DE3226508A1

DE3226508A1 - Kuehlkreislauf fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3226508A1
Application number: DE19823226508
Authority: DE
Inventors: Erwin Ing.(grad.) 8060 Dachau Schweiger; Erwin Dipl.-Ing. 8000 München Starmühler; Axel Dipl.-Ing. Temmesfeld (FH), 8201 Bad Feilnbach
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1982-07-15
Filing date: 1982-07-15
Publication date: 1984-01-26
Also published as: ES524135A0; DE3374143D1; ES8404010A1; EP0163006A1; JPH071005B2; EP0157167A1; DE3366593D1; DE3226508C2; EP0157167B1; US4510893A; EP0100917A1; JPS5923029A; EP0100917B1

Description

Kühlkreislauf für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft einen Kühlkreis gemäß der Bauart des Patentanspruches 1. Bei Kühlkreisen dieser Bauart ist es üblich im Füllverschlußdeckel ein überdruckventil und ein Unter druckventil anzuordnen. Zur Nutzung einer Arbeitstemperatur des aus Wasser, Gefrierschutz und Korrosionsschutz zusammengesetzten Kühlmittels, die über der Siedetemperatur bei Atmosphäre liegt, werden Überdruckventile mit einem Öffnungswert von ca. 0,8 bis 1,5 bar über-

²^ druck verwendet. Die Füllverschlußdeckel und die Überdruckventile sind entweder im Vorlauf oder im Rücklauf des Kühlkreises angeordnet, beispielsweise kurz nach dem Austritt aus dem Kühlmantel der Maschine und nach dem dort angeordneten Kühlerventil eines Thermostats, in der Vorlaufleitung selbst, im Vorlauf- oder Rücklaufwasserkasten von Vertikal- oder Querstrom-Kühlern oder auch in einem die Wärmedehnung des Kühlmittels mit einem Luftpolster aufnehmenden bzw. zur Luftsammlung und -Ausscheidung dienenden Ausgleichsbehälter mit einer Nebenstrom- und

Befüllverbindungsleitung zur Saugseite der Kühlmittelpumpe.

Bei der Anordnung des überdruckventiles im Vorlaufbereich des Kahlkreises ergibt sich beim Betrieb der Maschine mit

höchster Förderleistung der Kühlmittelpumpe und damit höchster Druckdifferenz zwischen der Saugseite der Kühlmittelpumpe und der Anschlußstelle des überdruckventiles

regelmäßig ein Absinken des Kühlmitteldruckes an der Saugseite der Kühlmittelpumpe auf den Siededruck des Kühlmittels. Aus physikalischen Gesetzmäßigkeiten ist ein weitergehender Druckabfall nicht möglich, weil zumindest der Anteil an Wasser im Kühlmittel bei Absinken auf den Siededruck zu einem solchen Teil in Dampf übergeht, der dazu ausreicht, um einen Gleichgewichtszustand zwischen flüssigen und dampfförmigen Teilen bei Siededruck einzustellen. Die dabei von der Kühlmittelpumpe angesaugten Dampfblasen kondensieren zwar aufgrund des Druckanstieges in der Pumpe wiederum, jedoch wird die Förderleistung der Kühlmittelpumpe um das angesaugte Volumen des entstandenen Dampfes verringert und in der Pumpe selbst tritt durch das schlagartige Zusammenfallen der Dampfblasen Kavitation mit seinen bekannten Auswirkungen auf die Pumpenlebensdauer ein.

ehern ca. 1-bar-

Bei der Anordnung des Füllverschlußdeckels mit/überdruckventil im Druckbereich der Saugseite der Kühlmittelpumpe ergibt sich zwar im Kühlkreis ein um die Druckdifferenz zwischen den verschiedenen Anordnungen höher liegender Druck auch an der Saugseite der Kühlmittelpumpe. Dieser Druck stimmt dabei äußerstens mit dem öffnungswert des überdruckventiles unmittelbar überein. Bei stetiger Erwärmung des Kühlmittels und stetigem Ansteigen der Förderleistung der Kühlmittelpumpe durch stetiges Ansteigen der Motordrehzahl liegt hierbei der Überdruck an der Saugseite der Kühlmittelpumpe auch stets mit ausreichender Sicherheit über dem Siededruck des Kühlmittels, so daß Dampfblasenbildung an der Saugseite und weitestgehend auch Kavitation innerhalb der Kühlmittelpumpe ausgeschlossen sind. Sobald jedoch nach dem Erreichen des Öffnungswertes des überdruckventiles ein mindestens kurzzeitiger Abfall der Motordrehzahl, insbesondere bis zum Leerlauf, auftritt, ergibt sich sowohl ein Abfall des Vorlaufdruckes als auch ein Anstieg des Überdruckes an der Pumpensaugseite. Da an letzterer der öffnungswert des überdruckven-

tiles jedoch bereits erreicht war, wird dort ein solcher Volumenanteil des Kühlmittels oder des im Ausgleichsbehälter befindlichen Luftpolsters durch das Überdruckventil ausgeworfen, daß sich im gesamten Kühlkreis nach dem Gesetz der kommunizierenden Gefäße der Überdruck gemäß dem Öffnungswert des überdruckventiles einstellt. Zwischen der Saugseite der Kühlmittelpumpe und ihrer Druckseite besteht nämlich bei Leerlaufdrehzahl regelmäßig nur eine geringe Druckdifferenz, die bei dieser Betrachtung vernachlässigt werden kann. Wird nun anschließend die Motordrehzahl wiederum auf den vorhergehenden Höchstwert gebracht, so steigt der Druck im Vorlaufbereich um einen derart verringerten Anteil, der dem am Überdruckventil ausgetretenen Volumensteil entspricht. Der Druck an der Saugseite der Kühlmittelpumpe fällt dabei zugleich um einen dementsprechenden Wert bis zum Siededruck des Kühlmittels bei der gegebenen Kühlmitteltemperatur ab. Durch diesen Funktionsablauf ist nach einem einmaligen Abfall der Motordrehzahl auch bei dieser Anordnung und Bemessung des Überdruckventiles keine Sicherheit gegen "ieden an der Saugseite der Kühlmittelpumpe und Kavitation in der Kühlmittelpumpe gegeben. Darüber hinaus tritt durch den geringeren Druck und die dadurch verringerte Förderleistung der Kühlmittelpumpe auch eine verstärkte Dampfblasenbildung an den heißesten Stellen des Kühlmantels der Maschine auf, vor allem im Zylinderkopf. Dadurch wird der Wärmeübergang auf das Kühlmittel durch eine isolierende Dampfgrenzschicht beeinträchtigt und der Wirkungsgrad der Kühlung als ganzes verringert. Hierzu trägt schließlich auch noch der durch die geringere Strömungsgeschwindigkeit im Kühler auftretende verringerte Wärmeübergang an die Umgebung bei.

Bei Kühlkreisen, bei denen ein Überdruckventil mit einem Öffnungswert von etwa 1,5 bar Überdruck an der Saugseite der Kühlmittelpumpe zur Wirkung kommt, wie dies insbesondere an Sport- und Rennmotoren zur Anwendung kommt, treten zwar auch bei dem vorbeschriebenen Funktionsablauf

-Λ-

keine Einbußen am Wirkungsgrad der Kühlung ein, jedoch baut sich bei diesem Öffnungsdruckwert des Überdruckventiles beim ebenfalls vorbeschriebenen ersten Erwärmen des Kühlmittels und Ansteigen der Motordrehzahl im Vorlaufbereich des Kühlkreises ein weit über die Dauerhaltbarkeitsgrenze üblicher Kühler liegender überdruck auf. Aus einem Überdruck von etwa 1,5 bar an der Pumpensaugseite ergibt sich nämlich bei einer Druckdifferenz zum Vorlaufbereich von etwa 1 bis 1,5 bar ein überdruck im Vorlaufbereich von etwa 2,5 bis 3 bar.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kühlkreis für Brennkraftmaschinen so auszubilden, daß sowohl ein Abfallen des Druckes an der Saugseite der Kühlmittelpumpe auf den Siededruck vermieden wird als auch ein übermäßig hoher Druckaufbau im Vorlaufbereich, insbesondere im Vorlauf-Wasserkasten des Kühlers, ausgeschlossen wird. Vielmehr soll bei eindeutiger Begrenzung beider Druckwerte nach unten und nach oben ein Kühlkreis geschaffen werden, der über den gesamten Arbeitsbereich einen weitgehend gleichbleibend hohen Wirkungsgrad aufweist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anordnung und Bemessung des Überdruckventiles gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß der Druck an der Saugseite der Kühlmittelpumpe nicht auf den Siededruck des Kühlmittels bei der höchstzulässigen Kühlmitteltemperatur an dieser Stelle abfällt und daß zugleich der Druck im Vorlaufbereich des Kühlkreises keine

höheren Werte erreicht als dies bisher schon üblicherweise bei bekannten Kühlkreisen der Fall ist.

Die Merkmale des Anspruches 2 sehen Werte des überdruckventiles vor, die den bisher üblichen Bemessungen von Kühlkreisen angepaßt sind. Die Anordnung des überdruckventiles nach Anspruch 3 ergibt im Zusammenhang mit dem Druckabfall am Austritt des Kühlmantels der Maschine den

Vorteil, daß während des Betriebes der Maschine der Druckverlauf des Kühlmittels in üblichen Grenzen liegt, daß jedoch nach dem Abstellen der Maschine für den Nachheizvorgang durch den Temperaturausgleich zwischen den Bauteilen und dem Kühlmittel ein um den genannten Druckabfall höher liegender Überdruck zum Vermeiden eines Nachkochens zur Verfügung steht. Da dabei lediglich eine statische Druckbelastung des Kühlkreises auftritt, hält sich diese in den üblichen Grenzen.

Das Merkmal des Anspruches 4 ermöglicht eine getrennte Anordnung des Überdruckventiles von seiner Anschlußstelle, wodurch das Überdruckventil in seiner Anordnung von der Stelle des abzusteuernden Druckes unabhängig ist und auch das Absteuern an einer Stelle mit vom Steuerdruck abweichendem Kühlmitteldruck ermöglicht wird. Die Merkmale de^ Ansprüche 5 und 6 ergeben die Ausbildung der Steuerleitung des überdruckventiles zugleich als Abströmleitung für das abzusteuernde Kühlmittel und als Entlüftungsleiturig für den Kühlkreis.

Die Merkmale der Ansprüche 7 bis 9 zeigen vorteilhafte konstruktive Ausbildungen zum Zusammenfassen verschiedener Bauteile des Kühlkreises an einem Füllstutzen auf, wodurch der Bauaufwand des Kühlkreises verringert wird. Dabei ergeben die Merkmale des Anspruches 9 eine Zusammenfassung aller für die Drucksteuerung und die Niveauanzeige im Kühlkreis vorgesehenen Steuerelemente.

Die Merkmale des Anspruches 10 beinhalten die Anordnung und Bemessung eines weiteren überdruckventiles, das gewährleistet, daß bei niedrigen Motordrehzahlen und dadurch Pumpenförderleistungen im gesamten Kühlkreis ein geringerer Überdruck aufgebaut wird, als er durch das überdruckventil nach Anspruch 1 bestimmt wird. Dadurch wird einerseits die Druckbelastung des Kühlkreises bei Teillastbetrieb der Maschine verringert und die Entlüftungswirkung

durch Öffnen des weiteren überdruckventiles mit Ausschieben von evtl. dort angesammelter Luft bei geringerem Druck erreicht, ohne daß andererseits bei niedrigen Motordrehzahlen oder bei plötzlichem Anstieg auf Höchstdrehzahl die vorteilhaften Eigenschaften des Kühlkreises beeinträchtigt werden.

Die Merkmale der Ansprüche 11 und 12 beinhalten eine baulich vorteilhafte Zusammenfassung der beiden überdruckventil-Funktionen in einem Doppelventil gemäß Anspruch 11 und in einem einzigen durch zwei verschiedene Überdruckbereiche angesteuerten überdruckventil gemäß Anspruch 12.

Die Merkmale des Anspruches 13 ermöglichen ein Abstimmen des einzigen \fentiles in gleicher Weise wie dies bei den getrennten Überdruckventilen nach den Ansprüchen 10 und 11 möglich ist, und zwar derart, daß wahlweise entweder im Vorlauf und an der Pumpensaugseite der gleiche Überdruck als Höchstdruck festgelegt wird oder an der Pumpensaugseite ein höherer überdruck bestimmt wird als im Vorlauf und umgekehrt. Die erste Abstimmung stellt gegen ein überkochen beim Nachheizen des Kühlmittels den gleichen statischen Überdruck im gesamten Kühlkreis zur Verfügung, wie er während des Betriebes der Maschine im Vorlauf als dynamischer Höchstdruck begrenzt ist. Die zweite Abstimmung bewirkt beim Nachheizen einen höheren statischen Druck als den im Vorlauf begrenzten Betriebs-Höchstdruck , und die dritte Abstimmung ermöglicht ein umgekehrtes Überdruckverhältnis, bei dem der überdruck an der Saugseite der Kühlmittelpumpe auf denjenigen etwa mittleren Wert eingestellt wird, der sich beim Abfallen von Höchstdrehzahl auf Leerlauf oder Stillstand der Maschine durch den Entfall der Druckdifferenz aus der Pumpenförderleistung ergibt. Dadurch entfällt bei Drehzahlwechsel ein jeweiliges Ansprechen eines oder beider Überdruckventile mit Auswurf von Kühlmittel und/oder Luft und eines Unterdruckventiles zum Rücksaugen sowie darüber hinaus ein aufgrund der Drossel-

Wirkung derartiger Ventile auftretendes überschwingen des Überdruckes im Vorlauf mit Drucküberlastung des Kühlers. Vor allem wird auch bei niedrigen bis mittleren Drehzahlen der Maschine ein unnötig hoher Druckaufbau vermieden, zumal der dabei sich einstellende niedrigste Überdruck an der Pumpensaugseite noch stets erheblich über dem Siededruck des Kühlmittels liegt. Schließlich wird auch noch gewährleistet, daß bei relativ geringem Überdruck ein Entlüften des Kühlmittels im Druckbereich der Saugseite der Kühlmittelpumpe, also auch bei Kurzstreckenbetrieb von Fahrzeugen mit geringer Last, gewährleistet ist.

Die Merkmale des Anspruches 14 beinhalten eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausbildung des zweifach angesteuerten überdruckventiles in Verbindung mit einem Neben-3trom-Ausgleichsbehälter mit Ausdehnungs-Luftraum, derart, daß durch das überdruckventil und das Unterdruckventil jeweils nur Anteile des Luftraum-Inhaltes zu- und abgeleitet werden und daß der Entlüftungs-Nebenstrom als Entlüftungswirbel in den Ausgleichsbehälter eingeleitet wird, um im Kühlkreis verteilte Luftreste wirksam aus dem Kühlmittel auszuscheiden.

Die Merkmale des Anspruches 15 geben eine Lehre zur Ab-Stimmung von Elastizität des Kühlkreises und Druckverlauf des Kühlmittels über der Temperaturänderung, wodurch bei geeigneter Wahl elastischer Leitungsteile, wie Schlauchleitungen, und/oder elastisch nachgiebiger Hohlraumwandungen, wie feder- oder gaspolster-belasteter Kolben oder Membrane, beim Absinken der Kühlmitteltemperatur ein Unterschreiten des Siededruckes aufgrund des relativ schnelleren Druckabfalles bei relativ starren Wandungen ausgeschlossen werden kann.

Die Merkmale des Anspruches 16 erschweren bzw. verhindern das offnen des Füllverschlusses bei Überdruck im Kühlkreis, wodurch sowohl ein funktionell für den unmittelbar

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nachfolgenden Betrieb nachteiliger Abbau des Überdruckes als auch ein Verbrühen der hantierenden Person durch ausströmendes Kühlmittel weitestgehend ausgeschlossen wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Kühlkreis für Brennkraftmaschinen in schematischer Darstellung mit einem erfin-

IQ dungsgemäßen Überdruckventil im Vorlaufwasser

kasten eines Kühlers,

Fig. 2 einen Kühlkreis gemäß Fig. 1 mit einem erfindungsgemäßen Überdruckventil in einem an der Saugseite der Kühlmittelpumpe angeschlossenen

Füllverschluß,

Fig. 3 einen Kühlkreis entsprechend Fig. 1 und 2 mit einem erfindungsgemäßen Überdruckventil, das an der Saugseite der Kühlmittelpumpe ange

schlossen, jedoch zusätzlich über einen Stellmotor vom Druck im Vorlauf-Wasserkasten des Kühlers angesteuert wird,

Fig. 4 einen Füllstutzen mit im Deckel eingebauten

erfindungsgemäßen Ventilen für einen Nebenstrom-Ausgleichsbehälter mit Ausdehnungs-Luftraum gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 den Querschnitt nach der Linie V-V in Fig. 4.

Eine Brennkraftmaschine 1 enthält einen durch einen Pfeil 2 angedeuteten Kühlmantel, in den das Kühlmittel mittels einer Kühlmittelpumpe 3 unter Druck gefördert wird. Am Austritt 4 des Kühlmantels 2 ist ein Vorlauf 5 als Leitungsverbindung mit freiem Durchgang zu einem Kühler 6 angeschlossen. Der Vorlauf 5 mündet in einen Kühler-Vor-

lauf-Wasserkasten 7. Vom Vorlauf 5 zweigt ein Kurzschluß ab und mündet in einen Mischthermostat 9, wobei diese Mündung durch ein Kurzschlußventil 10 des Mischthermostats 9 gesteuert wird. Von einem Kühler-Rücklauf-Wasserkasten 11 führt eine den Rücklauf 12 aus dem Kühler 6 bildende Leitung gleichfalls in den Mischthermostat 9, der ein Kühlerventil 13 für die Steuerung der Einmündung des Rücklaufes 12 enthält. Von einer Mischkammer 14 des Mischthermostats 9 mündet eine Saugleitung 15 aus und mündet in die Saug-"LQ seite 16 der Kühlmittelpumpe 3.

Am Kühler-Vorlauf-Wasserkasten 7 ist ein überdruckventil 17 angeordnet, das mittels einer Abströmleitung 18 mit einem zur Atmosphäre offenen Ausgleichsbehälter 19 verbunden ist, der gegen Verdunsten des Kühlmittels in seiner Befüll-Öffnung mit einer geschlitzten Dichtscheibe 19' ausgestattet ist. Das überdruckventil 17 kann alternativ (17' bzw. 17") am Vorlauf 5 oder am Kühlmantel 2 der Maschine 1 angeschlossen sein. Über eine Nachsaugleitung 20 und ein bevorzugt als Rückschlagventil drucklos ansprechendes Unterdruckventil 21 ist der Ausgleichsbehälter 19 mit der Saugseite 16 der Kühlmittelpumpe 3 verbunden. Während die Abströmleitung 18 alternativ (18') auch mit dem oberen Bereich des Innenraums des Ausgleichsbehälters 19 verbunden sein kann, mündet die Naehsaugleitung 20 in Bodennähe aus dem Innenraum des Ausgleichsbehälters 19 aus. Die Abströmleitung 18 kann schließlich auch gesondert (18") in Bodennähe des Ausgleichsbehälters 19 in diesen einmünden. Das Unterdruckventil 21 ist mit einem Füllstutzen 21' zu einer Baueinheit vereinigt.

Parallel zum überdruckventil 17, 17' bzw. 17" ist der Abströmleitung 18 ein Entlüftungsventil 22 zugeschaltet, das durch seine Ausbildung als Schnüffel-, Rückschlag- oder Schwimmer-Ventil oder dgl. bei Anlage von Luft und drucklosem Kühlkreis durch Schwerkrafteinwirkung geöffnet ist. Nach Fig. 1 ist dieses Entlüftungsventil 22 am Hochpunkt

des Kühler-Vorlauf-Wasserkastens 7 eines Vertikalstromkühlers 6 angeordnet, von dem die Abströmleitung 18 ausgeht. Ein Querstromkühler ist für diese Anordnung zur besonders wirksamen Entlüftung des Kühlkreises aus dem Grunde noch besser geeignet, weil von seinem Kühler-Vorlauf-Wasserkasten ausgehend durch die obersten Kühlerrohre nur eine sehr geringe Kühlmittelströmung im Kühler-Rücklauf-Wasserkasten erzeugt wird, die ein Abscheiden von Luft im Bereich des üntlüftungsventiles begünstigt. Das Entlüftungsventil 22 kann unabhängig von seiner Anordnung entsprechend dem überdruckventil 17, 17' bzw. 17" auch als Schwimmerventil ausgebildet sein, dessen Dichtsitz-Fläche mit dem Eigengewicht des Schwimmers so abgestimmt ist, daß das Schwimmerventil bei Ansammlung von Luft auch dann öffnet, wenn im Kühlkreis relativ niedrige Überdruckwerte herrschen. Dadurch ist eine Entlüftung des Kühlkreises auch noch während des Betriebes der Maschine mit relativ niedriger Last gewährleistet. Ein dichtes Abschließen des Kühlkreises bei erreichter Entlüftung ist auch hierbei gewährleistet, so daß außer nach einem Neubefüllen des Kühlkreises oder nach einem sonstigen selbsttätigen Entlüften das Entlüftungsventil 22 ständig dicht verschlossen ist. Ein oder mehrere relativ großflächige Feinsiebe 23 vermeiden zusätzlich ein durch vom Kühlmittel mitgerissene Schmutzteilchen verursachtes Undichtwerden der Ventile.

Im Füllstutzen 21' ist neben dem Unterdruckventil 21 ein weiteres überdruckventil 24 angeordnet. Dieses weitere Überdruckventil 24 ist über die Nachsaugleitung 20 unmit- ^O telbar an der Saugseite 16 der Kühlmittelpumpe 3 und damit an deren Saugdruck wirksam. In den Innenraum des Füllstutzens 21' mündet eine Entlüftungsleitung 25, die mit einer Drossel 26 zum Abbau der Druckdifferenz zwischen ihren Anschlüssen einerseits am Vorlauf-Wasserkasten 7 und andererseits über die Nachsaugleitung 20 an der Saugseite 16 der Kühlmittelpumpe 3 liegt, in den Füllstutzen 21'

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bzw. in den Füllstutzen-Deckel ist ein Niveau-Schwimmer-

/* dort angeordneten

schalter 21" eingebaut, der bei Luftansammlung im Füllstutzen 21 ^f einen Anzeigestromkreis ansteuert, und zwar unabhängig davon, ob im Ausgleichsbehälter 19 noch eine optisch erkennbare Reservemenge enthalten ist oder nicht.

Das Befüllen des Kühlkreises mit Kühlmittel erfolgt in den Füllstutzen 21'. Durch die Nachsaugleitung 20 und die Kühlmittelpumpe 3 füllt sich die Maschine 1, während gleichzeitig die darin enthaltene Luft durch den Vorlauf 5, den Kühler-Vorlauf-Wasserkasten 7 und die Entlüftungsleitung 25 in den Füllstutzen 21 ' sowie durch das offene Entlüftungsventil 22 und die Abströmleitung 18 in den Ausgleichsbehälter 19 zur Atmosphäre entweicht. Sobald in der Maschine 1 und gleichzeitig durch die Saugleitung 15, die Mischkammer 14 und das offene Kurzschlußventil 10 des Mischthermostats 9 im Kurzschluß 8 das Niveau des Vorlaufs

5 vom Kühlmittel erreicht ist, füllt sich auch der Kühler

6 sowie der Rücklauf 12 bis zum Kühlerventil 13, das zusätzlich mit einer üblichen Entlüftungsvorrichtung ausgerüstet sein kann. Das Entlüftungsventil 22 im Kühler 6 schließt den gefüllten Kühler-Vorlauf-Wasserkasten 7 zur Abströmleitung 18 hin ab, während sich die Entlüftungsleitung 25 und der Füllstützen 21 vollständig füllen. Der Niveau-Schwimraerschalter 21" steuert nach Verschließen des Füllstutzens eine elektrische Anzeige-Lampe an den Armaturen der Maschine bzw. des Fahrzeuges an. Mit einer zusätzlichen Reservemenge kann der Ausgleichsbehälter 19 teilweise befüllt werden. In diesen fließt bei Wärmedehnung durch Umgebungs- und Kühlkreis-Temperaturschwaⁿkungen

^O sowie vor allem durch die Betriebs-Erwärmung der durch die Überdruckventile 17, 17' bzw. 17" und 24 aus dem Kühlkreis verdrängte Teil des Kühlmittels.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1, der üblicherweise nach längerem Abkühlen mit einem Kaltstart beginnt, bei dem der ebenfalls abgekühlte Kühlmittelinhalt des gesamten Kühlkreises ein bestimmtes i'inimal-Volumen aufweist, ent-

hält der Ausgleichsbehälter 19 einen entsprechenden Minimalinhalt. Beim vorhergehenden Abkühlen fließt nämlich aus dem -Ausgleichsbehälter 19 durch die Nachsaugleitung 20 und durch das Unterdruckventil 21 sowie durch die Kühlmittelpumpe 3 ein dem Volumenschwund entsprechendes Kühlmittelvolumen in den ansonsten durch das überdruckventil 17 allseits verschlossenen Kühlkreis, der sich aus dem Kühlmantel 2, dem Vorlauf 5, dem Kühler 6, dem Rücklauf 12, der Saugleitung 15 und dem Kurzschluß 8 zusammensetzt. Der

XO Inhalt des Ausgleichsbehälters 19 ist aus diesem Grunde so bemessen, daß bei den ortsüblichen tiefsten Umgebungstemperaturen ein völliges Entleeren des Ausgleichsbehälters 19 weitgehend ausgeschlossen ist. Jedoch ist der Kühlkreis auch dann noch unverändert funktionsfähig, wenn bei außergewöhnlich niedrigen Umgebungstemperaturen eine bestimmte Luftmenge in den Kühlkreis gesaugt wird, weil durch die während des Anwärmlaufes der Maschine auftretende Volumendehnung des Kühlmittels dieser Luftanteil vor dem Erreichen der Betriebstemperatur durch das überdruckventil 17 wieder in den Ausgleichsbehälter 19 verdrängt wird. Der Schaltweg des Niveau-Schwimmerschalters 21" kann auf diese Volumenänderung aber auch auf ein geringstes Luftvolumen im Füllstutzen 21' abgestimmt werden.

Das Gesamtvolumen des Ausgleichsbehälters 19 bestimmt sich schließlich zusätzlich aus dem Gesamtinhalt des Kühlkreises, der höchstmöglichen Wärmedehnung des Kühlmittels im Kühlkreis und einem zusätzlichen Aufnahme-Volumen für eine evtl. überhitzungsbedingte Auswurfmenge durch das Überdruckventil 17-

Beim Starten der abgekühlten Maschine führt der erste Drehzahlanstieg sofort zum Aufbau einer Förderhöhe der Kühlmittelpumpe 3, die einerseits ein Absinken des Pumpensaugdruckes unter den vor dem Start im gesamten Kühlkreis gegebenen Umgebungsdruck und andererseits einen Aufbau eines Überdruckes in den der Kühlmittelpumpe 3 nachge-

schalteten Kühlkreisabschnitten, Kühlmantel 2, Vorlauf 5, Kurzschluß 8, Kühler 6 und Rücklauf 12 bewirkt- Während dieser überdruck den Öffnungsdruckwert des Überdruckventiles 17 nicht erreicht, wird durch das auf geringste Druckdifferenz ansprechende Unterdruckventil 21 und durch die Nachsaugleitung 20 aus dem Ausgleichsbehälter 19 so lange Kühlmittel in den Kühlkreis gesaugt, bis an der Saugseite 16 der Kühlmittelpumpe 3 der Umgebungsdruck erreicht ist. Bei diesem Vorgang steigt gleichzeitig der überdruck in den der Kühlmittelpumpe 3 nachgeschalteten Teilen des Kühlkreises weiter an. Die elastischen Schlauchleitungen und evtl. Restlufteinschlüsse in diesem Bereich ermöglichen dabei eine Zunahme des darin enthaltenen Volumens an Kühlmittel, das bei diesem Vorgang aus dem Ausgleichsbehalter 19 nachgesaugt wird.

Während des weiteren Betriebes der Brennkraftmaschine 1 steigt aufgrund des Wärmeüberganges im Kühlmantel 2 auf das Kühlmittel dessen Temperatur stetig an bis der Öffnungstemperaturwert des Mischthermostats 9 von etwa 80° C erreicht wird. Daran schließt sich der Regelbereich des Mischthermostats 9 mit zunehmendem öffnen des Kühlerventils 13 und Schließen des Kurzschlußventils 10 sowie ebenfalls zunehmendem Durchströmen des Kühlers 6 an. Ein weiterer Temperaturanstieg bis über ca. 95° C¹führt über den Regelbereich des Mischthermostats 9 hinaus bei geschlossenem Kurzschlußventil 10 zum alleinigen Durchströmen des Kühlers 6 mit dadurch erhöhter Durchflußmenge, Durchflußgeschwindigkeit, Wärmeabfuhr und auch erhöhtem Strömungsart

° widerstand und Druckaufbau im Vorlauf 5 und Kühler-Vorlauf-Wasserkasten 7· Je nach Volumeninhalt und Elastizität des Kühlkreises, insbesondere der Schlauchleitungen des Vorlaufes 5, des Kurzschlusses 8, des Rücklaufes 12 und der Saugleitung 15 sowie ferner je nach der Ausgangstemperatur des Kühlmittelinhalts beim Startvorgang und je nach augenblicklicher Motordrehzahl wird der Öffnungsdruckwert des überdruckventiles 17 oder des überdruckventiles 24

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mehr oder weniger frühzeitig vor oder nach dem Öffnen des Kühlerventiles 13 des Mischthermostats 9 erreicht. Die Motordrehzahl ist deshalb ausschlaggebend, weil die auftretende Förderhöhe der Kühlmittelpumpe 3 bei niedrigen § bis mittleren Drehzahlen zuerst ein Ansprechen des überdruckventiles 24 ermöglicht, das mit einem Überdruck-öffnungswert anspricht, der gerade um diejenige Druckdifferenz niedriger liegt als der Überdruck-Öffnungswert des überdruckventiles 17, die sich zwischen Stillstand der

IQ Maschine oder Leerlaufdrehzahl und Höchstdrehzahl an der Stelle des überdruckventiles 17, 17' bzw. 17" aufbaut. Bei geringen Motordrehzahlen spricht somit jeweils das Überdruckventil 24 an, das auf der Saugseite 16 der Kühlmittelpumpe 3 über die Nachsaugleitung 20 angeschlossen ist.

Nur im Bereich der Höchstdrehzahl der Maschine ist der Überdruck-Öffnungswert des Überdruckventils 17, 17' bzw. 17" maßgebend. Dabei treten jedoch andererseits aufgrund der Strömungswiderstände des Kühlkreises in Strömungsrichtung nach dem überdruckventil 17, 17' bzw. 17" jeweils niedrigere Drücke auf. Der Druck an der Saugseite 16 der Kühlmittelpumpe 3 liegt dabei sogar wesentlich unter dem Überdruck-öffnungswert des dort wirksamen überdruckventiles 24. Dies ist in der Saugwirkung der Kühlmittelpumpe 3 und in den über den gesamten Kühlkreis verteilten Elastizitäten vor allem der Schlauchleitungen begründet. Bei niedrigster Leerlaufdrehzahl der Maschine sind die Druckdifferenzen sehr gering und damit nimmt, wie auch beim Stillstand der Maschine 1, der gesamte Kühlkreis einen Überdruck entsprechend dem Öffnungswert des Überdruckventils 24 an.

Insgesamt kann somit im Kühlkreis regelmäßig ein Innendruck vom Umgebungsdruck bis zum Öffnungsdruckwert des Überdruckventils 17 sowie darüber hinaus während des Betriebes der Maschine 1 im Kühlmantel 2 und im Vorlauf 5 sowie im Kurzschluß 8 ein darüber hinausgehender, vom Strömungswiderstand des Kühlkreises abhängiger überdruck

auftreten. Die eindeutige Begrenzung der Höchst- und Niedrigst-Druckwerte im Kühler-Vorlauf-Wasserkasten 7 bzw. an der Saugseite 16 der Kühlmittelpumpe 3 vermeiden einerseits eine Drucküberlastung des Kühlers 6 mit entsprechender überdimensionierung in seiner Festigkeit und andererseits einen Druckabfall mit erhöhter Kavitationsgefahr in der Kühlmittelpumpe.

Der durch das Überdruckventil 24 nach dem Abstellen der Maschine im gesamten Kühlkreis einheitlich zur Verfügung stehende Überdruck wirkt einer Dampfbildung beim Nachheizen bzw. Temperaturausgleich zwischen der Maschine und dem Kühlmittel entgegen. Eine Drucküberlastung der Kühlkreis-Bauteile ist durch diesen relativ geringen ausschließlich statisch wirksamen Überdruck nicht gegeben. Der vom Überdruckventil 17, 17' bzw. 17" bestimmte höhere dynamisch wirksame Überdruck ist auf den Betrieb der Maschine 1 mit relativ hohen Motordrehzahlen begrenzt, bei denen die Druckdifferenz zwischen Saugseite 16 der Kühlmittelpumpe 3 und Anschlußstelle des Überdruckventiles 17, 17» bzw. 17" größer ist als die Differenz der Überdruck-Öffnungswerte zwischen den an diesen Stellen angeordneten Überdruckventilen 17, 17' bzw. 17" einerseits und 24 andererseits. Dieser höhere Überdruck ist somit auf einen relativ geringen Anteil der Betriebszeit der Maschine, insbesondere beim Antrieb von Fahrzeugen, begrenzt. Die Dauerhaltbarkeit der Kühlkreis-Bauteile, insbesondere des Kühlers und der Schlauchleitungen, wird dadurch begünstigt.

Bei einem Abkühlen der Maschine 1 und des Kühlmittels aufgrund einer Rücknahme der Motorlast fällt aufgrund der dann negativen Wärmedehnung des Kühlmittels auch der Überdruck im Kühlkreis ab. Damit dabei der Überdruck vor allem an der Saugseite der Kühlmittelpumpe 3 nicht unter den Siededruck zur jeweiligen Temperatur des Kühlmittels sinkt, sind die elastischen Wandungen des Kühlkreises, vor allem die Schlauchleitungen und ein ggf. vorgesehenes ela-

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stisches Gas- oder Luftpolster oder eine elastische Kolben- oder Membran-Federvorrichtung, in ihrer Gesamt-Elastizität entsprechend abgestimmt.

Mit Beginn des Betriebes der Maschine 1 nach dem Befüllen des Kühlkreises mit Kühlmittel beginnt auch ein selbsttätiges Entlüften des Kühlkreises von Restluftanteilen, die während des Befüllens an verschiedenen Stellen zurückgeblieben sind oder während des Betriebes, beispielsweise durch die jeweils kurzzeitig beim Kaltstart mit Unterdruck belasteten Dichtungen der Kühlmittelpumpe 3, in den Kühlkreislauf gelangen. Diese Restluftanteile werden mit der Strömung des Kühlmittels von der Maschine 1 durch den frei durchgehenden Vorlauf 5 in den Kühler-Vorlauf-Wasserkasten 7 gespült, in den während des Anwärmens der Maschine bei geschlossenem Kühlerventil 13 des Thermostats 9 lediglich die von der Drossel 26 bestimmte relativ geringe Entlüftungsströmung gelangt. Dadurch kann sich nach der Abzweigung des Kurzschlusses 8 im restlichen Teil des Vorlaufes 5 und im Kühler-Vorlauf-Wasserkasten 7 bei beruhigter Strömung ein großer Teil der Restluft vom Kühlmittel abscheiden und bei größerer Ansammlung durch das dann öffnende Entlüftungsventil 22 über die Abströmleitung 18 und ggf. 18" zum Ausgleichsbehälter 19 abströmen. Ein entsprechendes Volumen an Kühlmittel kann gleichzeitig durch die Nachsaugleitung 20 und das Unterdruckventil 21 in den Füllstutzen 21' gesaugt werden, was aufgrund der Auswirkung des Pumpensaugdruckes über die zur Saugseite 16 führende Nachsaugleitung 20 zustandekommt. Durch die Entlüf-

tungsleitung 25 und die Drossel 26 fließt der Entlüftungsstrom zum Füllstutzen 21', der die verbleibenden kleineren R'jstluftanteile in den Füllstutzen leitet und dort dem weiteren Überdruckventil 24 vorlagert. Sobald durch das Anwärmen der Maschine 1 und des Kühlmittels sowie durch die dabei gegebene Wärmedehnung und Druckerhöhung des Kühlmittels der überdruckwert von etwa 1,5 bar dieses überdruckventiles 24 erreicht wird, öffnet dieses und läßt

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die gesammelte Restluft durch die Nachsaugleitung 20 in den Ausgleichsbehälter 19 strömen. Dieser Vorgang setzt sich fort bzw. wiederholt sich, bis der Wärme-Beharrungszustand des Kühlkreises erreicht ist. Ein Entlüften tritt auch dann ein, wenn der Überdruck-Öffnungswert des Überdruckventiles 17 im Kühler-Vorlauf-Wasserkasten erreicht wird. Jedoch werden dabei keine vorgelagerten Restluftanteile, sondern lediglich unmittelbar im austretenden Kühlmittel enthaltene oder gelöste Restluftanteile in den Ausgleichsbehälter 19 und damit an die Atmosphäre ausgeschieden. Ein weiteres Entlüften und Ausschieben von Kühlmittel mit Restluft aus dem Füllstutzen 21' in den Ausgleichsbehälter 19 durch das Überdruckventil 24 tritt auch immer dann ein, wenn nach einer Anwärm-Betriebszeit mit hoher Motordrehzahl von etwa 5000 bis 6000/min und hoher Druckdifferenz von etwa 1 bar zwischen Kühler-Vorlauf-Wasserkasten 7 und Saugseite 16 der Kühlmittelpumpe 3 die Motordrehzahl erheblich, insbesondere bis auf Leerlaufdrehzahl, abfällt. Der Überdruck-Öffnungswert von etwa 2 bar des überdruckventiles 17 ist dabei nämlich zuerst wenigstens annähernd erreicht und dagegen der Überdruck-öffnungswert von etwa 1,5 bar des weiteren Überdruckventiles 24 wesentlich unterschritten. Beim Abfallen der Motordrehzahl gleichen sich die überdruckwerte dann weitestgehend einander an, so daß der Überdruck im Füllstutzen 21' etwa auf den Überdruck-öffnungswert des dortigen überdruckventiles 24 steigt. Bei der regelmäßig dann anschließenden weiteren Erwärmung des Kühlmittels durch den Temperaturausgleich zwischen der hoch aufgeheizten Maschine 1 und dem Kühlmit-

^QU tel wird durch die entsprechende Wärmedehnung des Kühlmittels der Überdruck-Öffnungswert des überdruckventiles 24 überschritten. Die im Füllstutzen 21' bis dahin evtl. vorgelagerte Restluft wird dabei zusammen mit einem Anteil an Kühlmittel in den Ausgleichsbehälter 19 ausgeschieden.

Im Ausgleichsbehälter 19 scheidet sich bei atmosphärischem Druck und Umgebungstemperatur, z. B. Motorraumtemperatur

von Fahrzeugen, die im Kühlmittel als Blasen oder in Lösung enthaltene Luft in die Atmosphäre ab. Eine verschnittfrei geschlitzte Dichtscheibe 19' läßt zwar zum Volumenausgleich einen Luftaus- und -eintritt aus bzw. in den Ausgleichsbehälter 19 zu, verhindert jedoch eine ständige Luftbewegung durch Konvektionsströmung. Dadurch werden Verdunstungsverluste an Kühlmittel weitestgehend vermieden.

Die Ausbildungen des Kühlkreises nach den Fig. 2 und 3 stimmen sowohl im Aufbau als in der Funktion weitestgehend mit derjenigen nach Fig. 1 überein. Lediglich die beiden Überdruckventile 17 und 24 sind hierbei im Füllstutzen 21' bzw. im Deckel 27 des Füllstutzens 21 ' eines Nebenstrom-Ausgleichsbehälters 28 mit Luftraum 29 zusammengefaßt. Ferner ist das Entlüftungsventil 22 weggelassen, die Abströmleitung 18 mit dem Füllstutzen 21' bzw. dessen Deckel 27 über das überdruckventil 17 verbunden und die Drossel 26' im Deckel 27 parallel zum überdruckventil 17 angeordnet.

In Fig. 2 sind alternative Anschlüsse 18' der Abströmleitung 18 am Vorlauf 5 und am Kühlmantel 2 entsprechend den alternativen Anordnungen des überdruckventiles 17' und 17" gezeigt. Die Überdruckventile 17 und 24 in Fig. 2 sind in entgegengesetzten Schließrichtungen von einer einzigen Ventilfeder 24' betätigt. Die unterschiedlichen Überdruck-Öffnungswerte von etwa 1,5 bzw. 2 bar werden durch eine umgekehrt proportionale Bemessung der Öffnungsquerschnitte der beiden Ventile erreicht. Der jeweilige Anschluß der Abströmleitung 18 und der Nachsaugleitung 20 bzw. der in Fig. 3 alternativ vorgesehenen Abdampfleitung 20' am Deckel 27 erfolgt über abgedichtete Ringnuten 30 und 31, die zwischen Füllstutzen 21' und Deckel 27 angeordnet sind.

In Fig. 3 ist darüber hinaus der Nebenstrom-Ausgleichsbehälter 28 alternativ auch als Füllstutzen 2i'ohne Luftraum 29 gestrichelt eingezeichnet. Die an die Atmosphäre mündende Abdampfleitung 20' soll daher ausschließlich in Korabination mit einem Luftraum 29 vorgesehen sein, während der Ausgleichsbehälter 19 und die Nachsaugleitung 20 sowohl mit einem Nebenstrom-Ausgleichsbehälter 28 ohne Luftraum 29 als auch mit einem Füllstutzen 21' ohne Luftraum zusammenwirken können.

Das Überdruckventil 17 in Fig. 2 weist die gleiche Funktion wie in Fig. 1 auf. Es wird jedoch in Fig. 2 nicht unmittelbar, sondern über die Abströmleitung 18 vom überdruck im Kühler-Vorlauf-Wasserkasten 7 angesteuert. Die

!5 Drossel 26' ist derart parallel zum Überdruckventil 17 im Deckel 27 angeordnet, daß der Druckabfall in der Drossel 26' sich nicht auf die Funktion des überdruckventiles 17 auswirken kann. Die Abströmleitung 18 wirkt somit auch als Steuerleitung für das überdruckventil 17 und als Entlüftungsleitung für die Befüll- und Betriebs-Entlüftung in den Füllstutzen 21'.

Bei der Ausbildung gemäß den Fig. 3 bis 5 ist abweichend von Fig. 2 anstelle eines weiteren Überdruckventils 24 ein als Stellmotor wirksamer Kolben 32 im Deckel 27 des Füllstutzens 21' angeordnet. Der Kolben 32 wird durch die nur als Steuer- und Entlüftungsleitung wirksame Abströmleitung 18 vom überdruck im Kühler-Vorlauf-Wasserkasten 7 beaufschlagt. Eine Druckstange 32' überträgt die Steuerbewegung

des Kolbens 32 auf das Überdruckventil 17. Die wirksamen Querschnitte des Kolbens 32 und des Überdruckventiles 17 sind mit der Ventilfeder 24' des Überdruckventils 17 derart abgestimmt, daß das überdruckventil beispielsweise bei etwa 2 bar überdruck an der Saugseite 16 der Kühlmittelpumpe 3 unmittelbar von diesem Überdruck geöffnet wird, während es bei etwa 1 bar überdruck an der Saugseite 16 und gleichzeitig etwa 2 bar überdruck im Kühler-Vorlauf-

Wasserkasten 7 von der überwiegenden Druckkraft des Kolbens 32 über die Druckstange 32' betätigt wird. Auf diese Weise wird bei Stillstand oder Leerlauf der Maschine 1 und somit fehlender bzw. nur geringer Förderhöhe der Kühlmittelpumpe 3 für den Nachheizvorgang mit Temperatur- und Druckanstieg gegen ein Nachkochen in der Maschine im gesamten Kühlkreis ein statischer Druck von etwa 2 bar zur Verfügung gestellt. Während des Betriebes der Maschine 1 wird dagegen der Druckverlauf im mit relativ hohem örtlichen überdruck beaufschlagten Kühler-Vorlauf-Wasserkasten 7 ebenfalls auf den dynamisch wirksamen Höchstwert von etwa 2 bar begrenzt. An der Saugseite 16 der Kühlmittelpumpe und an allen Kühlkreisstellen, die in Strömungsrichtung hinter dem Kühler-Vorlauf-Wasserkasten 7 liegen, treten dabei geringere überdruckwerte auf. Bei einer maximalen Druckdifferenz von etwa 1 bar zwischen Saugseite 16 und Kühler-Vorlauf-Wasserkasten 7 fällt somit der überdruck an der Saugseite 16 nicht unter etwa 1 bar, so daß ein Unterschreiten des Siededruckes bei üblichen Höchsttemperaturen an dieser Stelle von ca. 12O⁰C nicht eintreten kann.

In den Fig. U und 5 ist die konstruktive Ausbildung und Anordnung des Füllstutzens 21' und des zugehörigen schraubbaren Deckels 27 am Nebenstrom-Ausgleichsbehälter 28 mit Luftraum 29 bzw. alternativ an einem Füllstutzen 21* ohne Luftraum 29 dargestellt. Der Füllstutzen 21' ist als einteiliges Kunststoff-Formteil ausgeführt, dem je ein Schlauchanschlußstutzen 34 und 35 für die Abströmleitung 18 und für die Überlaufleitung 20' bzw. Nachsaugleitung angeformt sind. Die Abströmleitung 1.8 mündet in einen engeren unteren zylindrischen Teil 36 der Füllstutzen-Innenwand 37, dem eine beiderseits abgedichtete Ringnut 38 des Deckels 27 zugeordnet ist. Die überlauf- bzw. Nachs.au.gleitung 20' bzw. 20 mündet in einen weiteren oberen zylindrischen Teil 39, der mit einem oberen Raum des Deckels 27 außerhalb der überdruck- und Unterdruckventile 17 und 22

verbunden ist. Der Deckel 27 ist als zweiteiliges verklebtes oder verschweißtes Kunststoff-Formteil ausgebildet. Er weist neben den Bohrungen und Verbindungsöffnungen für das überdruckventil 17 mit Ventilfeder 24" und Federhülse 40, für den Kolben 32 und dem zugehörigen letzten Abschnitt der als Steuerleitung wirksamen Abströmleitung 18 und für das Unterdruckventil 22 einen zylindrischen Luftabscheideraum 41 auf, in den eine enge Entlüftungsbohrung 26" als der in Fig. 3 entsprechende Drossel 26· tangential einmündet. Die dadurch im Betrieb entstehende Kreiselströmung begünstigt das Abscheiden der im Entlüftungsstrom mitgeführten Restluft.

In Fig. 2 ist eine Sperrvorrichtung 42 schematisch dargestellt, die den Deckel 27 gegen gefährliches öffnen sperrt, wenn im Kühlkreis ein überdruck besteht. Sie besteht aus einem Sperrkolben oder dgl., der einen Sperrstift mit einem gerippten, verzahnten oder ähnlich ausgebildeten Bereich der Innenwand des Füllstutzens 21' in Eingriff hält. Die Sperrwirkung verstärkt sich mit steigendem überdruck und erschwert bzw. verhindert ein unach'tsames öffnen des Deckels 27 mit einem dabei zu erwartenden Heißwasser- oder Dampf-Austritt und mit der Gefahr von Brand- oder Verbrühverletzungen der hantierenden Person. 25

Positionsliste

1	Maschine
2	Kühlmantel
3	Kühlmittelpumpe
4	Austritt des Kühlmantels
5	Vorlauf
6	Kühler
7	Kühler-Vorlauf-Wasserkästen
8	Kurzschluß
9	Thermostat
10	Kurzschlußventil
1 1	Kühler-Rücklauf-Wasserkasten
12	Rücklauf
13	Kühlerventil
14	Mischkammer
15	Saugleitung
16	Saugseite der Kühlmittelpumpe
17,	17», 17" überdruckventil
18,	18», 18" Abströmleitung
19	Ausgleichsbehälter
19 ^?	Dichtscheibe
20	Nachsaugleitung
21	Unterdruckventil
21 '	Füllstutzen
22	Entlüftungsventil
23	Feinsieb
24	weiteres überdruckventil
25	Entlüftungsleitung
26 '	Drossel
26"	Drosselbohrung
27	Deckel
28	Nebenstrom-Ausgleichsbehälter
29	Luftraum
30	Ringnut

_ 23-

1 31	Ringnut
32	Kolben
32»	Druckstange
34	Schlauchstutzen
5 35	Schlauchstutzen
36	unteres zylindrisches Teil
37	Füllstutzen-Innenwand
39	oberer zylindrischer Teil
40	Federhülse
10 41	Luftabscheideraum
42	Sperrvorrichtung

Claims

Patentansprüche:

ί 1./Kühlkreis für Brennkraftmaschinen,

- mit einer Kühlmittelpumpe (3) am Zulauf zum Kühlmantel (2) der Maschine (1),

- mit einem als Wärmetauscher zwischen Kühlmittel und Umgebungsluft bzw. Außenkühlflüssigkeit ausgebildeten Kühler (6),

- dessen Vorlauf (5) am Austritt (4) des Kühlmantels

(2) und dessen Rücklauf (12) an der Saugseite (16) der Kühlraittelpumpe (3) angeschlossen sind,

- mit einem Kühlerventil (13) eines Thermostats (9),

- das zwischen dem Austritt (4) des Kühlmantels (2) und der Saugseite (16) der Kühlmittelpumpe (3) im Voroder Rücklauf (5 bzw. 12) des Kühlers (6) angeordnet ist, und

- mit einem überdruckventil (17) zur Begrenzung des Höchstdruckes,

dadurch gekennzeichnet,

- daß das Überdruckventil (17, 17', 17") vom Bereich zwischen dem Kühlmantel (2) einerseits und dem Kühlerventil (13) des Thermostats (9) und/oder einem Kühler-Vorlauf-Wasserkasten (7) andererseits angesteuert ist und

- daß das überdruckventil (17) einen überdruck-öff-

nungswert aufweist, der wenigstens annähernd um diejenige Druckdifferenz über dem Siededruck des Kühlmittels bei an der Saugseite (16) der Kühlmittelpumpe

(3) höchstzulässiger Kühlmitteltemperatur liegt,

- die zwischen der Saugseite (16) der Kühlmittelpumpe (3) und der Anschlußstelle des Überdruckventils (17, 17' , 17") dann auftritt,

- wenn im wesentlichen die höchste Förderleistung der Kühlmittelpumpe (3) bei voll geöffnetem Kühlerventil

(13) des Thermostats (9) gegeben ist.
2. Kühlkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß das überdruckventil (17, 17', 17") einen Über-

druck-öffnungswert von etwa 1,5 bis 2,2 bar bei einer höchstzulässigen Kühlmittel-Temperatur an der Pumpensaugseite von etwa 90 bis 12O⁰C und bei einer Druckdifferenz zwischen der Saugseite (16) der Kühlmittelpumpe (3) und der Anschlußstelle des Überdruckventiles (17, 17', bzw. 17") von etwa 0,5 bis 1,2 bar aufweist.
3. Kühlkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß das überdruckventil (17") am Kühlmantel (2) vor dessen Austritt (4) angeschlossen ist.
4. Kühlkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

_ daß das überdruckventil (17') an einer von seiner Anschlußstelle entfernten Stelle angeordnet ist und durch eine Steuerleitung (Abströmleitung 18) vom Überdruck beaufschlagt wird.
5. Kühlkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (Abströmleitung 18) zugleich als Abströmleitung für das durch das überdruckventil (17') abzuleitende Kühlmittel ausgebildet ist.
6. Kühlkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Steuerleitung (Abströmleitung 18) zugleich als Entlüftungsleitung (25) ausgebildet ist,

- die parallel zum überdruckventil (17) eine mit einer Entlüftungsstelle (Füllstutzen 21') und mit der Saugseite (16) der Kühlmittelpumpe (3) in Verbindung stehende Drossel (26') aufweist.
7. Kühlkreis nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Überdruckventil (17) und/oder die Drossel (26') in einem Füllstutzen (21·) angeordnet sind, - der mit der Saugseite (16) der Kühlmittelpumpe (3) in Verbindung steht.
8. Kühlreis nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Füllstutzen (21') Bestandteil eines Entlüftungs-Behälters und/oder ein^s Volumen-Ausgleichsbehälters (28) mit Ausdehnungs-Luftraum (29) ist.
9- Kühlkreis nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Füllstutzen (21') und/oder ein im Füllstutzen angeordneter Füllstutzen-Deckel neben dem Überdruckventil (17) und der Drossel (26') auch ein Unterdruckventil (21), ein Entlüftungsventil und/oder einen Niveau-Schwimmer-Schalter (21") aufnimmt. ₍
10. Kühlkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet ,

- daß an die Saugseite (16) der Kühlmittelpumpe (3) ein weiteres überdruckventil (24) angeschlossen ist,

³^ _ dessen Überdruck-Öffnungswert wenigstens annähernd um diejenige Druckdifferenz (etwa 0,2 bis 0,6 barjüber dem Siededruck des Kühlmittels bei höchstzulässiger Kühlmitteltemperatur liegt,

- die an der Pumpensaugseite zwischen der geringsten ³^ Pumpenförderleistung und der höchsten Pumpenförderleistung bei Mindest- bzw. Höchstdrehzahl der Maschine ( 1 ) gegeben ist.
11. Kühlkreis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

- daß das überdruckventil (17) und das weitere überdruckventil (24) einander koaxial gegenüberliegend angeordnet sind,

- daß die Öffnungsquerschnitte der beiden Ventile (17 und 24) im umgekehrten Größenverhältnis ihrer Überdruck-Öffnungswerte bemessen sind und

- daß beide Ventile (17 und 24) von einer einzigen Ventilfeder (24·) in entgegengesetzten Richtungen geschlossen gehalten werden.
12. Kühlkreis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

- daß ein einziges an der Saugseite (16) der Kühlmittelpumpe (3) absteuerndes Überdruckventil (24) sowohl vom überdruck im Bereich des Vorlaufes (5) zwischen Kühlmantel (2) und Kühler (7) über eine Steuerleitung (Abströmleitung 18) und einen Stellmotor (Kolben 32 oder Membrane) als auch vom überdruck an der Saugseite (16) der Kühlmittelpumpe (3) unmittelbar betätigt wird.
13. Kühlkreis nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

- daß Stellmotor (Kolben 32) und überdruckventil (24) in ihren druckbeaufschlagten Flächen und/oder ihren Schließfederkräften wahlweise derart aufeinander abgestimmt sind,

- daß entweder gleiche oder unterschiedliche Überdruck-Öffnungswerte des Vorlaufes (5) und der Pumpensaugseite (16) das Öffnen des Überdruckventiles (24) be-

^UU wirken.
14. Kühlkreis nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,

- daß Stellmotor (Kolben 32) und überdruckventil (24) sowie ein Unterdruckventil (21) in einem Deckel (27) des Füllstutzens 21' eines Ausgleichsbehälters (28) angeordnet sind,

-δ ι - der einen Luftraum als Wärmedehnungs- und Druckausgleichs-Raum enthält,

- daß der Stellmotor (Kolben 32) über eine Steuerleitung (Abströmleitung 18) beaufschlagt ist, - die andernends an einem Hochpunkt des Vorlaufes (5) und/oder des Kühlers (6) angeschlossen ist,

- die in den Füllstutzen-Deckel über eine Ringnut (3D einmündet und

- die parallel zum Stellmotor (Kolben 32) in einer gedrosselten Entlüftungsbohrung (26") endet,

- die tangential in einen etwa zylindrischen Luftabscheideraum (41) des Füllstutzens-Deckels (27) mündet, und

- daß der Ausgleichsbehälter (28) einen .Füllstutzen !5 (21') und je einen Schlauchanschlußstutzen (34 und

35) für die Steuerleitung (Abströmleitung 18) und eine überlaufleitung (20') aufweist,

- die ins Innere des Ausgleichsbehälters (28), in einen Teil (36) der zylindrischen Füllstutzen-Innenwand

(37) im Bereich der Ringnut (38) des Füllstutzen-Deckels (27) bzw. in die zylindrische Innenwand (37) eines außerhalb der Ventile (24 und 21) liegenden Hohlraumes (39) des Füllstutzens (21') und des Füllstutzen-Deckels (27) münden.
15. Kühlkreis nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Überdruck-öffnungswerte der Überdruckventile (17 und 24) und die Elastizität der Kühlmittel und/- oder Gas bzw. Luft unter Überdruck enthaltenden Hohlräume und Leitungen derart auf die Wärmedehnung des Kühlmittels abgestimmt sind,

- daß der überdruck an der Saugseite (16) der Kühlmittelpumpe (3) bei wechselnder Durchschnittstemperatur

des Kühlmittels und Förderleistung der Kühlmittelpumpe (3) stets über dem Siededruck des Kühlmittels liegt.

1
16. Kühlkreis nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß eine Sperrvorrichtung (42) mit einem Füllstutzen-Deckel (27) zusammenwirkt,

5 - die dessen öffnen bei bestehendem überdruck erschwert bzw. ausschließt.