DE2437502C3 - Ausgleichsbehälter für Kühlflüssigkeit einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ausgleichsbehäl- ;er für Kühlflüssigkeit, der auf seiner Zuströmseite durch wenigstens zwei Entlüftungsleitungen und auf

ίο seiner Abströmseite durch eine Nebenstromrücklaufleitung an einen sowohl den Kühlflüssigkeitseintritt als auch den Kühlflüssigkeitsaustritt eines Kühlfiüssigkeitsmantels einer Brennkraftmaschine mit einem Wärmetauscher für die Wärmeabgabe der Kühlflüssigkeit verbindenden Hauptkreislauf für Kühlwasser so angeschlossen ist, daß die eine Entlüftungsleitung als Maschinenbetriebsentlüftungsleitung ständig mit dem Kühlwasseraustritt, die andere Entlüftungsleitung mit dem Wärmetauscher und die Nebenstromrücklaufleitung ständig mit dem Kühlwassereintritt verbunden sind, und bei dem eine im wesentlichen senkrecht stehende innere Trennwand eine Unterteilung in eine Vorkammer und in eine Absaugkammer bildet, die Entlüftungsleitungen in die Vorkammer und die Nebenstromrücklaufleitung in die Absaugkammer mun dei. und die Trennwand sowohl eine am Behälterboden liegende, die Nebenstrom Menge ganz oder zum überwiegenden Teil führende direkte Nebenstrom-Verbindung zwischen Vorkammer und Absaugkammer als aucii eine an der Behälterdeckwand liegende Entluitungsverbindung zwischen Vorkammer und Absuugkammer aufweist.

Ein bekannter Ausgleichsbehälter anderer Art mit nur einer Abscheidekammer (DT-AS 20 58 995) zeichnet sich dadurch aus. dall .iiu h bei geschlossenem Thermostatventil — d. h. wenn der Wärmetauscher von der Maschinenbetriebsentlüfungsleitung abgeschaltet ist — sowohl die Betriebsentlüftung als auch die Einfüllenilüftung des Wärmetauschers über den Ausgleichsbehälter mittels der an den Wärmetauscher angeschlossenen Entlüftungsleitung sichergestellt sind.

Ein Ausgleichsbehälter der eingangs genannten Art entspricht einem betriebsinterncn Stand der Technik. Bei diesem ist es vorteilhaft, daß die Nebenstrom-Menge ganz oder zum überwiegenden Teil über die direkte, in Nähe des Behälterbodens liegende Nebenstrom-Verbindung fließt. Auf diese Weise kann der Behälter relativ flach bauen und mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit in der Nebenstrom-Verbindung arbeiten, wodurch Vorkammer und Absaugkammer gleichermaßen an der Entlüftungsfunktion beteiligt sind und damit die Gefahr vermieden ist, daß bei dem ermöglichten niedrigen Flüssigkeitsstand im Ausgleichsbehälter Luft über die Nebenstromrücklaufleitung angesaugt und in den Kühlmantel der Brennkraftmaschine gedruckt wird. Bekannt ist ein Ausgleichsbehälter anderer Art (US-PS 35 76 181, Fig. 3), der sich von dem Ausgleichsbehälter der die Erfindung betreffenden Art grundsätzlich dadurch unterscheidet, daß die gesamte Nebenstrom-Menge über die als Steigrohr ausgebildete Entlüftungsverbindung geleitet ist. Bei dem bekannten Ausgleichsbehälter liegt die obere Abschlußwand der gegenüber dem Behälter-Gesamtvolumen sehr kleinen Vorkammer in Nähe des Behälterbodens, und das untere Ende des Steigrohres ist in eine öffnung der Abschlußwand eingesetzt. Das obere Ende des Steigrohres mündet in nur geringfügigem Abstand zur Behälterdeckwand in die gegenüber dem Behälter-Ge-

samtvolumen sehr große Absaugkammer. Auf diese Weise arbeitet der bekannte Ausgleichsbehälter mit einer infolge Geschwindigkeitsverlangsamung durch hohe Volumendifferenz seiner Kammern erreichten stehenden Flüssigkeitssäule in der Absaugkammer, während die kleine Vorkammer an tier Abscheidefunktion des Behälters im wesentlichen unbeteiligt ist. Die zum Erzielen einer stehenden Wassersäule erforderliche beträchtliche Bauhöhe des Ausgleichsgefäßes ist bei modernen Fahrzeugen in kompakter Bauweise jedoch oftmals nicht zu verwirklichen. Beim bekannten Ausgleichsbehälter wird das gesamte Kühlsystem über die Absaugkammer entleert. Dabei wirkt die Vorkammer an sich als Wasserschloß, das den Druckausgleich in den an die Entlüftungsleitungen angeschlossenen Teilen des Kühlsysiems blockiert. Zwar ist zur Behebung dieses Nachteiles in der die Vorkammer von der Absaugkammer abteilenden Trennwand eine Ablaßöffnung in geringem Abstand vom Behälterboden vorgesehen. Diese Ablaßöffnung ist jedoch die Ursache dafür, daß die Vorkammer nun an sich beim Füllen des entleerten Kühlsystems als Wasserschloß wirkt und die Entlüftungsleitungen in bezug auf die Einfüllcntlüftung funktionsuntauglich macht. Daher muß die Ablaßöffnung so eng gedrosselt sein, daß beim Füllen die Flüssigkeit in der Vorkammer nur extrem langsam ansteigt und die Einmündung der Entlüftungsleitungen erst dann erreicht, wenn der Flüssigkeitsstand des gesamten Kühlsystems auf das erforderliche geodätisch höchste Niveau gebracht ist. Damit hai die Ablaßöffnung aufgrund ihres engen Drosselquerschniues keinen Einfluß auf die Führung des Nebenstromes im Ausgleichsbehälter während der Belriebsentlüftung der Kühlflüssigkeit, d. h.. der bekannte Ausgleichsbehälter weist keine wirksame, von seiner Entlüftungsverbindung getrennte Nebenstrom-Verbindung zwischen seinen Kammern auf.

Dagegeii arbeitet das Ausgleichsgefäß der die Erfindung betreffenden Art infolge seiner in Nähe des Behälterbodens liegenden und die gesamte bzw. nahezu die gesamte Nebenstrom-Mengc führenden Nebenstrom-Vcrbindung ohne stehende Wassersäulen. Damit ist ein solcher Ausgleichsbehälter unabhängig in bezug auf die Bemessung seiner Kammervolumina. Die Vorkammer kann ebenso groß oder auch größer als die Absaugkammer ausgeführt und infolgedessen stärker an der Abscheidefunktion des Behälters beteiligt sein als beim bekannten Ausgleichsgefäß.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, bei einem Ausgleichsbehälter der eingangs genannten Art die Abscheidefunktion besonders für solche Betriebsverhältnisse weiter zu verbessern, bei denen ein erhöhter Anfall von Luft-, Dampf- oder Gasblasen im Nebenstrom zu erwarten ist. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Brennkraftmaschine unter Vollast bei hohen Drehzahlen betrieben wird. Die hohen Drehzahlen sind tür ein.' große zeitliche Nebenstrom-Menge ursächlich, so daß die Strömungsgeschwindigkeit im Ausgleichsbehälter besonders hoch ist. Der Vollastbetrieb hat einen erhöhten Anteil von gasförmigen Bestandteilen in der Kühlflüssigkeit und damit im Nebenstrom zur Folge.

Gemäß der Erfindung ist auch bei größeren zeitlichen Nebenstrom-Mengen eine gute Abscheidung der gasförmigen Bestandteile der Kühlflüssigkeit dadurch erreicht, daß die Nebenstrom-Verbindung in eine zwischen Vorkammer und Absaugkammer geschaltete Verbindung für blasenarme Kühlflüssigkeit und in eine parallelgeschaltete Verbindung für blasenangereicherte Kühlflüssigkeit unterteilt ist und die Verbindung für blasenangereichcrte Kühlflüssigkeit geodätisch zwischen der Entlüftungsverbindung und der Verbindung für blasenarme Kühlflüssigkeit liegt.

Bei dem Ausgleichsbehälter nach der Erfindung wird die blasenangereicherte Kühlflüssigkeit der Nebenstrom-Verbindung an einer geodätisch höheren Stelle in die Absaugkammer eingeleitet und damit wirkungsvoll von der am Behälterboden liegenden Mündung der Nebenstromrücklaufleitung ferngehalten.

Um die Strömung der blasenangereicherten Kühlflüssigkeit in der Absaugkammer zunächst in Richtung auf die Behälterdeckwand zu lenken, wodurch die Abscheidung in dieser Kammer weiter verbessert wird, ist es vorteilhaft, daß die in die Absaugkammer mündende Öffnung der Verbindung für blasenangereicherte Kühlflüssigkeit mit einem schräg aufwärts geneigten Leitblech bewehrt ist.

Um für den Wärmetauscher für die Wärmeabgabe der Kühlflüssigkeit eine gute Einfüllentlüftung zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, das nach Atmosphäre schaltbare Ende seiner Entlüftungsleitung an die geodätisch höchste Stelle des Kühlsystems; das ist der Einfüllstutzen, zu legen. Damit die Nebenstroin-Menge dieser Entlüftungsleitung während der Betriebsentlüftung ebenfalls die Kammern des Ausgleichsbehälter hintereinander durchströmt, ist bei dem Ausgleichsbehälter nach der Erfindung vorgesehen, daß der Einfüllstutzen in die Vorkammer mündet.

Bei Ausgleichsbehältern für Kühlflüssigkeit ist es weiterhin üblich, ein Druckausgleichsventil zwischen Behälterinnenraum und Atmosphäre vorzusehen. Bei dem Ausgleichsbehälter nach der Erfindung ist das Druckausgleichsventil an die Absaugkammer angeschlossen. Durch die Trennwand ist vermieden, daß durch Überdruck Kühlflüssigkeit der Vorkammer über das Druckausgleichsventil ausgestoßen werden kann.

Um bei einem größeren Anfall von Luft- b/w. Gasteilchen /u vermeiden, daß nichtabgeschiedene Teilchen in die Nebenstromrücklaufleitung eintreten können, wird weiterhin vorgeschlagen, daß oberhalb der in die Absaugkammer mündenden Öffnung der Nebenstromrücklaufieitungein Abschirmblech angeordnet ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Ausgleichsbehälters nach der Erfindung kann die Anordnung so getroffen sein, daß das Abschirmblech zur Horizontalebene geneigt ist und in seinem oberen Teil eine Entlüftungsverbindung zwischen dem auf seiner Unterseite und dem auf seiner Oberseite liegenden Abschnitt der Absaugkammer aufweist. Bei einem solchen Ausgleichsbehälter nach der Erfindung kann der untere Teil des Abschirmbleches sehr nahe am Behälterboden liegen, um mit Sicherheit nur blasenarme bzw. — freie Kühlflüssigkeit in die Nebenstromrücklaufleitung eintreten zu lassen. Andererseits ist durch die Entlüftungsverbindung vermieden, daß sich unter dem Abschirmblech ein Luftsack ausbilden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 einen Kühlflüssigkeitskreislauf einer Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälter und

F i g. 2 ein Ausfüh'rungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälters nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, teilweise geschnitten.

Aus dem in F i g. 1 schematisch dargestellten Kühlflüssigkeitskreislauf einer Brennkraftmaschine 100 ist

die Anordnung eines erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälters 101 ersichtlich. Ein Kühlflüssigkeitsmantel der Brennkraftmaschine 100 ist über eine Vorlaufleitung 107 mit einem Wärmetauscher 102 verbunden, wobei die Vorlaufleitung 107 in einen oberen Sammelkasten 103 mündet. Von einem unteren Sammelkasten 104 des Wärmetauschers 102 geht eine Hauptstromrücklaufleitung 108 zu einer Pumpe 105. Vom Kühlflüssigkeitsmantel der Brennkraftmaschine 100 führt eine Maschinenbetriebsentlüftungsleitung 115 zum Ausgleichsbehälter 101. Ferner führt vom oberen Sammelkasten 103 des Wärmetauschers 102 eine Entlüftungsleitung 116 zum Ausgleichsbehälter 101. Die beiden Eritlüftungsleitungen 115, 116 müssen auf die Druckverhältnisse entsprechend abgestimmt werden. Dies kann durch Drosseln erfolgen, die in den Entlüftungsleitungen eingebaut sind.

Der Ausgleichsbehälter 101 weist einen Einfüllstutzen 117, ein Druckausgleichsventil 118 und einen Saugstutzen 119 für eine Nebenstromrücklaufleitung 106 zur Pumpe 105 auf.

Der Ausgleichsbehälter 101 ist durch eine Trennwand 113 in zwei Kammern, nämlich eine Vorkammer 111 und eine Absaugkammer 112 geteilt. Die Trennwand 113 steht im wesentlichen senkrecht. Die Entlüftungsleitung 116 vom Wärmetauscher 102 führt zum Einfüllstutzen 117. Die sogenannte Maschinenbetriebsentlüftung 115 der Brennkraftmaschine 100 und die Entlüftungsleitung 116 führen in die Vorkammer 111. Dabei durchquert die Entlüftungsleitung 115 die Absaugkammer 112 und die Trennwand 113 im unteren Bereich.

In der Vorkammer 111 setzt sich aus dem Flüssigkeits-Luft-Gemisch ein Teil der Luft sofort ab. In der Absaugkammer 112 soll die von Luft freie Kühlflüssigkeit von der Pumpe 105 abgesaugt werden.

Um einen Druck- und Flüssigkeitsspiegcl-Ausgleich zwischen den Kammern 111 und 112 zu erzielen, sind in der Trennwand 113 eine obere Entlüftungsverbindung 131 und eine untere Nebenstromverbindung 120, 132 vorgesehen. Die Nebenstromverbindung 120, 132 ist aufgeteilt in eine am Behälterboden 110 liegende Verbindung 132 für blasenfreie Kühlflüssigkeit und eine geodätisch zwischen der Entlüftungsverbindung 131 und der Verbindung 132 liegende Verbindung 120 für

ίο blasenangereicherte Kühlflüssigkeit. Die in der Absaugkammer 112 liegende Öffnung der Verbindung 120 ist mit einem Leitblech 121 bewehrt. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß nur blasenfreie Kühlflüssigkeit vom Grund 110 in die Leitung 106 gelangen kann und die in der Strömungsmenge der Verbindung 120 noch vorhandenen Gasbläschen nach oben gelenkt werden, sich oben abscheiden und in der Luftblase unter der Deckwand 109 ansammeln können.

Wie ersichtlich, mündet die Entlüftungsleitung 116 vom Wärmetauscher 102 in einen Einfüllstutzen 117.

In vorteilhafter Weise ist über der im Behälterinnenraum mündenden Öffnung des Saugstutzen 119 ein Abschirmblech 114 angebracht, welches ein Ansaugen von Luft verhindert. Das Blech 114 ist so ausgelegt, daß nur Flüssigkeit vom Grund 110 der Absaugkammer 112 angesaugt werden kann. Am oberen Teil des geneigt angeordneten Abschirmbleches 114 ist vorteilhafterweise eine Entlüftungsbohrung 133 vorgesehen, um die Bildung eines Luftsackes zu verhindern. ν

Besonders vorteilhaft ist es, den Ausgleichsbehälter nach der Erfindung ganz oder teilweise aus Kunststoff auszuführen. Dadurch wird eine erhebliche Gewichtsund Kostenersparnis erzielt sowie die Herstellung wesentlich vereinfacht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Ausgleichsbehälter für Kühlflüssigkeit, der auf seiner Zuströmseite durch wenigstens zwei EntlüftungiJeitungen und auf seiner Abströmseite durch eine Nebenstromrücklaufleitung an einen sowohl den Kühlflüssigkeitseintritt als auch den Kühlflüssigkeitsaustritt eines Kühlflüssigkeitsmantels einer Brennkraftmaschine mit einem Wärmetauscher für die Wärmeabgabe der Kühlflüssigkeit verbindenden Hauptkreislauf für Kühlwasser so angeschlossen ist. daß die eine Entlüftungsleitung als Maschinenbetriebsentlüftungsleitung ständig mit dem Kühlwasseraustritt, die andere Entlüftungsleitung mit dem Wärmetauscher und die Nebenstromrücklaufleitung ständig mit dem Kühlwassereintritt verbunden sind, und bei dem eine im wesentlichen senkrecht stehende innere Trennwand eine Unterteilung in eine Vorkammer und in eine Absaugkami«er bildet, die Entlüftungsleitungen in die Vorkammer und die Nebenstromrücklaufleitung in die Absaugkammer münden und die Trennwand sowohl eine am Behälterboden liegende, die Nebenstrom-Menge ganz oder zum überw iegenden Teil führende direkte Nebenstrom-Verbindung zwischen Vorkammer und Absaugkammer als auch eine an der Behäherdcckwand liegende Entluftungsverbindung zwischen Vorkammer und Absaugkammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenstrom Verbindung (120, 132) in eine /wischen Vorkammer (111) und Absaugkammer(112)geschaltete Verbindung (132) fur blasenarme Kühlflüssigkeit und in eine parallelgeschaltete Verbindung (120) für blascnangereicherte Kühlflüssigkeit unterteilt ist und die Verbindung (120) für blasenangereicherte Kühlflüssigkeit geodätisch zwischen der Entlüftungsverbindung (131) und der Verbindung (132) für blasenarmc Kühlflüssigkeit liegt.

2. Ausgleichsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Absaugkammer (112) mündende öffnung der Verbindung (120) für blasenangcreicherte Kühlflüssigkeit mit einem sehnig aufwärts geneigten Leitblech (121) bewehrt ist.

3. Ausgleichsbehälter nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, mit einem Einfüllstutzen für Kühlflüssigkeit, bei dem die mit dem Wärmetauscher verbundene Entlüftungsleitung an den Einfüllstutzen angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfüllstutzen (117) in die Vorkammer (111) mündet.

4. Ausgleichsbehälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3. mit einem zwischen den Behälterinnenraum und die Atmosphäre eingeschalteten Druckausgleichsventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsventil (118) an die Absaugkammer (112) angeschlossen ist.

5. Ausgleichsbehälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der in die Absaugkammer (112) mündenden öffnung der Nebenstromrücklaufleitung (Leitungsstutzen 119) ein Abschirmblech (114) angeordnet ist.

6. Ausgleichsbehälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmblech (114) zur Horizontalebene geneigt ist und in seinem oberen Teil eine Hntlüfiurigsverbindung (133) zwischen dem auf seiner Unterseite und dem auf seiner Oberseite liegenden Abschnitt der Absaugkammer (112) aufweist.