Neuere Kühleinrichtungen für Verbrennungsmotoren. Von Dr. F. Georgius in Berlin-Lichterfelde. GEORGIUS: Neuere Kühleinrichtungen für Verbrennungsmotoren. Die Benutzung zweckentsprechender Kühlmittel ist eine Grundbedingung für einen ungestörten Betrieb von Verbrennungsmaschinen. Insbesondere bei schnellaufenden Maschinen und unter diesen vor allem bei Zweitaktmaschinen ist das Augenmerk auf eine zweckmäßige und sicher arbeitende Kühlung zu richten. Es geht u.a. aus dem Jahresbericht der Dampfkessel- und Maschinenrevision der Baupolizeibehörde Hamburg für das Jahr 1913 hervor, daß die bedeutendsten Schäden beim Betriebe von Schiffs-Dieselmaschinen, bestehend in Rissen im Kolben und im Zylinderdeckel und vereinzelt auch in Zylindern, auf mangelhaft arbeitende oder gar völlig fehlende Kühleinrichtungen zurückzuführen sind. Besonders gefahrbringend wegen des Temperaturwechsels und der dadurch hervorgerufenen Materialspannungen ist ein plötzlicher Kühlwasserzufluß nach vorübergehender Unterbrechung durch Verstopfung oder andere Ursachen. Die Kühlung erstreckt sich bei Verbrennungsmaschinen mehr oder weniger auf alle Teile, die einer hohen Erwärmung ausgesetzt sind, wie in erster Linie Zylinder, Kolben, Auspuffventile und die verschiedenen Lager. Als Kühlmittel dient naturgemäß hauptsächlich Wasser. Neuerdings benutzt die Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg jedoch mit Vorliebe Oel zu diesem Zweck. Mit der Oelkühlung hat man u.a. in der holländischen Kriegsmarine bei Motoren der letztgenannten Firma recht gute Erfahrungen gemacht. Das im Kreislauf geführte Oel, das durch Kühlwasser rückgekühlt wird, wird durch eine Pumpe unter einen Druck von 2,5 bis 5 at gesetzt und beispielsweise durch das Hauptlager, wo es gleichzeitig zur Schmierung dient, und von dort durch die durchbohrte Welle und weiter durch die Triebstange und den Kurbelschaft in den Kolben geleitet. Von hier aus gelangt es durch ein abwärtsgeführtes Rohr in die Grundplatte zurück. In folgendem sollen einige neue Kühleinrichtungen von Krupp, der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft, Goudard & Mennesson, Längerer & Reich, der Daimler-Motoren-Gesellschaft sowie von Kreul und Hesselman besprochen werden. Bei einer neuen Einrichtung von Krupp A.-G., Germaniawerft, bei der die Zuführung der Kühlflüssigkeit zu dem Kolben in bekannter Weise durch die hohle Kolbenstange erfolgt, wird die Flüssigkeit durch einen der beiden Kreuzkopfzapfen a1 (Abb. 1) durch den Stutzen E und dann auf dem durch Pfeile angedeuteten Wege durch den anderen Kreuzkopfzapfen a2 in das innere Rohr D der Kolbenstange B eingeleitet. Nachdem die Flüssigkeit den Kolben durchflössen hat, durchströmt sie den zwischen dem Rohr D und der Innenwandung der Kolbenstange befindlichen Ringraum und verläßt den Kolben durch den Stutzen F des zweiten Zapfens a2. Durch diese Führung der Kühlflüssigkeit wird eine zweckmäßige Kühlung beider Kreuzkopfzapfen erreicht. Im Gegensatz zu anderen Kühleinrichtungen gelangt hier das rückkehrende erwärmte Kühlwasser nicht unmittelbar mit der Wandung des zweiten Kreuzkopfzapfens in Berührung, sondern wird aus dem Innern der Kolbenstange durch einen besonderen, den Kreuzkopfzapfen durchsetzenden Stutzen F abgeführt. Textabbildung Bd. 329, S. 454 Abb. 1. Eine beachtenswerte Lösung der Kühlungsfrage bringt auch Kreul. Er macht eine besondere Kühlwasserpumpe dadurch entbehrlich, daß er das Kühlmittel durch eine vor dem Zylinderdeckel angeordnete Pumpe zuführt, welche die durchgehende Kolbenstange als Pumpenkolben hat, wie aus der Abb. 2 zu erkennen ist (vgl. D. p. J. Heft 14). Auf dem Zylinderdeckel f befindet sich die Pumpe a, in der die Kolbenstange b als Pumpenkolben arbeitet. Durch die Druckleitung d wird die Flüssigkeit dem Zylinder e und den Zylinderdeckeln f und g zugeführt. Die Wasserzuleitung zum Kolben und zu den Kreuzkopfschuhen erfolgt durch die Kolbenstange b, die zu diesem Zweck oben mit einem Rückschlagventil k versehen ist. Beim Saughub öffnet sich dieses Ventil. Beim Druckhub wird das Wasser teilweise durch die Leitung d und teilweise durch die Kolbenstange b gedrückt. Es bedarf bei dieser Anordnung also keines besonderen Antriebes für die Kühlwasserpumpe. Die Vorrichtung eignet sich für alle Motoren, bei denen auf den Zylinderdeckeln Platz für die Pumpe vorhanden ist. Textabbildung Bd. 329, S. 454 Abb. 2. Handelt es sich um Motoren, bei denen die Brennstoffeinspritzdüse durch den Zylinderdeckel gelegt ist, so ist es zweckmäßig, den Düsenkanal in dem Deckel noch besonders zu kühlen. Hesselman ordnet daher in diesem Falle um die zur Aufnahme der Brennstoffeinspritzdüse dienende Oeffnung im Deckel herum eine von dem übrigen Wasserraum des Deckels getrennte Wasserkammer an (Abb. 3 und 4). Der Hohlraum des Deckels ist durch eine Wand a in zwei Räume b und c geteilt, die durch Oeffnungen d in Verbindung stehen. Durch die Oeffnung e steht die äußere Kammer mit dem Wassermantel des Zylinders in Verbindung, während das Wasser durch den Kanal f abfließt. Radiale Rippen g im Innenraum sorgen dafür, daß sich das durch die Löcher d einströmende Wasser nicht in peripherischer Richtung durch den Innenraum b bewegt. Das Kühlwasser wird also zunächst mit gezwungen, die Düsenkanalwände zu bespülen. Textabbildung Bd. 329, S. 454 Abb. 3. Textabbildung Bd. 329, S. 454 Abb. 4. Wenn die Kühlflüssigkeit nicht durch die Kolbenstange zugeleitet wird, so benutzt man besondere am Kolben befestigte Tauchrohre, die in einen feststehenden Behälter eintauchen. Um bei dieser Art von Kühlung eine gute Abdichtung des Tauchrohres in der Behälterwandung zu erzielen, wendet die Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft ein auf der ganzen Länge oder auf einem Teile davon ein dem etwa austretenden Kühlmittel entgegenströmendes gasförmiges Druckmittel an. Handelt es sich z.B. um eine Verbrennungsmaschine mit gegenläufigen Kolben, wie in der Abb. 5 dargestellt ist, so erfolgt die Zuführung des Kühlwassers zu dem unteren Kolben durch ein an eine Leitung angeschlossenes festes Rohr d und ein letzteres mit geringem Spiel umgebendes, am Kolben befestigtes Rohr e. Die aus dem Räume zwischen den Rohren d und e leckende Flüssigkeit wird von dem Behälter f aufgefangen, durchmessen obere Wandung das Rohr e mechanisch abgedichtet hindurchgeführt ist. Die Leckflüssigkeit wird durch das Rohr g abgeführt. Die Ableitung des erwärmten Kühlwassers aus dem Kolben geht ähnlich wie die Zuführung durch das Rohr h und Behälter i vor sich. Die oberen, von den Rohren e und h durchdrungenen Enden der Behälter f und i sind mit Kammern j versehen, die durch eine Leitung k mit dem Spülluftbehälter l in Verbindung stehen. Die über Atmosphärenspannung verdichtete Luft gelangt aus dem Behälter l in den Raum j und von hier durch die Rohrdichtung zum kleinen Teil unmittelbar in die Außenluft, zum größeren Teil in die Behälter f und i Bei dem Uebertreten in die Behälter drängt sie die Flüssigkeit in diese zurück, Auf diese Weise kann kein Schmieröl in die Getriebeteile gelangen, und auch die Vermischung der Flüssigkeit mit dem Schmieröl wird vermieden. Die überströmende Luft wird mit der Leckflüssigkeit abgeführt. Bei der Kühleinrichtung für den oberen Zylinder, die im übrigen in der gleichen Weise wie die für den unteren Zylinder ausgebildet ist, ragen das Zuführungsrohr d und das Rückleitungsrohr h in einen und denselben Behälter m hinein. Die Verbindung des Druckräumes j mit dem Behälter l erfolgt durch das Rohr k. Als Dichtungsmittel kann ein Teil der im Arbeitszylinder oder in den Pumpen verdichteten Luft benutzt werden. Der Druck des Dichtungsmittels kann durch ein Ventil p geregelt werden. Da eine Mischung des Kühlwassers mit dem Schmieröl bei dieser Einrichtung nicht zu befürchten ist, so kann das Kühlwasser nach der Abkühlung ohne weiteres wieder verwendet werden. Textabbildung Bd. 329, S. 455 Abb. 5. Ein anderes Mittel der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft, um ein Austreten von Kühlflüssigkeit durch die beweglichen Leitungsverbindungen zu verhüten, besteht darin, daß das Kühlmittel durch den Kolben und die zugehörigen Leitungen nicht hindurchgedrückt, sondern hindurchgesaugt wird. Es herrscht dann in diesen Kühlräumen und Leitungen geringerer als Atmosphärendruck, wodurch ein Austreten der Flüssigkeit verhindert wird. Es kann zu diesem Zweck irgend eine Pumpe benutzt werden, und zwar kann das Druckrohr in den Saugbehälter münden. Textabbildung Bd. 329, S. 455 Abb. 6. Man benutzt u.a. auch Kühler, die aus einem umlaufenden Flüssigkeitsbehälter und aus einem feststehenden Röhrensystem bestehen. Durch Drehung des Behälters wird infolge der Fliehkraft der Flüssigkeit eine Druck- und Saugwirkung an den Mündungen der Zu- und Abflußröhren ausgeübt. Eine neue Ausbildung dieser Art von Kühler von Goudard & Mennesson zeigt Abb. 6. Als Kühler dienen zwei nebeneinander liegende Trommeln a und a1 die auf der gleichen Achse sitzen und durch ein Röhrenbündel a2 miteinander verbunden sind. Ein festes Röhrensystem ist durch die zentrale Oeffnung in der Weise eingeführt, daß eine Flüssigkeitsmenge in die eine Trommel eingeleitet und aus der andern Trommel wieder abgeführt wird. Die Rohrenden b und b1 zur Zu- und Ableitung des Kühlwassers münden frei in die Trommeln, so daß es irgend welcher Abdichtungen nicht bedarf. Bei Drehung der Trommeln, die von der Maschine aus mit ziemlicher Geschwindigkeit angetrieben werden, entsteht ohne weiteres ein Umlauf des Kühlwassers durch die Kühlräume des Motors. Um eine Siphonwirkung, die bei Stillstand des Motors eintreten kann, zu verhindern, ist das Röhrensystem sowohl an der Einströmungs- als auch an der Ausströmungsstelle des Wassers in den Kühlmantel unterbrochen. Die Kühltrommeln werden u.a. aus Aluminium hergestellt. Durch die. Verbindung der beiden Trommeln durch das von der Luft umspülte Röhrensystem a2 wird eine gute Kühlung des Umlaufwassers herbeigeführt. An der Oberfläche des Kühlers werden unter Umständen noch Flügel c angebracht, um die Kühlwirkung der Vorrichtung zu erhöhen. Textabbildung Bd. 329, S. 456 Abb. 7. Textabbildung Bd. 329, S. 456 Abb. 8. Eine möglichst schnelle Rückkühlung des erwärmten Kühlwassers hat auch den Vorteil, daß der Wasservorrat erheblich geringer gehalten werden kann. Dieser Umstand ist besonders von Wert bei Motoren von Verkehrsmitteln. Die Firma Längerer & Reich bringt, um eine intensive Kühlwirkung zu erreichen, das Wasser unmittelbar mit der Kühlluft in Berührung (Abb. 7 und 8). Ein Gehäuse a ist durch Siebe b unterteilt. Die Räume sind mit einer Filtermasse gefüllt. Das zu kühlende Wasser strömt oben vom Motor her durch das Rohr d zu und gelangt in das Zerstäubungsrohr e, welches das Wasser über den ganzen Kühlerquerschnitt verteilt. Im unteren Räume des Kühlers ist ein Luftzerstäuber f eingebaut, dessen obere Fläche in der Querrichtung gewölbt und in der Längsrichtung wellenförmig gestaltet ist, wobei in den Wellenbergen Schlitze h angebracht sind, während sich an der unteren ebenen Fläche i Oeffnungen k befinden. Das durch das Rohr e eintretende Wasser fließt durch die Siebe und die Filtermasse hindurch. Aus dem untern Sammelraum wird es von neuem in den Motor geleitet. In den Luftverteiler f wird durch einen vom Motor angetriebenen Ventilator oder dgl. Luft eingedrückt, die durch die Längsschlitze h gleichmäßig verteilt in den Kühler eintritt und dem abfließenden Wasser entgegengeführt wird, so daß eine innige Berührung zwischen Kühlluft und Wasser erreicht wird. Die Siebe dienen dazu, ein Zusammenhaften der Filtermasse zu verhindern. Eine neue Anordnung der Rückkühlungseinrichtung für das Kühlwasser bei Motorwagen hat die Daimler-Motoren-Gesellschaft getroffen. Die Firma verwendet bei Automobilen zwei Kühler, einen vorderen Hauptkühler und einen am hinteren Ende des Motorkastens sitzenden Hilfskühler. Letzterer liegt höher als der Hauptkühler, so daß die obere Leitung zwischen den beiden Kühlern nach dem Hilfskühler zu ansteigt. Etwa entstehende Wasserdämpfe können sich auf diese Weise nur im Hilfskühler ansammeln. Wenn die Steigung der Verbindungsleitung eine entsprechend hohe ist, so kann selbst bei Befahren von steilen Steigungen eine Dampfansammlung im Hauptkühler nicht eintreten. Die Temperatur des Wassers in den beiden Kühlbehältern ist naturgemäß nicht die gleiche, da die Kühler nach Form, Größe, Lage in bezug auf den Motor und auf die Fahrtrichtung verschieden sind. Ein Temperaturausgleich wird aber dadurch geschaffen, daß beide Kühler an einen gemeinsamen Sammelbehälter angeschlossen sind, in dem sich das Wasser mischt, und aus dem eine Pumpe es wieder zurück zum Motor führt.