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Flüssigkeitskühleinrichtung für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitskühleinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer in einem abgeschlossenen Kreislauf umlaufenden Flüssigkeit, die in einem im wärmetauschenden Kreis befindlichen Druckbehälter so unter Druck steht, dass ein Sieden innerhalb des Kühlkreislaufes vermieden wird.
Es ist bekannt, aus Gründen der Abmessungen der Kühleinrichtungen das Kühlmittel unter Druck umlaufen zu lassen, mittels Wärmefühler die Temperatur des Kühlmittels zu erfassen und über eine mechanische Regeleinrichtung auf einen vorbestimmten Wert einzuregeln.
Ferner ist bekannt, mittels einer mechanischen Regeleinrichtung wegen der Druckabhängigkeit des Siedepunktes den Druck temperaturabhängig zu verändern.
Diese bekannten Flüssigkeitskühleinrichtungen haben den Nachteil, dass zur Erfassung und Regelung der Temperatur oder des Druckes mechanische Regeleinrichtungen angewendet werden. Die Regeleinrichtungen sind nicht wartungsfrei und bilden eine Fehlerquelle. Des weiteren wird mit diesen Regeleinrichtungen die Kavitation nicht sicher vermieden. Durch die Kavitation werden die wärmetauschenden Flächen zerstört.
Es ist ausserdem bekannt, Kühlkreise abzuschliessen und den sich bei Betriebstemperatur bildenden Dampfdruck zum Verhindern des Siedens auszunutzen.
Diese Einrichtung hat den Nachteil, dass der so erzeugte Druck das Sieden nur im statischen Zustand verhindern kann. Dynamische Einflüsse (Bauteilschwingungen, Saug-und Druckseite der Pumpe) verzerren diesen statischen Druck. Dort wo der Gesamtdruck unterhalb des statischen Druckes liegt, siedet die Kühlflüssigkeit.
Die Erfindung verfolgt den Zweck, die Nachteile der bekannten Flüssigkeitskühleinrichtungen zu vermeiden sowie eine Verringerung des technischen Aufwandes zu erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den in einer abgeschlossenen Flüssigkeitskühleinrichtung herrschenden Druck auf einen Wert zu regeln, der stets um einen Betrag grösser ist als der Siededruck der umlaufenden Flüssigkeit.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Druckbehälter teilweise mit einer stationären Flüssigkeit und mit der umlaufenden Flüssigkeit gefüllt ist, wobei beide Flüssigkeiten unmischbar sind und nicht miteinander reagieren. Die stationäre Flüssigkeit weist eine geringere Dichte und einen niedrigeren Siedepunkt auf, als die im Flüssigkeitskreislauf der Brennkraftmaschine befindliche. Die stationäre Flüssigkeit verdampft zuerst, so dass deren Dampfdruck ein Sieden der umlaufenden Flüssigkeit verhindert. Die stationäre Flüssigkeit ist mit der im abgeschlossenen Kreislauf umlaufenden Flüssigkeit im Druckbehälter durch Berührung der Flüssigkeiten wärmetauschend verbunden.
Bei indirekter Wärmeübertragung erfolgt der Wärmeübergang durch ein als Wärmetauscher ausgebildetes und durch den Druckbehälter hindurchgeführtes, vom Kühlmittel durchströmtes Rohr. Die
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Druckübertragung vom Druckbehälter auf das Kühlsystem erfolgt dabei über die parallel zum Hauptkreis liegenden, im Druckbehälter endenden Entlüftungsleitungen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass eine Zu-und Ableitung an den Druckbehälter für den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Die Mündungsöffnungen der Zu-und Ableitungen des Druckbehälters liegen dabei unter dem in ihm minimal zulässigen Flüssigkeitsspiegel der umlaufenden Flüssigkeit.
Mit der erfindungsgemässen Lösung wird eine Verminderung des technischen Aufwandes durch Wegfall der mechanischen Regeleinrichtungen erreicht, wodurch auch Pflege und Wartung entfallen.
Weiterhin ist diese Flüssigkeitskühleinrichtung für den Einsatz unter erschwerten Bedingungen geeignet und regelt selbsttätig den Druck ein, der das Sieden des Kühlmittels sicher verhindert.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer Flüssigkeitskühleinrichtung. Der zu kühlende Raum einer Brennkraftmaschine--l--ist durch die Rohrleitung -7-- mit der Pumpe-2-und dem Kühler --3-- verbunden, so dass die Pumpe --2-- die im Kühler --3-- gekühlte Flüssigkeit - 5-, welche beispielsweise Wasser ist, in die Kühlräume der Brennkraftmaschine --1-- fördert.
Von den Kühlräumen der Brennkraftmaschine --11-- strömt die Flüssigkeit --5-- über eine Rohrleitung, mit zwischengeschaltetem Druckwächter-9-, in den Druckbehälter-4-und aus dem Druckbehälter-4-wieder in den Küchler-3--. Eine weite Flüssigkeit-6-wird durch die Flüssigkeit-5-, die direkt wärmetauschend verbunden sind, erwärmt. Die zweite Flüssigkeit - 6-kann beispielsweise eine Benzinfraktion mit einem Siedepunkt zwischen 70 und 80 C unter Normalbedingungen sein.
Auf Grund der geringeren Wichte des Siedegrenzbenzins als Wasser befindet
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Druckbehälter--4--undFlüssigkeit --6- durch die Flüssigkeit -5-- verdampft die Flüssigkeit --6-- sowie die Flüssigkeit -5--, bis der der herrschenden Temperatur entsprechende Druck im Druckraum-S-- vorhanden und der Ausgleich gegeben ist.
Durch die Addition der Partialdrücke ist der in der Kühleinrichtung herrschende Druck stets um einen Betrag grösser als der Siededruck der Flüssigkeit --5--. Damit wird mit Sicherheit das Sieden
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--5-- verhindertPATENTANSPRÜCHE :
1. Flüssigkeitskühleinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer in einem abgeschlossenen Kreislauf umlaufenden Flüssigkeit, die in einem im wärmetauschenden Kreis befindlichen Druckbehälter so unter Druck steht, dass ein Sieden innerhalb des Kühlkreislaufes vermieden wird,
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Flüssigkeit (6) und mit der umlaufenden Flüssigkeit (5) gefüllt ist, wobei die Flüssigkeiten (5 ;
6) unmischbar sind und nicht miteinander reagieren, dass die stationäre Flüssigkeit eine geringere Dichte und einen niedrigeren Siedepunkt als die im Flüssigkeitskreislauf der Brennkraftmaschine (1) befindliche aufweist, so dass die Flüssigkeit zuerst verdampft und deren Dampfdruck ein Sieden der umlaufenden Flüssigkeit verhindert, und dass die stationäre Flüssigkeit mit der im abgeschlossenen Kreislauf umlaufenden Flüssigkeit im Druckbehälter durch Berührung der Flüssigkeiten wärmetauschend verbunden ist.
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