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Wasßerkasten für einen Querstroinkdhler
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Bie Erfindung bezieht sich auf einen Wasserkasten für einen Querstromkühler
mit einer durch eine im wesentlichen vertikalen Trennwand von einem Hauptßtromsammelraum
abgetrennten, im Nebenetrom durchflossenen Ausgleichskammer, in die ein mit einem
Überdruckventil versehener Einfüllstutzen einmündet, wobei der Wasserkasten einstückig
als Spritz- oder Druckgußteil mit einer koaxial unterhalb des Einfüllstutzens angeordnete
Ausgleichskammer ausgebildet ist, deren Querschnittsfläche gleich oder kleiner als
die des Einfüllstutzens ist und die in ihrem oberen Bereich über eine in der Trennwand
angeordnete Überströmdroaßelöffnung mit dem Hauptstromßammelraum verbunden ist,
nach Patent Nr. ... (Patentanmeldung P 25 45 458.4).
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Um bei einem Wasserkasten für einen Querstroskühler eine einfachere
Gestaltung und dadurch günstigere Fertigungsmöglichkeiten zu erreichen, sah das
Hauptpatent vor, daß der Wasserkasten einstückig als Spritz- oder Druckgußteil mit
einer koaxial unterhalb des Einfüllstutzens angeordneten Ausgleichskammer ausgebildet
ist, deren Querschnittsfläche gleich oder
kleiner als die des Einfüllstutzens
ist. Diese Ausgestaltung der Ausgleichskammer ermöglicht es, den Wasserkasten im
Spritz- oder Druckgiußverfahren, zum Beispiel auch aus Kunststoff oder Aluminium
herzustellen, da der die Ausgleichskammer bildenden Gießkern durch die Öffnung für
den Einfüllstutzen entfernt werden kann, während der den gegebenenfalls durch eine
horizontale Querrippe unterteilten Hauptstromsammelraum bildende Gießkern nach der
offenen Stirnseite des Wasserkastens hin entfernt wird.
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In dem Hauptpatent war die Erfindung nun anhand eines U-förmig durchströmten
Querstromkühlers erläutert, bei dem der die Ausgleichskammer aufweisende Wasserkasten
auf der den Kühlmittelanschlußstutzen gegenüberliegenden Kühlerseite angeordnet
war.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher
darin, den Wasserkasten gemäß dem Hauptpatent so weiterzubilden, daß er auch bei
anderen Xühlerbauarten einsetzbar ist.
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Die Erfindung schlägt demzufolge vor, daß die Ausgleichskammer auf
der Kühlerseite mit wenigstens einem Anschlußstutzen zum Anschluß dez Kühlers an
den HCühlmittelkreislauf angeordnet ist.
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So kann der der Ausgleichskammer benachbazLe Hauptatromsanmelraum
einen Kühlmitteleintrittsstutzen aufweisen und es soll dann zwischen der Überströmdrosselöffnung
und dem Kühlmitteleintrittsstutzen eine Beruhigungsrippe angeordnet sein. Gemäß
einem anderen Ausführur.gsbeispiel der Erfindung soll der Kühlmittelaustrittsstutzen
in der Ausgleichskammer angeordnet sein und die Ausgleichskammer soll dann über
eine im Querschnitt abgestimmte Durchtrittsöffnung im unteren Bereich der Trennwand
mit dem gegebenenfalls in zwei Sammelräume unterteilten Rauptstromsammelraum verbunden
sein. Auch kann der Kühlmittelaustrittsstutzen in dem der Ausgleichskammer benachbarten
Hauptstromsammelraum angeordnet sein, der mit der Ausgleichskammer durch eine Durchtrittsöffnung
im unteren Bereich der Trennwand verbunden ist und der oberhalb des Austrittsstutzens
eine Querrippe aufweist, die eine ausreichend große Druckdifferenz zwischen der
Ausgleichskammer und dem Sammelraum einstellt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Figur 1 einen Längsschnitt
durch einen U-förmig durchströmten Querstromkühler, bei der der die Aus gleichkammer
aufweisende Wasserkasten auch die Eühlmittelanschlußstutzen aufweist und Figur 2
einen Längsschnitt durch einen einfach durchströmten Querstromkühler, bei dem der
Eühlmittelaustrittsstutzen direkt in der Ausgleichskammer angeordnet ist.
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In der Figur 1 der Zeichnung ist mit 1 der Querstromkühler in seiner
Gesamtheit bezeichnet. Auf der in der Zeichnung links liegenden Seite ist ein Wasserkasten
2 angebracht, in den ein Kühlwassereintrittsstutzen 3 und ein Kühlwasseraustrittsstutzen
4 einmünden. Während der Kühlwassereintrittsstutzen 3 einem ersten Sammelraum 5
a zugeordnet ist, ist der Kühlwasseraustrittsstutzen 4 einem zweiten Sammelraum
5 b zugeordnet, die durch eine horizontale Trennwand 6 voneinander getrennt sind.
Beide im Hauptstrom von dem Kühlmittel durchflossene Sammelräume 5 a und 5 b sind
durch eine im wesentlichen vertikalen Trennwand 7 von der ebenfalls in dem Wasserkasten
2 angeordneten Ausgleichskammer 8 getrennt, die im Nebenstrom von dem Kühlwasser
durchflossen wird.
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Mit 9 ist ein Bündel von horizontal angeordneten Xühlwosserrohren
bezeichnet, in dem das Kühlwasser die beispielsweise in einem Kraftfahrzeugmotor
aufgenommene Wärmemenge an die umgebende Luft, insbesondere an den mit hohen Geschwindigkeiten
vorbeiströmenden Fahrtwind abgibt. Auf der in der Zeichnung rechten Seite des Kühlwasserrohrbündels
9 ist ein zweiter Wasserkasten 10 befestigt, in dem das durch die obere Hälfte des
Kühlwasserrohrbündels 9 aus dem Teilsammelraum 5 a kommende Kühlwasser umgelenkt
und durch die untere Hälfte des Kühlwasserrohrbündels zum zweiten Teilsammelraum
5 b zurückgeleitet wird.
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Wie oben bereits erwähnt wurde, wird die Ausgleichskammer 8 des linken
Wasserkastens 2 im Nebenstrom von dem Kühlwasser durchströmt, wozu in der Trennwand
7 am möglichst hoch liegender Stelle eine Überströmdrosselöffnung 11 vorgesehen
ist. Zwischen dieser Überströmdrosselöffnung 11 und dem Kühlwassereintrittsstutzen
3 ist zur Beruhigung des einströmenden Kühlwassers eine horizontal liegende Rippe
12 in dem Teilsammelraum 5 a angeordnet. An ihrem unteren Ende ist die usgleichsksmmer
8 über eine in der Trennwand 7 vorgesehene Durchtrittsöffnung 13 mit dem unteren,
den Kühlwasseraustrittsstutzen 4 aufweisenden Teilsammelraim 5 b verbunden. Dieser
untere Teilsammelraum 5 b weist außerdem noch eine horizontal liegende Rippe 15
auf, die den Durchfluß für die über dieser Rippe liegenden Kühlmittelrohre auf den
Querschnitt 16 verringert.
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Mit 14 ist ein koaxial über der Ausgleichskammer 8 liegender Einfüllstutzen
bezeichnet, der durch einen mit einem Uberdruckventil versehenen Deckel verschließbar
ist.
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Im Betrieb strömt das Kühlwasser in Richtung der in der Figur 1 eingetragenen
Pfeile, wobei es durch die hier nicht weiter gezeigte Euhlmi-stelpuape angetrieben
wird. Dabei gelangt ein Teil des durch den Kühlwassereintrittsstutzen 3 in den Teilsammelraum
5 a einströmenden Kühlwassers im Nebenstrom über die Überströmdrosselöffnung 11
in die Ausgleichskammer 8 und wird von dort über die Durchtrittsöffnung 13 direkt
zu dem Kühlwasseraustrittsstutzen 4 geleitet. Der Sinn dieses durch die Ausgleichskammer
8 tretenden Kühlmittelnebenstroms ist, daß sich dort die in dem Kühlwasser enthaltene
Luft abscheidet und dabei ein für die Ausdehnung des Kühlwassers erforderliches
Puffervolumen bildet. Die Strömungsgeschwindigkeit in der Ausgleichskammer 8 wird
durch entsprechende Bemessung der Überströmdrosselöffnung 11 beziehungsweise der
Durchtrittsöffnung 13 so eingestellt, daß sie kleiner als in den Hauptstromsammelräumen
5 a beziehungsweise 5 b ist. Damit wird dem Kühlwasser genügend Zeit zur vollständigen
und wirkungsvollen Luftabscheidung gegeben. Während nun bei der in der Figur 1 gezeigten
Ausführung
der linke Wasserkasten sowohl die Ausgleichskammer 8 mit dem Einfüllstutzen 14 zur
Nachfüllung von Kühlwasser als auch die Kühlwassereintritts- und Austrittsstutzen
3 und 4 aufweist, während der zweite Wasserkasten 10 relativ einfach ausgebildet
ist und nur zur Umlenkung des Kühlwasserhauptstromes dient, weisen bei der in der
Figur 2 gezeigten Kühlerausführung beide Wasserkästen Anschlußstutzen auf.
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In dieser Zeichnungsfigur ist mit 20 insgesamt der einfach durchströmte
Querstromkühler bezeichnet, während mit 21 der linke Wasserkasten, mit 22 der rechte
Wasserkasten und mit 23 das dazwischenliegende Kühlwasserrohrbündel bezeichnet ist.
24 stellt den Kühlwassereintrittsstutzen dar, der in den rechten Wasserkasten 22
einmündet, während der Kühlwasseraustrittsstutzen 25 in dem linken Wasserkasten
21 angeordnet ist. Dieser linke Wasserkasten 21 ist durch eine im wesentlichen vertikal
verlaufende Trennwand 27 in einen Hauptstromsammelraum 26 und in eine Ausgleichskammer
28 aufgeteilt. Die Ausgleichskammer wird wieder im Nebenstrom von dem Kühlwasser
durchflossen, das .. durch eine im oberen Bereich der Trennwand 27 angeordnete Überströmdrosselöffnung
29 eintritt. Im unteren Bereich der Trennwand 27 ist eine Übertrittsöfi"nung 31
vorgasehen, durch die das Kühlwasser aus dem dauptstromsammelraum 26 zu dem in der
Ausgleichskammer 28 angeordneten Euhlwasseraustrittsstutzen 25 fließt. Mit 30 ist
schließlich ein durch einen Deckel verschlossener Einfüllstutzen bezeichnet, der
gemäß dem Vorschlag des Hauptpatentes koaxial zu der zylindrischen oder sich nach
unten kegelförmig verjüngenden Auagleichskamw mer angeordnet ist. Die Querschnitte
der Überströmdrosselöffnung 29 beziehungsweise der Durchtrittsöffnung 31 sind so
gewählt, daß die Strömungsgeschwindigkeit in der Ausgleichskammer 28 relativ klein
gegenüber der Strömungsgeschwindigkeit in dem Hauptstromsammelraum 26 ist. Dabei
stellt der Querschnitt der Überströmdrosselöffnung 29 in Verbindung mit dem der
Durchtrittsöffnung 31, analog bei der Ausführung nach Figur 1 der Querschnitt der
Überströmdrosselöffnung 11 in Verbindung mit dem von der Rippe 15 freigelassenen
Querschnitt 16, einen Druckunterschied zwischen der Ausgleichskammer 28=beziehungsweise
8 und dem Sammelraum 26 beziehungsweise 5 b ein. Dieser
Druckunterschied
ist erforderlich, um den Wasserspiegel in der Ausgleichskammer niedrig zu halten
und so einen genügend großen Raum zur vollständigen Entgasung des Kühlwassers zu
schaffen.
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Diese Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der Funktion der Ausgleichskammer
werden dabei allein durch eine besondere Gestaltung der Wände des Wasserkastens
getroffen, die jedoch die Spritz- und Druckgußfähigkeit dieses Teils nicht beeinträchtigen.