Alte Bootsmotoren sind genauso erhaltenswert wie alte Schiffe, dieser Meinung bin ich schon lange. Auf „Hermine“, einer Hallberg Pazifik 28 von 1962, tuckert ein wunderschöner Volvo Penta MD6B, er wurde mal überholt und läuft gut. Der Motor hat wie alle aus seiner Zeit eine Seewasserkühlung, ein einfaches und zuverlässiges System. Das ist aber auch der Grund, warum schon viele alte Motoren dieser Bauart gestoben sind: Entweder sie verkalken und überhitzen immer mehr, und der Eigner weiß sich nicht anders zu helfen als raus damit und einen neuen modernen Motor einzubauen. Oder sie korrodieren durch und dann gibt es keine Hilfe mehr.
Gegen das Verkalken kann man natürlich etwas tun und man sollte es auch von Zeit zu Zeit durchführen. Dazu es gibt einschlägige Handlungsanweisungen im allwissenden Internet. Aber Vorsicht: Kalklöser lösen auch Eisen und viel schlimmer noch, sie entfernen den vor Rost schützenden Kalkmantel in den Kühlkanälen des Zylinderkopfes und Motorblocks. Ein Dilemma.
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Seit Jahren denke ich über einen Umbau auf 2-Kreiskühlung nach, um endlich der zerstörerischen Wirkung des Seewassers ein Ende zu setzen. Als dann der Volvo Penta Motor eines Freundes durchkorrodiert war, stand der Entschluss fest.
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Im Prinzip ist es ja ganz einfach: Das Seewasser wird durch frostsichere sowie korrosionshemmende Kühlflüssigkeit ersetzt und durch einen Wärmetauscher gejagt. Die Impellerpumpe und der Thermostat bleiben so wie sie sind, man muss nur die Schläuche am Ein- bzw. Ausgang der Kühlung des Motors mit dem Wärmetauscher verbinden, so dass ein Kreislauf entsteht, und noch ein Ausgleichsgefäß spendieren. Fertig. Damit der Wärmetauscher seine Wärme aber auch los wird, muss man den 2. Kreislauf hinzufügen, der dann wieder mit Seewasser arbeitet, also an das bisherige Seewasserventil angeschlossen wird, eine eigene Pumpe bekommt und in den Auspuff entwässert. Damit beginnt die eigentliche Bastelei.
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Im allwissenden Internet findet man eine Menge Informationen dazu, u. a. gibt es einen Umbausatz für ca. 850 € zu kaufen, mit Wärmetauscher, Schläuchen, Schellen und einer Pumpe für den 2. Kreislauf. Die Pumpe ist aber nicht mechanisch an den Motor gekoppelt, wie das bei Motoren mit 2-Kreissystem ab Werk der Fall ist, sondern elektrisch. Das ist nicht sonderlich betriebssicher, es hängt von Schaltern und Kabeln ab, ob die Pumpe läuft und auch wieder stoppt. Kritisch ist vor allem, wenn die Pumpe läuft und der Motor dabei nicht ordnungsgemäß arbeitet, etwa bei Startschwierigkeiten, denn dann flutet das Seewasser den Auspuff und den Brennraum. Es kann zum Wasserschlag beim nächsten Motorstart kommen und damit zum Exitus.
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Neue Unsicherheiten wollte ich nicht haben, also habe ich nach einer Lösung gesucht, eine Impellerpumpe mechanisch an den Motor zu koppeln. Das geht am einfachsten mit einem Keilriemen, setzt aber eine zusätzliche Keilriemenscheibe an der Schwungmasse und eine ordentliche Befestigungsmöglichkeit der Pumpe am Motor voraus. Ganz einfach wäre es, die Pumpe vor die Lichtmaschine zu setzen und über einen Mitnehmer anzutreiben. Das hat aber einen Haken: Impellerpumpen mögen in der Regel nicht mehr als 2.000 U/min, und bei den typischen Verhältnissen bringen es Lichtmaschinen auf das Doppelte.
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Ich habe mich zu folgendem Weg entschlossen: Viele ältere Motoren kann man mit einer Kurbel starten, wenn mal die Batterie oder der Anlasser versagt. Eine wundervolle Einrichtung, die leider mit den dazugehörigen Dekompressionshebeln inzwischen wegrationalisiert wurde. Die Andrehkurbel wird auf eine herausgeführte Welle gesetzt, bei meinem Motor ist dies die Nockenwelle. Sie dreht mit halber Drehzahl, also ausreichend langsam für eine Impellerpumpe. Die Welle trägt einen Stift für die Andrehkurbel und ist mit einem Rohrstutzen geschützt. Das ist ideal für Antrieb und Befestigung der Impellerpumpe des künftigen Seewasserkreislaufs. Ich brauchte nur die Schrauben am Flansch des Rohrstutzens durch Stehbolzen und Distanzmuttern ersetzen (siehe Bild links), um eine Platte als Träger der Impellerpumpe montieren zu können (siehe Bild rechts). Die Platte habe ich aus kräftigem Bronzeblech angefertigt. Der Mitnehmer ist ein Stück VA-Rohr mit Schlitzen für den Stift in der Nockenwelle und einer M5 Schaftschraube als Mitnehmer für die Pumpenwelle. Die Impellerpumpe selbst stammt aus dem oben erwähnten durchkorrodierten Volvo Penta Motor…
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Der Wärmetauscher ist so eine Sache für sich. Zunächst muss man die erforderliche Wärmeleistung bestimmen. Der Volvo Penta MD6B hat eine Leistung von 10 PS. Das ist die mechanische Leistung entsprechend 7,35 KW. Gehen wir von einem Wirkungsgrad für ältere Dieselmotoren von 35 % aus, so ergeben die fehlenden 65 % eine Verlustleistung von 13,65 KW, die sich in ca. 6,5 KW Kühlmittelwärme und ca. 7,15 KW Abgas- und Strahlungswärme aufteilen. Diese Verhältnisse lassen sich auf andere kleine Bootsmotoren übertragen.
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Es muss also ca. 6,5 KW Kühlmittelwärme über den Wärmetauscher an den 2. Kreis, den Seewasserkreislauf, abgegeben werden. Zur Bestimmung der Größe des Wärmetauschers könnte man es sich ganz einfach machen und einen mit der entsprechenden Leistung nehmen, am besten einen Röhrenwärmetauscher, Plattenwärmetauscher setzen sich zu leicht zu. Wie man im Bild erkennt, habe ich mich für einen Poolwärmetauscher entschieden, die sind für Swimmingpools im Garten gedacht und werden an den Heizkreislauf der Villa angeschlossen. Es sind Röhrenwärmetauscher, sie sind preiswert und aus Edelstahl. Die untere Größenklasse fängt bei 40 KW an. Das hört sich nach viel an, aber leider hängt die abgeführte Leistung, also der Wärmefluss, von der Temperaturdifferenz und der Durchlaufgeschwindigkeit des Mediums ab. Die Temperaturdifferenz für unsere 2-Kreis Kühlung ergibt sich aus der Kühlmitteltemperatur entsprechend der Thermostatöffnungstemperatur, üblicherweise 70 oC, und der maximalen Seewassertemperatur im Sommer von 25 oC, das sind dann 45 oC Temperaturdifferenz. Die angegebenen 40 KW bei einem Poolwärmetauscher beziehen sich aber auf eine Temperaturdifferenz von 90 oC, also sinkt für unseren Fall die Leistung schon einmal auf 20 KW. Weiter geht es mit der Umlaufgeschwindigkeit des Kühlmittels. Eine Impellerpumpe für unsere kleinen Bootsmotoren fördert 600 bis 1.000 Liter in der Stunde, die Leistung des Poolwärmetauschers bezieht sich aber auf eine Pumpleistung von 2.000 Litern in der Stunde, also reduzieren sich die oben ermittelten 20 KW nochmals um Faktor 2 auf nunmehr 10 KW. Damit kann man getrost leben, auch unter Volllast und im Hochsommer auf der Schlei. Man kann das Ganze auch noch etwas genauer über die Austauschfläche der Röhren berechnen, das kommt für den von mir gewählten 40 KW Wärmetauscher der Firma VidaXL dann auch ganz gut hin.
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Störend sind die großen Anschlüsse von Poolwärmetauschern mit ¾“ primär und 1 ½“ sekundär, ich habe entsprechende Reduzierstücke auf ½“ verwendet. Der Wärmetauscher wird im Gegenstrom betrieben.
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Was jetzt noch fehlt ist der Ausgleichsbehälter für den Motorkühlkreislauf. Er wird so hoch wie möglich über dem Motor angebracht, bei mir in einer Backskiste. Ich habe eine 1-Liter Weithalsflasche aus Kunststoff genommen, die man im Handel (Laborbedarf) bekommt. Der Ausgleichsbehälter wird in den Schlauch eingebaut, der vom Wärmetauscher zum Motor zurückführt, und zwar so, dass das Kühlwasser oben in den Behälter hineinpullert und unten am Boden wieder hinaus. Der Behälter bleibt etwa zur Hälfte gefüllt. Wenn der Motor läuft, kann man das Kühlwasser fließen sehen und damit kontrollieren. Es lässt sich sogar die Temperatur des zum Motor zurückfliesenden Kühlwassers abschätzen durch bloßes Anfassen des Ausgleichsbehälters.
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Der neue 2-Kreis Kühlkreislauf funktioniert sehr gut. Der Motor wird gleichmäßiger warm, es besteht ein geringeres Temperaturgefälle zwischen Eingang und Ausgang am Motor. Das liegt daran, dass das Kühlwasser des inneren Kreislaufes nicht vollständig auf Seewassertemperatur heruntergekühlt wird, da ja immer eine Temperaturdifferenz zur Wärmeübertragung übrig bleibt. Am meisten gefällt mir, dass an der eigentlichen Motorkühlung nichts verändert wird, auch der Thermostat bleibt wie er ist. In den einschlägigen Foren wird darüber diskutiert, den Thermostat gegen einen mit Öffnungstemperatur von 90 oC zu tauschen. Das halte ich bei 2-Kreis Nachrüstungen für falsch. Wenn man ein offenes, druckloses Kühlsystem erhalten will, was ratsam ist, dann sollte die Öffnungstemperatur bei 70 oC bleiben. Oder anders betrachtet: Wem die Temperaturdifferenz zum Seewasser für eine ausreichende Kühlleistung nicht reicht, der sollte lieber den Wärmetauscher größer dimensionieren.
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Die Prozedur des Winterfestmachens des Motors ist jetzt viel einfacher. Der Seewasserkreislauf wird nur entleert und mit Süßwasser gespült. Sehr übersichtlich. Das Gepansche mit Frostschutzmittel, Warmlaufenlassen des Motors an Land (wobei er selten richtig warm wird…), das angstgetriebene Ausbauen des Thermostaten und Wiedereinbauen im Frühjahr liegen jetzt hinter mir. Alles scheint gelungen, sogar die Option des Ankurbelns steht noch zur Verfügung. Man braucht nur zwei Schrauben zu lösen und kann die Platte mit der Impellerpumpe zur Seite ziehen.
