Ueber die Kühlung von Gas- und Erdölmaschinen. Mit Abbildungen. Ueber die Kühlung von Gas- und Erdölmaschinen. Die Nothwendigkeit einer Kühlung des Arbeitscylinders von Gas- und Erdölmaschinen ergibt sich aus den hohen Temperaturen, welche in Folge der Verbrennung des Explosionsgemenges im Arbeitscylinder entstehen und deren Beseitigung erforderlich ist, um die laufenden Maschinentheile schmieren zu können und Vorzündungen zu verhindern. So lange es nicht gelungen ist, diese hohen Temperaturen zu vermeiden, wird die Anwendung einer Kühlung für den Arbeitscylinder ein noth wendiges Uebel sein. Die Bestrebungen, die hohen Temperaturen im Arbeitscylinder auszugleichen, laufen darauf hinaus, entweder eine verlangsamte Verbrennung zu bewirken, oder die Explosion ausserhalb des Arbeitscylinders stattfinden zu lassen, so dass die in den Arbeitscylinder eintretenden Gase hier nur durch Expansion wirken. Auch die Versuche, die Wärme im Cylinder zur selbsthätigen Entzündung der Ladung zu benutzen, so dass eine besondere Zündvorrichtung fortfällt, erstreben den Nebenzweck einer geringeren Erhitzung des Cylinders. Im Allgemeinen läuft die Aufgabe für die Kühlung von Motoren darauf aus, die Wärme des Cylinders so zu halten, dass die Schmierstoffe nicht verdampfen. Bei Verwendung von Wasser als Kühlmittel ist die obere Grenze gegeben, wenn das Wasser mit einer Wärme von 70° C. aus dem Mantel des Cylinders abläuft. Das gebräuchlichste und einfachste Kühlmittel ist das Wasser, welches in einem Mantel um den Cylinder herumgeleitet wird, indem es unten eintritt und oben den Kühlmantel verlässt. Bei Vorhandensein einer Druckwasserleitung wird gewöhnlich die Kühlung mit durchfliessendem Wasser benutzt; soll der Motor aber unabhängig von einer Wasserleitung sein, so wird eine Kühlung mit umlaufendem Wasser benutzt. In letzterem Falle wird an einem kühlen Ort ein genügend grosser Behälter aufgestellt, aus welchem das Wasser in den Kühlmantel läuft, um sodann warm wieder in den Behälter zurückzukehren und hier wieder abzukühlen. Um die Abkühlung zu beschleunigen und die Abmessung des Behälters thunlichst klein zu halten, ist auch mit grossem Erfolg die Einschaltung von Rippenkörpern in das Ableitungsrohr vom Cylinder zum Behälter vorgenommen worden. Vortreffliche Regeln für die Anlage und Berechnung der Kühlung mit umlaufendem Wasser findet der Leser in dem Werk von Lieckfeld: Der Gasmotor. In Folgendem seien die Vorschläge zusammengestellt, welche zum Ersatz oder zur Verbesserung, Erleichterung und Verbilligung der Wasserkühlung in letzter Zeit bekannt geworden sind. Diese Vorschläge bezwecken sowohl die Abkühlung des Motors durch Ableitung der Wärme nach aussen, als auch durch innere Kühlung des Arbeitscylinders mittels Einspritzung von Wasser, Dampf u.s.w. Wohl der älteste Vorschlag zum Ersatz des Wassers zur äusseren Kühlung ging von Daimler in Cannstatt aus (* D. R. P. Nr. 28243). Daimler benutzt Luft zur Abkühlung des Cylinders in der Weise, dass ein Mantel um Arbeitscylinder und Schwungradkranz gelegt wird. Bei Umlauf des Schwungrades saugt der Kranz mit Hilfe besonderer Ansätze Luft an und treibt dieselbe durch den Mantel am Cylinder. Diese Art der Kühlung soll sich recht gut bewährt und weiter gehende Anwendung gefunden haben. Bei Fahrrädern mit Motorenbetrieb ist diese Art der Kühlung dahin vereinfacht, dass der beim Fahren entstehende natürliche Luftzug um den Cylinder geleitet wird. Eine Ausbildung desselben Gedankens behandelt die Patentschrift Nr. 67264 (Czermak, Barany und Hauer in Wien). Der Kurbelraum der Maschine ist ummantelt. In diesen Mantel mündet das vordere offene Cylinderende, so dass der Arbeitskolben bei seinem Hin- und Hergange durch geeignete, mit dem Mantel des Arbeitscylinders verbundene Löcher Luft einsaugt und ausbläst, also um den Cylinder und in demselben einen Luftstrom erzeugt, welcher kräftig kühlend wirkt. Bei einer Vorrichtung, welche von Klein und Tscheschner in Wien (* D. R. P. Nr. 66973) vorgeschlagen wird, saugen die auspuffenden Gase einen Luftstrom durch den Cylindermantel. Um den Cylinder nicht nur zu kühlen, sondern die hier abgenommene Wärme auch wieder nutzbar zu machen, wird die zur Bildung der Ladung erforderliche Luft um den Cylinder geführt, so dass sie zwecks besserer Verbrennung des Gemisches vorgewärmt wird. Solche Einrichtungen werden in den Patenten Nr. 3068, 18654 und 59882 behandelt. Der ebenfalls naheliegende Gedanke, das Kühlmittel für den Cylinder zum Motorenbetrieb nutzbar zu machen, ist in der Patentschrift Nr. 53914 zum Ausdruck gekommen. In diesem Falle wird das zum Betriebe der Maschine benutzte Erdöl um den Cylinder geleitet. Als fernere Vorschläge zur äusseren Kühlung des Cylinders haben wir noch folgende zu verzeichnen. Daimler (* D. R. P. Nr. 43554) benutzt die Stosskraft der Auspuffgase, um einen günstigen Umlauf des Kühlwassers bei Vorhandensein einer Kühlung mit umlaufendem Wasser zu veranlassen. Bei Schiffsmaschinen desselben Constructeurs wird, in ähnlicher Weise wie bei Torpedobooten zur Berieselung des Oberflächencondensators, ein Wasserstrom um den Cylinder geleitet. Capitaine in Berlin (* D. R. P. Nr. 45129 und 46714) will den Cylinder im Laufraum des Kolbens ständig durch einen Mantel kühlen, aber den Explosionsraum auch dann, wenn derselbe zu warm wird. Zu diesem Behufe ist eine Vorrichtung vorgesehen, welche eine Eröffnung einer Wasserbrause zur Berieselung des Cylinderkopfes bewirkt und in Thätigkeit tritt, wenn der Druck im Cylinder zu hoch steigt oder der Cylinderkopf zu warm wird. Brünler in Eutritzsch (* D. R. P. Nr. 67378) umkleidet die Cylinder umlaufender Maschinen mit Drahtgaze. Gegen diese wird Wasser geleitet, welches beim Umlauf der Cylinder verdunstet. Zur Kühlung des warm gewordenen Kühlwassers einer Kühlvorrichtung mit umlaufendem Wasser benutzt H. Grundig in Berlin (* D. R. P. Nr. 70736) das in Fig. 1 dargestellte Kühlgefäss. Dasselbe ist in seinem oberen Theil doppelwandig und in seinem Untertheil als Sammelbehälter ausgebildet. Das zu kühlende, von der Maschine kommende Wasser tritt durch Stutzen a in das Gefäss ein, um hierauf seinen Umlauf zwischen den Wandungen herab, durch Rohr b hinauf und durch Kühlschlange c wieder herab nach dem Sammelbehälter zu nehmen. Die Abkühlung des Wasserspiegels im Sammelbehälter E, der inneren Wandung des Gefässes und der Kühlschlange erfolgt durch einen durch die Oeffnungen d eintretenden Luftstrom, welchem dadurch eine grössere Geschwindigkeit ertheilt wird, dass die im oberen Theil des Kühlgefässes durch Stutzen e eingeführten Abgase absaugend auf die im Inneren des Gefässes befindliche Luft wirken. Dadurch, dass dieser Luftstrom entgegengesetzt der Richtung des Wassers läuft, wird eine vollständige Kühlung desselben erzielt. Durch Stutzen f wird das gekühlte Wasser der Maschine wieder zugeführt. Textabbildung Bd. 290, S. 205Fig. 1.Grundig's Kühlung. Die Patentschrift von W. Maybach in Cannstatt (* D. R. P. Nr. 70260) behandelt ein Verfahren zum Umlauf und zur Kühlung des Kühlwassers bei Kraftmaschinen und Compressoren, sowie zur Zuführung und zum Umlauf von Kühlwasser bei Schiffsmaschinen. Das Verfahren besteht im Wesentlichen in der Einführung des zu kühlenden und in Umlauf zu bringenden Wassers in eine centrifugenartige, gegebenenfalls als Schwungrad ausgebildete, sich drehende Scheibe der Kraftmaschine oder des Compressors, und in der Entziehung seiner Wärme durch den von der Scheibe erzeugten Wind theils unmittelbar durch Verdunsten und Verdampfen, theils mittelbar durch die Flächen der Scheibe selbst, und in dem Wiederauffangen des Wassers durch ein Fangrohr, sowie in der Ausnutzung der dem Wasser durch die Umdrehung gegebenen Geschwindigkeit zum Hochdrücken desselben zwecks Umlaufs und energischer Kühlung des Wassers bei einfachster Einrichtung und kleinster Oberfläche. Weitere Einrichtungen bestehen in dem schifförmigen Ausläufer des Fangrohres zwecks Vermeidung des Spritzens beim Auffangen des Wassers, und endlich in der Abschälung der auf dem Wasserring sich bildenden heissen Luft- oder Dampfschicht durch eine oder mehrere, nahe bis auf die Wasseroberfläche reichende Schaufeln oder Fangröhren zwecks Verstärkung der Kühlung. Fig. 2 und 3 zeigen den Grundgedanken der Einrichtung; A ist die centrifugenartig ausgebildete Scheibe, B das Rohr zur Einführung des Wassers, C das Auffangrohr. Wird die Scheibe A nach der Pfeilrichtung in Umlauf versetzt und durch Rohr B Wasser eingeführt, so nimmt dieses fast sofort die Geschwindigkeit des Ringes A an; das Wasser kann dann neben der Einströmung oder an einer anderen Stelle des Umfanges durch das Fangrohr C aufgefangen werden, und wird je nach der erhaltenen Geschwindigkeit mehr oder minder im Rohr c aufsteigen. Fig. 4 und 5 stellen eine Gas- oder Erdölkraftmaschine dar, bei welcher das eben Beschriebene angewendet ist. A ist die centrifugen artige und hier als Schwungrad ausgebildete Scheibe, B das Einlaufrohr, C das Auffang- und c das Steigrohr, durch welches das Wasser nach Ingangsetzung der Kraftmaschine unter Druck nach dem Mantelraum des Cylinders E geleitet wird; dort nimmt es Wärme auf, geht durch Rohr e in den Behälter F und von dort durch Rohr B wieder zur Scheibe A zurück. Der von letzterer erzeugte Wind entzieht dem Wasser die aufgenommene Wärme theils unmittelbar in Dunst- oder Dampfform, theils mittelbar durch Abkühlung der vom Wasser erwärmten Scheibe, so dass es abgekühlt bei weiterem Kreislauf in der angeführten Weise Verwendung findet. Textabbildung Bd. 290, S. 205Maybach's Kühlung. Vor dem Abstellen der Kraftmaschine wird die Leitung vom Behälter F nach der Scheibe A durch den Hahn H geschlossen, so dass kein Wasser mehr nachfliessen kann und die Scheibe nach wenigen Umdrehungen entleert sein wird, die Maschine somit ohne Wasserverlust abgestellt werden kann. Bei den Schiffsmaschinen tritt an Stelle des Behälters F der eben beschriebenen Einrichtung das Aussenwasser. Nach Ingangsetzung der Maschine H tritt das Wasser in die Scheibe, wird hier in Umdrehung versetzt, aufgefangen und nach dem Mantelraum des Cylinders und von da ins Aussenwasser zurückgeleitet; eine Abkühlung und Wiederverwendung des Wassers ist wegen der zur Verfügung stehenden grossen Menge von Kühlwasser nicht nöthig, weshalb hier die Schwungscheibe lediglich zur Erreichung des Wasserumlaufes Verwendung findet. Fig. 6 zeigt den am Fangrohr C in der Drehrichtung der Scheibe angebrachten schifförmigen Ausläufer i, welcher dazu dient, beim Auffangen des Wassers das Spritzen hinter dem Rohr zu vermeiden. Eine Verstärkung der Kühlung des Wassers wird erreicht, wenn durch eine oder mehrere Schaufeln oder Röhren die auf der Wasseroberfläche sich bildende heisse Luft- oder Dampfschicht abgeschält bezieh. abgefangen und eventuell durch Rohrleitung fortgeleitet wird. Als weiterer Vorschlag zur Ableitung der Wärme nach aussen ist die Verwendung von Rippen an dem Cylinder zu erwähnen. Der Vorschlag ging von Bisschop aus und hat sich bei dessen kleinen Maschinen auch recht gut bewährt; bei grösseren Maschinen sind die Rippen aber nicht im Stande, hinreichende Ableitung zu verschaffen. Die Patentschriften Nr. 21411 und 30573 zeigen ebenfalls Kühlrippen für den Cylinder. Zum Schluss sei hier noch auf Patentschrift Nr. 7156 (Winderlich in Berlin) verwiesen, in welcher eine Abstellvorrichtung für Gasmaschinen behandelt ist für den Fall, dass das Kühlwasser durch irgend einen Zufall ausbleiben sollte. Auch der Patentschrift Nr. 51918 (Brokk in Berlin) sei gedacht. Dieselbe beschreibt eine Vorrichtung, welche die Beobachtung des Kühlwasserdurchflusses gestattet. Die innere Kühlung der Gas- und Erdölmaschinen erfolgt durch Einspritzung von Wasser, Dampf oder durch Einsaugen und Ausblasen von Luft. Diese innere Kühlung kann kaum jemals so weit getrieben werden, dass eine äussere Kühlung dadurch überflüssig würde. Im Wesentlichen wirkt die innere Einspritzung nur directer auf die Zulassventile, löscht auch etwaige Funken, so dass vorzeitige Zündungen sicherer vermieden werden, als durch äussere Kühlung allein. Der erste Vorschlag zur Innenkühlung trat bei den Sechstaktmaschinen hervor, bei denen nach jedem Auspuff in einem Takt Luft eingesaugt und dann in einem zweiten Takt wieder ausgestossen wird. Hiermit soll nicht nur gekühlt werden, sondern der Cylinder auch von allen Rückständen ausgefegt werden, um dann im Cylinder ein stets gleiches Ladungsgemisch zu haben. Die Einspritzung von Wasser in den Cylinder hat neben dem Zweck der Abkühlung in Folge der Verdampfung des Wassers auch den Nebenzweck einer Kraftwirkung des erzeugten Dampfes und vielleicht auch noch den Zweck der Schmierung von Kolben und Cylinder durch den Dampf. Nach den Nash'schen Patenten Nr. 30953 und 31785 wird Wasser in das Gemenge gespritzt, entweder beim Ansaugen oder beim Verdichten des letzteren; am besten dürfte die Einspritzung beim Verdichtungshube sein. Drautz (* D. R. P. Nr. 50771) führt die Wassereinspritzung am Schluss des Arbeitshubes herbei. Der erzeugte Dampf wird sammt den Abgasen dann auf die andere Kolbenseite übergeführt, um den Rückhub zu bewirken. Seitens der Dentzer Gasmotorenfabrik (* D. R. P. Nr. 53132) wird namentlich für sehr grosse Maschinen eine Einspritzung von Wasser oder auch von Dampf während des Auspuffspiels bewirkt. In diesem Fall hat die Einspritzung den Zweck, die Auspuffgase abzukühlen. Mg.