terfügimg* im den der Was- *·τ*ρί·8β% Sm Falle etwaiger Waeeerverluste äbeieiDsa kazui, !»ever der Kühlkreislauf seilet be^inträdbtigt der nater des AnB«ig*g®rät beiiHdlicfeen Eiiaaü der rom «bereit Wasserkanten des XtLhlers aiaig«h«fidea B»tlunuBeeleltus« bleibt der eigentliche EüiORlUaHcrsialaxiX über dta g#n»RE.t*n Höheabereieh stete Yßll gefüllt· Dies ist selb·* dean der fall* wezin die Wssser^erlttst· &»i »te- _ htndea Jfoter eintreten», weil, auch la diesem f»M der ΪΤ««μν> T«rluet selbsttätig ejis des AuegleichslMiliiilter «rsets* vlrä« Erst» wsnn der Wasserspiegel i» AttsglelohsbehOlt«? die des Anselgegerätes unterschreiten sollt·» wird diese«"'

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Anzeigegerät angezeigt, damit weitere Schäden rermieden werden können.

Aus konstruktiven Gründen kann weiterhin auch die Forderung gegeben sein, &wn Kühler nicht mehr stehend sondern ■ehr oder veniger geneigt und womöglich liegend anzuordnen· Hlerduroh entstehen weitere Schwierigkeiten, da nunmehr insbesondere bei größeren Wassergeeehwindlgkeiten keine ausreichende Gewähr aehr dafür besteht» daß Im Kühlmittel vorhan4*tt» Tffft+ifw^Klfl**«» auch wirklich aus dem Kühler durch

die Entlüftungsleitunß in den Ausgleichsbehälter gelangen· Inabeondere, wenn sich der Abflußstutzen des Kühlere ans konstruktiven Öründen an einer oberen Stelle des Kühlers befindet, besteht dl· Gefahr, daß größere zusammenhängend© luftblasen in dl· Ansaugleitung der Kühlmittelpunpe gelangen Httd bei» Abreißen eines sueaiaMmhängenden KUhlmittel- «a der Puiroe iu #inea Susamenbruch des Kreislaufes

Ber Srfindung liegt dl· Aufgab· zugrunde» auch den

Hangel «u Termelden und bei de« eingangs geaajnten Kühlkreislauf selbet bei einer sehr oder weniger geneigten «ad sogsx liegenden Kühlerenordnung eine praktisch luft»lasenfr«i· Kühijd.ttelBufmurung «ur Kühlniittelpumpe su

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Die gestellte Aufgabe ist erflndungsgemfiß im wesentlichen dadurch geigst, daß bei einer stark geneigten oder waagerechten Anordnung des Kühlers ist austrlttsseitigen Bereich dos auetrittaseitlgen Wasserkaatene dee Kühlere ein Wasserstandsanseigegerät angeordnet ist.

Bin solches Vasserstandsan&elgegeräte steigt jegliche an der Austrittsseite des Kühlers auftretende Unterbrechung des stetigen Kiihlwaaserumlatti'os an und gibt damit die Kög- -lichkelt, die Gefahr eines Susanaaenbruches des Kühlkreislauf es s.B. durch eine entsprechende Drehzahlverminderung des Motors zu vermeiden»

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung dmr Erfindung ist insbesondere bei einer Anordnung des Wasserabflusses in oberen Bereich des austritteseitigen Weoeerkaatene in der Tom Kuhler aur KuhlmittelpUDtpe fuhrenden Saugleitung noch ein gut entlüfte tee ZusatzTolusen angeordnet. Hierdurch ist eine Möglichkeit geschaffen, j« aus dem liegenden Kühler alt den Kühlmittel in die Ansaugleitung gelangte grüBere Luf tmengen. noch vor der Kiüilmittelpumpe auszuscheiden.

Hach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weiet ein das Zuaatsvolumen bildender, oben mit eines

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den Entlufttingeoteigrohr versehener Behälter an seinem Grunde ein« das Aufsteigen evtl. LufteinschlUsse fördernde Überfall-Querwand auf.

Ander· Ausgestaltungen der Erfindung betreffen weiter« konstruktive Einzelheiten des erfindungsgemäöen Xüiilkreislaufes.

In der Zeichnung* die einen erfindungegeaäBen kreleJLauf einer Brennkraftia&sohine in einer Scheaadarstellung seigt, 1st die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.

, Der dargestellte Kühlkreislauf geht iron einer an ein«? unteren Eintrittsstelle 1 des (nicht besonders dargestelltea) Kühlwaseenaantels einer Brennkraftmaachine 2 befindliehen Kühlaittelpuap· 3 aus und führt durch den KÜhlwae- eermantel in eine Austrittsleltung i^ron dieser in den

elntritteeeitigeii Waseer)cftst«n 5 eines liegend angeordn·-

'-?'>» Sj.sw*.1:.>■.-■ - . ■ . .λ ·■--....· tem Kühlers 6. Tom austritt^»* It igen. Wasserkaeten 7 de» Kühlere 6 geht an der Stelle eines oberen Auetrittestutaens • dl« Saugleitung 9 au«, die durch verschiedene vaneetjtusoher 10» 11 von «u kühlenden 2uaataaggregaten eur Eintrittsöffnun« der Hühl«lttelp«ape 3 eurUckführt.

Ton der Oberseite des «intrlttsseltlge» Vasaertcntens 5 geht eine Entltlftungeleitung 12 au«, die in einen

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dem AusfUhrungsbeißpiel anderseits dor Brennkraftmaschine 2 angeordneten jLuagleichsbehllter 13 an einer im untersn Bereich dieses Behälters befindlichen Stelle 14 ausisünclot· Her Ausgleichsbehälter 13 ragt oben über die Oberseite des Kühlers- 6 hinaus»- 3j-ine von. einer noch Mit Abstand, unter der Peekwanü des /uiegleichsbehülters 13 befindlichen Stelle ausgehende Leitung 15 führt schwach ansteigend sun oberen Ende oinoa^visintrittBseltigen --Y/asBcrkastenjrf 5 entsprechend weit nach oben ragenden Llinfiillstutsens 16, der durch, einen öfteren Verschluß 1-7 unter gleichzeitigem Abschluß der dortig·» ... AusrailndTing der Leitung 15 dicht abs chi ie ...bar ist«

Vom Boden des Ausgleichsbehälters 13 fährt eine weitere Leitung 18 zur Saußseite iXer Kühliaitteljpumpe 3 xmä laündet dort über einen Injektor t9 in die Saugleitung 9 ein. Im unteren Bereich des Atisgleichabehülters 13» Jedoch noch etwas oberhalb der dortigen Auonündungßs'telle 14 ißt ein Wasserstandeanzeigegerät 20,angeordnet, welches balm Abeinken des Wasserstandes unter das aortige Kiyeau ein Anseigesignal gibt· An der Beckwand fies Ausgleichsbehälter« 13 ist noch ein überdruckventil 21 mit öclmuffelfentil angeordnet, -welches .den Innenrattm des Behälters nonaalerweise nach außen abschließt, so daß bei einem Auffüllen deft Kühlkreislauf« s rom Sinftillstutsen 16 her unter dem .-Ventil stets noch ein aus der Zeichnung ersichtliches Luftpolster Terbleibt*

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Xk aufttrlttaeeitlgen Waeeerkaeten 7 des Kühl era 6 let an einer dient unterhalb der Deckband und im Bereich des Austrittsstuteene 8 befindlichen Stelle ein weiteres Wasseretandeaneeigegerät 22 angeordnet, dessen An&eigeniveau etwa 30 na unterhalb der Beckwand des Wasserkaetens 7 liegt. Schließlich 1st In die Saugleitung 9 noch ein Behälter 25 eingeschaltet, der dort ein Zuaatzvolumen bildet und durch ein BntXüftungsstelgrohr 24 verhältnismäßig großen Querschnittes an die Entlüftungeleitung 12 angeschlossen 1st· Während das Entlüftungöateißrohr 24 Ton einer in der Nahe der Eintrittsstelle des Behälters 23 liegenden Stelle ausgeht, geht etwa in der Kitte des BeIiUlLex·b yon dessen Boden noch eine etwa bis zu. einer mittleren Höhe dos Behülters führende Überfall-Querwand 25 aus, die άπα Abecheiden in der Saugleitung 9 mltgefUhrter Luftainachlüaae naoh dom. EtttllXftungBatßigrohr 24 hin begünstigt·

Der vorstehend in seinem Aufbau beschriebene Kühlkreislauf arbeitet folgendermaßen:

Vor der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 2 wird zunächst der Kühlkreislauf nach Abnahme des Verschlusses durch, den Einfüllstutzen 16 mit Kühlwasser oder sonstig«»". KUhleittel vollständig aufgefüllt. Dabei stellt sieh Is AuegleiGasbehälter 13 eelbsttätig der flüssigkeitsspiegel 26 •in« Daraufhin wird der Verschluß 17 wieder geschlossen.

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Waoh Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 2 ergibt flieh ein Zwangsumlauf dea Kühlmittels, der von der Kühlmittelpumpe 3 durch den Kühlwassermantel der Brennkraftmaschine 2 und die Austrittsleltung 4 in den KUhler 6 £ührt_s von wo aus das K/hlmittel durch die Satigleitunß 9 wieder der Kühlnittelpurape 3 au^e-f ilhrt wird. Die beim Betrieb der BrejmltraftnascMne erforderliche Entlüftung des KillilüiittelB erfolgt durch die vom .eintrittaseitigen v/asserkasten 5 deo Kllhlors 6 ausgehende EntlUftungsleitung 12 in den Ausgleichsbehälter 13 hinein, wo on der Stelle des PlUaaigkeitaspiegela 26 stets eine ausreichende Oberfläche zur Luftaussshei«- dung sjur Verfügung steht. Buroh die praktiaoh widerstandsfreie nereinführiinß dea iia Ausgleichsbehälter 13 befindlichen KülilKiittela über den Injektor 19 in die Saugleltusg unr.?ittelbar vor der KiUiliaittelpumpe 3 ergibt sieh vor dieser Pumpe bei allen noruialen Be fcriebazuständen ein sicher au»- reichender Druok, ao daß an der Pumpe keine Kavitation fUrohtet su werden braucht.

Sollten insbesondere bei hohen Drehzahlen und starken Belastung der Brennkraftwaschine aus dos liegenden EUhler 6 doch Lufteinochlüsse mit dem sehnellströmenden Kühlmittel in die Baugleitung 9 gelangen, so besteht sooh vor der KiUilmitteXpumpe 3 die Möglichkeit, daß diese ÜufieinschlüBse im Zueatsvolumen des Behälters 23 und duroh das EntlUftung&eteigrohr 24 der twng 12 Bugeführt werden. Sollten aus den Kühler 6 j· größer«

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«ttBaiaiaenhüJigende Luftblasen in die Saucleitung 9 mitgerissen werden» so spricht darauf ir; übrigen äae tfasserstandspuzeigegerüt 22 an -and £ibt ein entsprechendes Signal über die nusuaelir bestehende Gefahr eines Zusammen-» brucho des Kühlkreialaiifes,

Sollten w?ihrend des Betriebes der Brennkraftmaschine Je größere Verluste an Kühlmitteln eintreten^ 00 werden diese zunächst allein aus dem Ausgleieisbehälter 13 Gedeckt, dessen Plüßeigkeitsspießol 26 entßi)rechend absinkt. Der eigentliche Kühlkreislauf "bleibt also auoh in diesen Pällen vollständig gefüllt, selbst wenn die Kühlmittelverlust© bei stehender Brennkraftiaaediine eintreten sollten, weil die Verluste in diesen Palle durch eine Rückaaugung entapreohender Küiilmittelaenßen durch die ISntlUftungeleitung 12 In den Kühler 6 zurück gedeekt v/erden. Erst» wonn der PlliiiaigkcitSBpiegel 26 im Auegleichsbelililter 15 bie unter das Anzeigeniveau des WasserGtrmdsanzeigegeratee absinken sollte, er folgt eine entsprechende Anselge* dcuait nachder Ursache dea Kühlnittelverlustes gesehen und die Gefahr einem ItUftansausens der KUlilnittelpuape 3 aus dem leeren Ausgleichsbehälter 13 auf jeden Tall vermieden wird»

Die Krflndung ißt nicht an alle Einzelheiten des %«- ^usführungsbeisplels gebunden. Mmwa. z.B. auch die Sefahr des Hitreißena von Lufteiiischlüssen in die Saug-

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leitung 9 bei Kühlern alt Waeeerabfluß von einen unteren Abflußetuttsen des aüstrlttsaeitigen Waoaerkastene 7 her (vgl. gestrichelt angedeutete Leitung 27) geringer let ale bei dem beuchriebanen */asοorattstritt fin einer oberen Stelle des Kühlers, so bieten die erfindungageaäSen Maßnahraen doch auch bei solchen Kreißläufen den Torteil einer erhöhten Sicherheit. Der ζ !".hler könnte statt genau liegend auch etark geneigt angeordnet «ein. Der Warnansoiger kann noch dadurch vereinfacht werden, daß beide WaoserBtandsan-Beigegerate 20 \χηά 22. auf eine geiaeinaame Warnleuchte oder ein sonstiges gemeinsames- Warnsignal arbeiten· In übrigen könnte der Kühlkreislauf auch noch mit üblichen Ausgestaltungen« £5·Β. einer thermostatisch*- gesteuerten Kurzschlußlei tune u.dgl.» versehen sein, ohne daß dadurch der in den nachstehenden Anspritchen niedergelegte Schutsbereich der Erfindung verlassen wird.

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Claims (6)

1. H26185

   Patentansprüche

   Kühlkreislauf einer Brennkrnftiaafjchlne mit ßwangsumlauf und im Nebenschluß angeordnetem Ausgleichsbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer stark geneigten oder waagerechten Anordnung des Kühlers (6) In außtrittsseitigen Bereich des austrittsseitigen V'assorkastons (7) öeo Kühlors (6) ein Wasserstandßanaeigeßerät (22) angeordüet ist.
2. 2. Kühlkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei_ einer Anordnung den iUtSEiernbfiusees (Aüstrittestutaeh &) im oberen Bereich des austrittsseitigen Wasserkastena (7) in der vom Kühler (6) sur Küiili-iittelpümpe (3) führenden Saugleitune (9) noch ein nut entlüftetes Zuaatsvoluraeii (Behülter 23) angeordnet 1st,
3. 3· Kühlkreislauf nach den Ansprüchen .1 und 2, dadurch gekennzeichnet» daß ein dao Zusatzvolumen bildender, oben mit einen entsprechenden EntlüftungBateigrohr (24) versehener Behälter (23) an seinen Srund eine das Aufsteigen evtl. ifcufteiRschltiese fördernd* Überfall-Querwand (25) aufweist·
4. 4· KUhlkr.tielauf nach den Ansprüchen 2 und 3« dadurch gei_t |gi§ luft BntlüftußgBeteigrohr (24) in eine vom

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   Kühler (6) zum Ausgleichsbehälter (13) führende Entltiftungaleitung (12) einmündet.
5. 5 · KülilkreiiJlaiiX nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daü dau '/aöseröttuidsanaeigOGerüt (22) ein etwa 30 uiia unterhalb der !Deckwund des Y/asaerkastens (7) liegendes An^eigeniveau aufweist·
6. 6. KUhlkreiD^cuT nach Anspruch 1 oder 51 dadurch gekennzeichnet, üii'Z dac liu '.aBaerküBten (7) befindliche (22) und ein weiteres, im unteren Bereich des Ausgleichsbehälters (13) befindliches 'Jaaserßtandsanzeigecerät (2ü) auf eine e aane i/araleuchte oder auf ein arideres gemeinsames Warnsignal arbeiten.

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