Kurzanleitung Seite 05b
Dieser Beitrag thematisiert die Flüssigkeitskühlung des ZIS-110:
Druck, Temperatur, Sicherheitsventile, Kühlmittel
ZIS-110 Wasserkühler
Automobile Thermodynamik in der Sowjetunion
Das Staatsgebiet der UdSSR erstreckte sich über elf Zeitzonen und umschloß so gewaltige Gebirgsketten wie den asiatischen Tienschan oder den Pamir mit Bergformationen höher als 7.000 Meter. Dort oben ist die Luft dünn und der Luftdruck und damit auch der Siedepunkt des Kühlwassers deutlich niedriger als in Höhe des Meeresspiegels. In motorisierten Fahrzeugen, die den Ak-Baital-Pass (4.655 m) in Tadschikistan überqueren wollen, kocht der Kühler bereits bei 84°C.
ZIS-110 im Kaukasus,
unweit von Kislowodsk
Mit Volldampf in die Freiheit
Flüssigkeitsgekühlten Motoren, die durch die Bergauffahrt ohnehin schon thermisch belastet sind, droht dort die Überhitzung. An den Hotspots, meist die Zylinderstege und Auslaßventile, ändert das Wasser nach Überschreiten des Siedepunkts den Aggregatzustand und dehnt sich aus, da das Volumen von Dampf etwa 1.700 mal größer ist als das von Wasser. Es entstehen Dampfblasen, die die Flüssigkeit verdrängen. Dampf kann jedoch die Wärme nicht abtransportieren. Daher steigt die Temperatur weiter und der Motor gerät in einen sich selbst verstärkenden Kreislauf. Der Zeiger des Thermometers wandert weit nach rechts, solange, bis sich der Druck seinen Weg in die Freiheit sucht und zischend aus dem Deckelventil entweicht. Irgendwann gibt die schwächste Stelle nach: erst ein Schlauch und, wenn es schlimm kommt, am Ende die Kopfdichtung.
Temperatursensor im Motorblock
Die Lösung klingt paradox: der Druck muß hoch! Höherer Druck läßt den Siedepunkt des Kühlwassers steigen. Das Wasser kocht später, kühlt also länger.
Die ersten Kühlsysteme, die sich kontrollierten Überdruck zu nutze machten, kamen in den späten 1930er Jahren auf. Pionierarbeit leisteten hier vor allem amerikanische Hersteller, die Über- und Unterdruckventile in die Kühlerdeckel einbauten.
Über- und Unterdruckventil im Kühlerdeckel
Während die zuvor üblichen, mechanischen Schraubverschlüsse lediglich das Herausschwappen des Wassers verhinderten, hielten die Ventile im Deckel einen leichten Überdruck im System, so daß der Zeiger im Kühlthermometer länger im Normalbereich verweilen konnte.
In solch einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert das Kühlwasser im Fahrmotor des ZIS‑110, allerdings mit deutlich geringerem Betriebsüberdruck, als heute üblich. Der Kühlerdeckel dichtet hermetisch und gleicht Druckspitzen durch Überdruck- und Unterdruckventil aus. Ein Thermostat im Zylinderkopf regelt den Wasserkreislauf.
Im oberen Wasserkasten ist eine thermostatische Jalousiesteuerung installiert, die nicht vom Kühlwasser angeströmt wird. Der Wagen hat also zwei Thermostate, eines, das den Kühlwasserkreislauf steuert und ein zweites, welches davon unabhängig die Kühlerlamellen automatisch und unabhängig vom anderen Thermostat bewegt.
Aufgrund von Fertigungstoleranzen und Alterungseffekten der Thermostate läßt sich deren Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkt nicht auf den Grad genau bestimmen.
Die thermostatische Jalousiesteuerung im oberen Wasserkasten.
Die Kühlerlamellen eines warm abgestellten ZIS-110 schließen sich nach einiger Zeit von alleine. Der Chauffeur kann an der Kühlerjalousie ablesen, ob sich der Motor noch im aufgewärmten Zustand befindet.
Dieser Thermostat wird nicht vom Kühlwasser angeströmt.
Das Originalprodukt wurde vom US-amerikanischen Unternehmen Fulton Co. in Knoxville, Tennessee, entwickelt und vertrieben.
Ein Sylphon betätigte den Mechanismus in der Kühlermaske des Packard One-Eigthy.
Staatsflagge und Alkoholfahne
Im Sommer wird das System mit sauberem Wasser betrieben, das spätestens alle 10.000 km gewechselt werden muß, da die Gußblöcke Rostpartikel abgeben und sich der Wasserkalk absetzt. Das Handbuch warnt vor dem Einsatz von Salzlösungen im Winter, die den Rostprozeß verstärken, und auch Kerosin ist zu aggressiv, da es die Dichtungen angreift. Statt dessen sollten Ethylenglykol oder ein Spiritus‑Glycerin‑Gemisch verwendet werden. Der Spiritusanteil verdampfte jedoch bereits lange bevor das Wasser zu sieden begann und verließ aufgrund seiner Volumenvergrößerung das System durch das Deckelventil. Die erhoffte Schutzwirkung verpuffte und hüllte den Wagen in einen Alkoholnebel. Vermutlich hat man den Spiritus im Kühler als Notlösung alle paar Tage nachgefüllt. Eine dauerhafte Erhöhung des Frostschutzes durch Zugabe von Spiritus wird nur in kalten Flüssigkeiten wie dem Scheibenwaschwasser erreicht, da sich Spiritus bereits bei Raumtemperatur zu verflüchtigen beginnt.
Abschließend noch der Hinweis auf einen ganz besonderen ZIS, von dem neben Originalfotografien auch Filmaufnahmen in der Redaktion aufbewahrt werden. Freuen Sie sich auf die Darstellung eines ZIS-115, bei dem der Kühlkreislauf für den Einstz in heißen Gegenden modifiziert wurde.
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Ethylenglycol; Details siehe Kurzanleitung Seite 00- 02
Glycerin; Details siehe Kurzanleitung Seite 00- 02
QUELLENNACHWEIS
Abbildung 1 - © Guscha.de
Abbildung 2 - Kurzanleitung des ZIS-110, herausgegeben vom Volkskommissariat für mittleren Maschinenbau der UdSSR, Moskau 1945;
deutsche und englische Übersetzung: © Guscha.deAbbildung 3 - Autoforum.cz
Abbildung 4 - © Guscha.de
Abbildung 5 - Packard Service Manual 1955-1956
Abbildung 6, 7 - Drive.ru
Abbildung 8 - PackardInfo.com
Abbildung 9 - Prospekt der Fulton Comp., veröffentlicht auf Wikipedia
Tabelle 1: © Guscha.de
