DE3439554A1 - Drucksteuervorrichtung fuer den kuehlkreis von brennkraftmaschinen - Google Patents

Drucksteuervorrichtung fuer den kuehlkreis von brennkraftmaschinen

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Description

Drucksteuervorrichtung für den Kühlkreis von Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Drucksteuervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine Drucksteuervorrichtung dieser Bauart zählt durch eine nicht vorveröffentlichte Patentanmeldung zum Stand der Technik»
Bei einer bekannten Drucksteueryorrichtung ähnlicher Bauart gemäß der DE-OS 31 43 749 wird ein Schaltventil in Abhängigkeit vom Betrieb der Maschine betätigt und schaltet während des Betriebes der Maschine das Überdruckventil für den niedrigeren Betriebsdruck ein, während nach dem Abstellen der Maschine zum Vermeiden von Kühlmittelauswurf beim Nachheizen aus Vollast nur das Überdruckventil für den höheren Betriebsdruck wirksam ist. Bei dieser Ausbildung ist für die Betätigung des Schaltventiles eine Hilfskraftsteuerung mit entsprechendem Bau- und Schaltaufwand erforderlich, Darüber hinaus weist diese Ausbildung auch funktionell Nachteile auf, weil das Schaltventil ein Auswerfen von Kühlmittel sowohl bei einem Nachheizen der Maschine während eines Leerlauf-Betriebes nach Vollast als auch bei einem Wieder-inbetriehsetzen der Maschine während des Nachheizens nach einem Abstellen aus Vollast nicht verhindern kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Drucksteuervorrichtung so zu verbessern, daß sowohl der Bauaufwand verringert als auch die Funktion verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches in überraschend einfacher Weise mit dem geringen Bauaufwand eines Schwimmerventiles als Schaltventil gelöst. Das Schwimmerventil schaltet unabhängig vom Betrieb der Maschine immer dann vom niedrigeren Be- ° triebsdruck auf den höheren Betriebsdruck, also sowohl bei Stillstand als auch im Leerlauf, wenn durch Dampfbildung in der Maschine das Kühlmittel-Niveau im Ausgleichsbehälter das Schaltniveau des Schwimmerschalters überschreitet. Ein Auswerfen von Kühlmittel ist damit auch im Leerlauf oder beim Wiederstart der Maschine während des Nachheizens ausgeschlossen. Durch das rasche Kondensieren des Dampfes nach dem Wiederstart ist ein überhöhter Betriebsdruck beim anschließenden Betrieb der Maschine ausgeschlossen. Ein überhöhter Betriebsdruck ist schließlich auch dann ausgeschlossen, wenn Brenngas-Leckagen in das Kühlmittel auftreten, weil das Brenngas durch die übliche Entlüftung, den Ausgleichsbehälter und das Überdruckventil für den niedrigeren Betriebsdruck zur Atmosphäre abgeleitet wird, ohne daß dabei das Kühlmittel-Niveau auf das Schaltniveau des Schwimmerventiles ansteigt.
Die Reihen-Schaltanordnung der Überdruckventile nach dem Anspruch hat gegenüber der Parallel-Schaltanordnung entsprechend der DE-OS
31 43 749 die Vorteile, daß bei Undichtheit eines beliebigen der Ventile der Kühlkreis dennoch mit dem niedrigeren Betriebsdruck betriebsfähig bleibt und daß für beide Überdruckventile gleiche Bauteile für gleiche, sich jedoch addierende Öffnungsdruckwerte verwendet werden können. 25
Die Anordnung des Schwimmerventiles in der Ventilkammer zwischen beiden Überdruckventilen schließt einen Einfluß von Schlingerbewegungen des Kühlmittels im Ausgleichsbehälter auf die Funktion des Schwimmerventiles aus.
30
Bei einer bekannten Drucksteuervorrichtung ähnlicher Bauart gemäß US-PS 2 878 794 und DE-OS 30 45 357 ist es zwar bereits bekannt, die Überdruckventile hintereinander und gemäß DE-OS 30 45 357 ein Schaltventil parallel zum zweiten Überdruckventil zu schalten. Dabei ist jedoch zwischen beiden Überdruckventilen ein weiterer Ausgleichsbehälter ange-
/.If.
ordnet und das Schaltventil ist als Strömungsventil ausgebildet,, das bei raschem Dampf- oder Kühlmittelauswurf aus dem ersten Überdruckventil in den zweiten Ausgleichsbehälter den weiteren Strömungsweg zu* Atmosphäre abschließt. Der Auswurf von Kühlmittel in den zusätzlichen Ausgleichsbehälter begünstigt jedoch die weitere Dampfbildung in der Brennkraftmaschine mangels raschen Druckanstieges. Ein vollständiges Rücksaugen des Kühlmittels in den Kühlkreis ist erst bei völligem Abkühlen der Maschine bzw. Absinken des Pumpensaugdruckes unter den atmosphärischen Druck möglich. Bei Wiederstart der noch bettiebswarmen Maschine ist daher ein normaler Systemdruckverlauf im Kühlkreis nicht gewährleistet. Darüber hinaus sind Bauaufwand, Gewicht und Raumbedarf dieser Ausbildung sehr hoch.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt in schematischer Darstellung einen Kühlkreis für eine fliissigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Ausgleichsbehälter und an diesem angeordneten Ventilen als erfmdungsgemäße Drucksteuervorrichtung.
Ein Kühlkreis für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmschine 1 enthält einen Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher als Kühler 2, einen Nebenstrom-Ausgleichsbehälter 3, einen Thermostat 4 und eine Kühirmttelpumpe 5. Für einen Sntlüftungs-Nebenstrorrj führt von einem Hochpurikt des Kühlkreises am Kühler 2 eine Entlüftungsleitung 6 in den Ausgleichsbehälter und von diesem zprück zur Pumpensaugleitung 7 eine BefüU-Leitung 8.
Zum Sichern eines bestimmten Höchst-Befüllstandes 9 und damit eines festgelegten Ausdehnungsvolumens 10 weist der Ausgleichsbehälter 3 einen entsprechend bemessenen Befüllstutzen 11 auf. Als Drucksteuervorrichtung enthält der Ausgleichsbehälter 3 an seiner Oberseite an das Ausdehnungsvolumen 10 angeschlossene Ventile, nämlich zwei hintereinander geschal- tete, baugleiche Überdruckventile 12 und 13 und jeweils ein zu einem Überdruckventil 12 bzw. 13 parallel geschaltetes, zentral in diesem angeordnetes Unterdruckventil 14 und Schwimmerventil 15. Die Überdruckventile 12 und 13 und das Unterdruckventil 14 weisen je eine Schließfeder 12·, 13' bzw. 14' und insgesamt einen handelsüblichen Aufbau auf. Das Schwimmerventil 15 ist dem Aufbau des Unterdruckventils 14 und einer
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für dieses vorgesehenen zentrischen Bypass-Öffnung 15' im zugeordneten Überdruckventil 12 angepaßt. Aussparungen 16 in einem Halteteller 17 des Schwimmerventiles 15 sichern den Durchfluß von Luft aus dem Ausdehnungsvolumen 10 und dem unteren Überdruckventil 13 bzw. zum Unter- druckventil 14 und durch die allseits geschlossene Ventilkammer 18 sowie den Überlaufanschluß 19 zur und von der Atmosphäre oder einem ggf. vorgeschalteten atmosphärischen Auffangbehälter.
Das Schaltniveau 20 des Schwimmerventiles 15 ist derart auf den Höchst-Befüllstand 9 im Ausgleichsbehälter 3 abgestimmt, daß das Schaltniveau 20 höher liegt als das im Normal-Betrieb ohne Dampfbildung in der Maschine 1 höchste Kühlmittel-Niveau 21. Steigt dagegen das Kühlmittel-Niveau nach einem Vollast-Betrieb der Maschine 1 im anschließenden Leerlauf-Bet rieb oder nach dem Abstellen aufgrund eines Nachheizens mit Dampfbildung vor allem im Kühlmantel des Zylinderkopfes der Maschine 1 über das Schaltniveau 20 des Schwimmerventiles 15 an, so wird durch das Schließen des Schwimmerventiles 15 einerseits ein Auswerfen von Kühlmittel verhindert und andererseits durch Hintereinander-Schalten beider Überdruckventile 12 und 13 der Überdruckwert verdoppelt und dadurch die Dampfbildung begrenzt. Der erhöhte Überdruckwert bleibt auch bei einem Wiederstart solange wirksam, bis das Dampfvolumen kondensiert und das Kühlmittel-Niveau wieder unter das Schaltniveau 20 abgefallen ist. Ein Kühlmittelverlust ist somit bei allen üblichen Betriebszuständen einer intakten Maschine 1 ausgeschlossen. Ein Kühlmittelverlust und ein überhöhter Betriebsdruck sind aber sogar auch bei Brenngas-Leckagen in den Kühlkreis ausgeschlossen, weil das Brenngas von der Nebenstrom-Entlüftung im Ausgleichsbehälter abgeschieden wird und über das offene Schwimmerventil 15 und das beim niedrigeren Betriebsdruck öffnende untere Überdruckventil 13 abblasen kann. Eine Beeinflussung der Funktion des Schwimmerventiles 15 durch Verlagerungen und beschleunigungsbedingte Bewegungen des Kühlmittel-Niveaus ist durch die Anordnung des Schwimmerventiles 15 in der engen Ventilkammer ausgeschlossen.
- Leerseite

Claims (1)

  1. Patentanspruch
    Drucksteuervorrichtung für den Kühlkreis von Brennkraftmaschinen,
    - mit zwei hintereinander geschalteten Überdruckventilen (12 und 13) und einem einem Überdruckventil (12) zugeschalteten Schwimmerventil (15), - die am Ausdehnungsvolumen (10) eines Nebenstrom-Ausgleichsbehälters (3) angechlossen sind und
    - die bei geschlossenem Schwimmerventil (15) einen höheren Betriebsdruck begrenzen als bei offenem Schwimmerventil (15),
    dadurch gekennzeichnet,
    - daß das Schwimmerventil (15) eine Bypass-Öffnung (15') zu dem von der Ausdehnungskammer (10) ausgehend zweiten Überdruckventil (12) steuert und
    - in einer zwischen beiden Überdruckventilen (12 und 13) allseits geschlossenen Ventilkammer (18) angeordnet ist.
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