EP0215369B1 - Compensation container for a liquid coolant - Google Patents

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EP0215369B1
EP0215369B1 EP86112139A EP86112139A EP0215369B1 EP 0215369 B1 EP0215369 B1 EP 0215369B1 EP 86112139 A EP86112139 A EP 86112139A EP 86112139 A EP86112139 A EP 86112139A EP 0215369 B1 EP0215369 B1 EP 0215369B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chamber
tank according
expansion chamber
filling
expansion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP86112139A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0215369A2 (en
EP0215369A3 (en
Inventor
Helmut Dobler
Siegfried Jenz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP0215369A2 publication Critical patent/EP0215369A2/en
Publication of EP0215369A3 publication Critical patent/EP0215369A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0215369B1 publication Critical patent/EP0215369B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/029—Expansion reservoirs

Definitions

  • the invention relates to an expansion tank of a coolant circuit of an internal combustion engine with a filler chamber for receiving coolant, an expansion chamber separated by means of a partition and a connecting line connecting an upper region of the filler chamber with a lower region of the expansion chamber.
  • Such a coolant expansion tank is known from DE-OS 28 52 725.
  • the container is divided into a filling chamber and an expansion chamber by means of a vertically arranged partition.
  • the upper area of the replenishment chamber is connected to the lower area of the expansion chamber via a line.
  • the fill chamber is filled with coolant up to a certain height. In the event of strong heating and thus volume expansion of the cooling liquid, it runs from the filling chamber via the line into the expansion chamber and is subsequently pulled back into the filling chamber by means of negative pressure when the cooling liquid subsequently cools down.
  • a line leads from the underside of the filling chamber of the known container to a suction pump which conveys the sucked-in coolant back into the cooling circuit.
  • the division of the known container into the filling chamber and expansion chamber ensures that the possibility of cavitation of the cooling liquid in the line leading to the pump, i.e. the possibility of the occurrence of steam bubbles due to the negative pressure generated by the pump, is reduced when the cooling liquid level in the filling tank is high.
  • the coolant level in the replenishment chamber drops to a minimum due to a loss of coolant, the risk of cavitation increases due to the reduced geodetic height in the line leading to the pump.
  • the object of the invention is to provide an expansion tank for coolant of the type mentioned in such a way that damage to the components to be cooled is largely excluded in any operating state, that is to say also in the event of loss of coolant.
  • This object is achieved in that the expansion chamber is arranged substantially below the filling chamber.
  • This arrangement ensures that even in the event of a loss of coolant, which results in a drop in the coolant level in the replenishment chamber, there is still coolant up to the level of the expansion chamber located under the replenishment chamber above the line leading to the pump and thus due to the still Relatively high geodetic height cavitation in the pipe is reduced.
  • the connecting line is formed at the connection point to the upper region of the filling chamber to form an air space, the highest point of which lies above the highest point of the filling chamber. It is also possible to form the connecting line at the connection point to the lower region of the expansion chamber into a collecting space, the lowest point of which lies below the lowest point of the expansion chamber.
  • a valve socket is located on the top of the container, which is connected to the expansion chamber by means of a channel and which can be closed by means of a valve cover designed as a pressure relief valve. If the pressure in the expansion chamber rises above a certain value, the pressure relief valve opens and limits the pressure in the entire cooling circuit due to the outflow of gas.
  • An expedient development of the invention provides a suction nozzle which is located on the underside of the container and which is connected to the filling chamber via a connection, in particular a depression formed by means of a slope. Coolant is drained from the replenishment chamber through this suction nozzle.
  • the expansion tank for cooling liquid shown in FIG. 1 mainly consists of a liquid or filling chamber 10 and an air or expansion chamber 11. Both chambers 10 and 11 are separated from one another by a horizontal partition wall 12 and lie one above the other.
  • An upper one Area 35 of the filling chamber 10 is connected via a connecting line 13 to a lower area 36 of the expansion chamber 11.
  • the connecting line 13 has an air space 37 at the point of connection with the upper region 35 of the filling chamber 10, the highest point of which is above the highest point of the filling chamber 10.
  • a filler neck 15 with a filler restriction 15 ' is attached, which can be closed with the aid of a filler cap 16.
  • a valve neck 18 is also formed on the top 41 of the expansion tank and can be closed by means of a valve cover 19.
  • the valve connector 18 is connected to the upper region of the expansion chamber 11 by means of a channel 21.
  • the valve cover 19 contains a pressure relief valve, so that after a certain pressure in the expansion chamber 11 is exceeded, this pressure relief valve opens and connects the channel 21 to an overflow line 20.
  • In the upper region 35 of the filling chamber 10 there are two inlet connections 25 through which cooling liquid is fed to the filling chamber.
  • a low-lying suction nozzle 26 for the filling chamber 10 is arranged on the underside of the expansion chamber 11 and thus on the underside 42 of the expansion tank.
  • the filling chamber 10 is expanded in the region of the suction nozzle 26 with the aid of a bevel 28 which runs from the partition 12 to the bottom 42 of the expansion tank to a recess 27 which leads to the suction nozzle arranged in the bottom 42.
  • FIG. 2 of the expansion tank of FIG. 1 shows the position of the filler cap 16, the Valve cover 19, the suction connector 26, the inlet connector 25 and the cut filling chamber 10 and connecting line 13.
  • the connecting line 13 is located on an outer wall 40, namely on a narrow side of the expansion tank and has a rectangular cross section.
  • a dividing line 30 can be seen in FIG. 2, in which a first shell 45 and a second shell 46 of the expansion tank are connected.
  • This dividing line 30 also divides the connecting line 13, which can be easily formed together with the associated shells.
  • the section of the connecting line 13 of FIG. 1 is section A of FIG. 2
  • the section of the channel 21 of FIG. 1 is section B of FIG. 2
  • the section of the connecting line 13 of FIG. 2 corresponds to the section C of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows the narrow side of the expansion tank of FIGS. 1 and 2. From this figure it can be seen that the division joint 30 runs parallel to the connecting line 13, while the partition 12 is at right angles to this connecting line 13 and is therefore arranged horizontally. Likewise, the two inlet connections 25 are arranged in a horizontal position, while the filler connection 15, the valve connection 18 and the suction connection 26 are essentially vertical.
  • the inlet connections 25 are connected to the highest point of the heat exchanger and / or the highest point of the cooling jacket of the internal combustion engine and thus form a vent for the heat exchanger and the internal combustion engine.
  • the suction nozzle 26 is connected via a line to a pump, which sucks the coolant from the expansion tank and feeds it into the normal cooling circuit, which consists of the heat exchanger, a pump and the cooling jacket of the internal combustion engine.
  • the expansion tank is installed in the motor vehicle in such a way that the filler neck 15 and the valve stub 18 are accessible from above and the entire container is in a horizontal position.
  • cooling liquid is filled up to the filling limit in the filling chamber 10 of the expansion tank, so that there is sufficient air space in the filling chamber for receiving the expansion volume of the cooling liquid which arises as a result of heating at normal operating temperature.
  • the initial coolant level will increase as a result of heating and expansion, but no coolant will overflow into the expansion chamber 11 via the connecting line 13.
  • the cooling liquid heats up to such an extent due to the inadequate or non-existent cooling that the expansion causes the cooling liquid to flow via the connecting line 13 from the Filling chamber 10 overflows into the expansion chamber 11. Since the expansion chamber 11 is sealed off by the valve cover 19, the pressure in the expansion chamber 11 increases, so that after cooling the cooling liquid again due to the overpressure in the expansion chamber and the resulting negative pressure in the filling chamber 10, the cooling liquid from the expansion chamber 11 into the Filling chamber 10 is sucked back via the connecting line 13.
  • the collecting space 38 is provided, in which the cooling liquid present in the expansion chamber 11 can collect. Analogously, a certain amount of residual air remains in the air space 37 even when the entire filling chamber 10 is filled with cooling liquid again. This makes it possible that any gas bubbles rise from the cooling liquid 10 and can be excreted in the air space 37.
  • the one in the valve cover 19 opens Pressure relief valve so that gas or liquid can flow out via the overflow line 20 and the pressure is reduced again as a result. It is possible to combine the above-mentioned pressure relief valve with a vacuum valve, so that air is admitted into the expansion chamber 11 in the case of a negative pressure which arises in the expansion chamber 11 and which can arise, for example, when the cooling liquid cools, and thus pressure equalization takes place.
  • the coolant level in the replenishing chamber 10 drops due to a loss of coolant, the coolant level is sufficiently high as long as the depression 27 is filled with coolant. Only when the recess 27 no longer contains any coolant, that is to say there is no coolant in the entire expansion tank, is there a risk of bubbles forming in the coolant and thus a reduction in the cooling capacity.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Ausgleichsbehälter eines Kühlflüssigkeitskreislaufes eines Verbrennungsmotors mit einer Auffüllkammer zur Aufnahme von Kühlflüssigkeit, einer mittels einer Trennwand davon abgetrennten Ausdehnungskammer und einer Verbindungsleitung, die einen oberen Bereich der Auffüllkammer mit einem unteren Bereich der Ausdehnungskammer verbindet.The invention relates to an expansion tank of a coolant circuit of an internal combustion engine with a filler chamber for receiving coolant, an expansion chamber separated by means of a partition and a connecting line connecting an upper region of the filler chamber with a lower region of the expansion chamber.

Ein derartiger Kühlmittelausgleichsbehälter ist aus der DE-OS 28 52 725 bekannt. Dort ist der Behälter mittels einer senkrecht angeordneten Trennwand in eine Auffüllkammer und eine Ausdehnungskammer aufgeteilt. Der obere Bereich der Auffüllkammer ist über eine Leitung mit dem unteren Bereich der Ausdehnungskammer verbunden. Normalerweise ist die Auffüllkammer bis zu einer bestimmten Höhe mit Kühlflüssigkeit gefüllt. Bei starker Erwärmung und damit volumenmäßiger Ausdehnung der Kühlflüssigkeit läuft diese von der Auffüllkammer über die Leitung in die Ausdehnungskammer und wird bei nachfolgender Abkühlung der Kühlflüssigkeit wieder in die Auffüllkammer mittels Unterdruck zurückgezogen. Von der Unterseite der Auffüllkammer des bekannten Behälters führt eine Leitung zu einer Saugpumpe, die die angesaugte Kühlflüssigkeit zurück in den Kühlkreislauf fördert. Durch die Aufteilung des bekannten Behälters in Auffüllkammer und Ausdehnungskammer wird erreicht, daß bei einem hohen Kühlflüssigkeitsstand im Auffüllbehälter die Möglichkeit von Kavitationserscheinungen der Kühlflüssigkeit in der zur Pumpe führenden Leitung, also die Möglichkeit des Auftretens von Dampfblasen aufgrund des von der Pumpe erzeugten Unterdrucks verringert wird. Sinkt jedoch der Kühlflüssigkeitsstand in der Auffüllkammer aufgrund eines Verlustes von Kühlflüssigkeit auf einen minimalen Stand, so erhöht sich aufgrund der reduzierten geodätischen Höhe dadurch die Gefahr von Kavitationserscheinungen in der zur Pumpe führenden Leitung.Such a coolant expansion tank is known from DE-OS 28 52 725. There, the container is divided into a filling chamber and an expansion chamber by means of a vertically arranged partition. The upper area of the replenishment chamber is connected to the lower area of the expansion chamber via a line. Typically, the fill chamber is filled with coolant up to a certain height. In the event of strong heating and thus volume expansion of the cooling liquid, it runs from the filling chamber via the line into the expansion chamber and is subsequently pulled back into the filling chamber by means of negative pressure when the cooling liquid subsequently cools down. A line leads from the underside of the filling chamber of the known container to a suction pump which conveys the sucked-in coolant back into the cooling circuit. The division of the known container into the filling chamber and expansion chamber ensures that the possibility of cavitation of the cooling liquid in the line leading to the pump, i.e. the possibility of the occurrence of steam bubbles due to the negative pressure generated by the pump, is reduced when the cooling liquid level in the filling tank is high. However, if the coolant level in the replenishment chamber drops to a minimum due to a loss of coolant, the risk of cavitation increases due to the reduced geodetic height in the line leading to the pump.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ausgleichsbehälter für Kühlflüssigkeit der eingangs genannten Art so auszubilden, daß in jedem Betriebszustand, also auch bei Kühlmittelverlust, eine Schädigung der zu kühlenden Bauteile weitestgehend ausgeschlossen ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Ausdehnungskammer im wesentlichen unterhalb der Auffüllkammer angeordnet ist.The object of the invention is to provide an expansion tank for coolant of the type mentioned in such a way that damage to the components to be cooled is largely excluded in any operating state, that is to say also in the event of loss of coolant. This object is achieved in that the expansion chamber is arranged substantially below the filling chamber.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß selbst bei einem Kühlflüssigkeitsverlust, der ein Absinken des Kühlmittelstands in der Auffüllkammer zur Folge hat, immer noch bis zur Höhe der unter der Auffüllkammer liegenden Ausdehnungskammer Kühlflüssigkeit über der zur Pumpe führenden Leitung vorhanden ist und somit aufgrund der immer noch relativ hohen geodätischen Höhe Kavitationserscheinungen in der Leitung vermindert.This arrangement ensures that even in the event of a loss of coolant, which results in a drop in the coolant level in the replenishment chamber, there is still coolant up to the level of the expansion chamber located under the replenishment chamber above the line leading to the pump and thus due to the still Relatively high geodetic height cavitation in the pipe is reduced.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindungsleitung an der Verbindungsstelle zum oberen Bereich der Auffüllkammer zu einem Luftraum ausgebildet, dessen höchster Punkt über den höchsten Punkt der Auffüllkammer liegt. Weiter ist es möglich, die Verbindungsleitung an der Verbindungsstelle zum unteren Bereich der Ausdehnungskammer zu einem Sammelraum auszuformen, dessen tiefster Punkt unter dem tiefsten Punkt der Ausdehnungskammer liegt. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß selbst bei einer vollständig mit Kühlflüssigkeit gefüllten Auffüllkammer der Luftraum nicht mit Flüssigkeit gefüllt ist und daher eine Gasabscheidung aus der Kühlflüssigkeit der Ausgleichskammer in diesen Luftraum möglich ist. Durch den Sammelraum an der Verbindungsstelle zur Ausdehnungskammer wird ermöglicht, daß sämtliche Kühlflüssigkeit aus der Ausdehnungskammer in die Auffüllkammer mittels Unterdruck zurückgesaugt werden kann.In an expedient embodiment of the invention, the connecting line is formed at the connection point to the upper region of the filling chamber to form an air space, the highest point of which lies above the highest point of the filling chamber. It is also possible to form the connecting line at the connection point to the lower region of the expansion chamber into a collecting space, the lowest point of which lies below the lowest point of the expansion chamber. These measures ensure that even when the filling chamber is completely filled with cooling liquid, the air space is not filled with liquid and gas separation from the cooling liquid of the compensation chamber is therefore possible in this air space. The collecting space at the connection point to the expansion chamber enables all cooling liquid to be sucked back out of the expansion chamber into the filling chamber by means of negative pressure.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung befindet sich an der Oberseite des Behälters ein Ventilstutzen, der mit Hilfe eines Kanals mit der Ausdehnungskammer verbunden ist und der mittels eines als Überdruckventil ausgebildeten Ventildeckes verschließbar ist. Steigt der Druck in der Ausdehnungskammer über einen bestimmten Wert, so öffnet das Überdruckventil und begrenzt aufgrund des Ausströmens von Gas den Druck im gesamten Kühlkreislauf.In a further advantageous embodiment of the invention, a valve socket is located on the top of the container, which is connected to the expansion chamber by means of a channel and which can be closed by means of a valve cover designed as a pressure relief valve. If the pressure in the expansion chamber rises above a certain value, the pressure relief valve opens and limits the pressure in the entire cooling circuit due to the outflow of gas.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht einen Absaugstutzen vor, der sich an der Unterseite des Behälters befindet und der über eine Verbindung, insbesondere einer mittels einer Schräge ausgebildeten Vertiefung an die Auffüllkammer angeschlossen ist. Durch diesen Absaugstutzen wird Kühlflüssigkeit aus der Auffüllkammer abgeleitet.An expedient development of the invention provides a suction nozzle which is located on the underside of the container and which is connected to the filling chamber via a connection, in particular a depression formed by means of a slope. Coolant is drained from the replenishment chamber through this suction nozzle.

Besonders vorteilhaft ist es, die Trennwand zwischen der Auffüllkammer und der Ausdehnungskammer im wesentlichen horizontal auszubilden. Ebenfalls zweckmäßig ist es, die Verbindungsleitung an einer Behälterwand anzubringen. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, bei einer vertikalen Teilung des gesamten Behälters in zwei Schalen, diese beiden Teile mit Hilfe eines Spritzverfahrens aus Kunststoff herzustellen und mittels entsprechender Verbindungsmethoden zusammenzufügen. Die entstehende Teilungsfuge schneidet dann die Verbindungsleitung, wodurch ein einfaches Ausformen derselben möglich ist.It is particularly advantageous to design the partition between the filling chamber and the expansion chamber essentially horizontally. It is also expedient to attach the connecting line to a container wall. These measures make it possible, in the case of a vertical division of the entire container into two shells, to produce these two parts from plastic using an injection molding process and to join them together using appropriate connecting methods. The resulting dividing joint then cuts the connecting line, which makes it easy to shape it.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung zur Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1
eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälters,
Fig. 2
eine teilweise geschnittene Draufsicht auf den Ausgleichsbehälter gemäß der Fig. 1 und
Fig. 3
eine Ansicht der Schmalseite des Ausgleichsbehälters gemäß den Fig. 1 und 2.
Further features and advantages of the invention emerge from the subclaims and from the following description of the drawing, in which a preferred exemplary embodiment is shown. Show it:
Fig. 1
a partially sectioned side view of a surge tank according to the invention,
Fig. 2
a partially sectioned plan view of the expansion tank according to FIGS. 1 and
Fig. 3
a view of the narrow side of the expansion tank according to FIGS. 1 and 2.

Es ist bekannt, einen Ausgleichsbehälter parallel zum eigentlichen Kühlkreislauf mit dem Wärmetauscher und der Brennkraftmaschine zu verbinden. Dieser Behälter hat die Aufgabe, aufgrund von Erwärmung auftretende Ausdehnungen der Kühlflüssigkeit aufzufangen. Außerdem wird durch eine geringere Umlaufgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit im Ausgleichsbehälter eine Gasabscheidung ermöglicht, so daß eventuell im Kühlkreislauf entstandene Gasblasen im Ausgleichsbehälter wieder ausgeschieden werden. Der Ausgleichsbehälter ist im Kraftfahrzeug bezüglich seiner Höhe über dem Wärmetauscher und der Brennkraftmaschine angeordnet, damit bei einem Verlust von Kühlflüssigkeit zuerst der Kühlmittelstand im Ausgleichsbehälter sinkt, ohne den Kühlflüssigkeitsstand im Wärmetauscher zu verändern. Zur Vermeidung von Kavitationserscheinungen, die bei Ansaugen von Kühlflüssigkeit aus dem Ausgleichsbehälter in die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs entstehen können, ist es weiterhin wichtig, daß der Kühlflüssigkeitsstand im Ausgleichsbehälter möglichst hoch ist, um dadurch den Saug-Unterdruck zu erniedrigen. Schließlich muß bei der Ausgestaltung eines Ausgleichsbehälters für Kühlflüssigkeit insbesondere im Zusammenhang mit einem Kraftfahrzeug noch beachtet werden, daß im Motorraum des Kraftfahrzeugs meist wenig Bauraum vorhanden ist und daher nicht beliebige Ausgestaltungen des Behälters möglich sind.It is known to connect an expansion tank to the heat exchanger and the internal combustion engine parallel to the actual cooling circuit. This container has the task of absorbing expansion of the coolant that occurs due to heating. In addition, gas separation is made possible by a lower circulating speed of the cooling liquid in the expansion tank, so that any gas bubbles formed in the cooling circuit are eliminated again in the expansion tank. The height of the expansion tank in the motor vehicle is arranged above the heat exchanger and the internal combustion engine, so that if there is a loss of coolant, the coolant level in the expansion tank first drops without changing the coolant level in the heat exchanger. In order to avoid cavitation phenomena that can arise when the coolant is sucked in from the expansion tank into the internal combustion engine of the motor vehicle, it is also important that the coolant level in the expansion tank is as high as possible, in order to lower the suction vacuum. Finally, when designing a compensating container for coolant, in particular in connection with a motor vehicle, it must also be noted that there is usually little installation space in the motor compartment of the motor vehicle and therefore any desired configurations of the container are not possible.

Der in der Fig. l gezeigte Ausgleichsbehälter für Kühlflüssigkeit besteht hauptsächlich aus einer Flüssigkeits- bzw. Auffüllkammer 10 und einer Luft- bzw. Ausdehnungskammer 11. Beide Kammern 10 und 11 sind durch eine horizontale Trennwand 12 voneinander abgetrennt und liegen übereinander. Ein oberer Bereich 35 der Auffüllkammer 10 ist über eine Verbindungsleitung 13 mit einem unteren Bereich 36 der Ausdehnungskammer 11 verbunden. Die Verbindungsleitung 13 weist an der Verbindungsstelle mit dem oberen Bereich 35 der Auffüllkammer 10 einen Luftraum 37 auf, dessen höchster Punkt über dem höchsten Punkt der Auffüllkammer 10 liegt. Des weiteren befindet sich an der Verbindungsstelle der Verbindungsleitung 13 mit dem unteren Bereich 36 der Ausdehnungskammer 11 ein Sammelraum 38, dessen tiefster Punkt unter dem tiefsten Punkt der Ausdehnungskammer 11 liegt. An der Oberseite der Auffüllkammer und damit an der Oberseite 41 des Ausgleichsbehälters ist ein Einfüllstutzen 15 mit einer Einfüllbegrenzung 15' angebracht, der mit Hilfe eines Einfülldeckels 16 verschließbar ist. Ebenfalls an der Oberseite 41 des Ausgleichsbehälters ist ein Ventilstutzen 18 angeformt, der mittels eines Ventildeckels 19 verschließbar ist. Der Ventilstutzen 18 ist mit Hilfe eines Kanals 21 mit dem oberen Bereich der Ausdehnungskammer 11 verbunden. Der Ventildeckel 19 enthält ein Überdruckventil, so daß nach dem Überschreiten eines bestimmten Drucks in der Ausdehnungskammer 11 dieses Überdruckventil öffnet und den Kanal 21 mit einer Überströmleitung 20 verbindet. Im oberen Bereich 35 der Auffüllkammer 10 befinden sich zwei Zulaufstutzen 25, durch die Kühlflüssigkeit der Auffüllkammer zugeführt wird. An der Unterseite der Ausdehnungskammer 11 und damit an der Unterseite 42 des Ausgleichsbehälters ist ein tiefgelegter Absaugstutzen 26 für die Auffüllkammer 10 angeordnet. Die Auffüllkammer 10 ist im Bereich des Absaugstutzens 26 mit Hilfe einer Schräge 28, die von der Trennwand 12 zum Boden 42 des Ausgleichsbehälters verläuft zu einer Vertiefung 27 erweitert, die zu dem im Boden 42 angeordneten Absaugstutzen führt.The expansion tank for cooling liquid shown in FIG. 1 mainly consists of a liquid or filling chamber 10 and an air or expansion chamber 11. Both chambers 10 and 11 are separated from one another by a horizontal partition wall 12 and lie one above the other. An upper one Area 35 of the filling chamber 10 is connected via a connecting line 13 to a lower area 36 of the expansion chamber 11. The connecting line 13 has an air space 37 at the point of connection with the upper region 35 of the filling chamber 10, the highest point of which is above the highest point of the filling chamber 10. Furthermore, at the connection point of the connecting line 13 with the lower region 36 of the expansion chamber 11 there is a collecting space 38, the lowest point of which is below the lowest point of the expansion chamber 11. On the top of the filling chamber and thus on the top 41 of the expansion tank, a filler neck 15 with a filler restriction 15 'is attached, which can be closed with the aid of a filler cap 16. A valve neck 18 is also formed on the top 41 of the expansion tank and can be closed by means of a valve cover 19. The valve connector 18 is connected to the upper region of the expansion chamber 11 by means of a channel 21. The valve cover 19 contains a pressure relief valve, so that after a certain pressure in the expansion chamber 11 is exceeded, this pressure relief valve opens and connects the channel 21 to an overflow line 20. In the upper region 35 of the filling chamber 10 there are two inlet connections 25 through which cooling liquid is fed to the filling chamber. On the underside of the expansion chamber 11 and thus on the underside 42 of the expansion tank, a low-lying suction nozzle 26 for the filling chamber 10 is arranged. The filling chamber 10 is expanded in the region of the suction nozzle 26 with the aid of a bevel 28 which runs from the partition 12 to the bottom 42 of the expansion tank to a recess 27 which leads to the suction nozzle arranged in the bottom 42.

Die in der Fig. 2 dargestellte Draufsicht auf den Ausgleichsbehälter der Fig. 1 zeigt die Position des Einfülldeckels 16, des Ventildeckels 19, des Absaugstutzens 26, der Zulaufstutzen 25 sowie die aufgeschnittene Auffüllkammer 10 und Verbindungsleitung 13. Die Verbindungsleitung 13 befindet sich an einer Außenwand 40, und zwar an einer Schmalseite des Ausgleichsbehälters und hat einen rechteckigen Querschnitt. Schließlich ist in der Fig. 2 eine Teilungsfuge 30 zu erkennen, in der eine erste Schale 45 und eine zweite Schale 46 des Ausgleichsbehälters verbunden sind. Diese Teilungsfuge 30 teilt auch die Verbindungsleitung 13, die dadurch zusammen mit den zugehörigen Schalen leicht ausformbar ist. Es sei noch darauf hingewiesen, daß der Schnittbereich der Verbindungsleitung 13 der Fig. 1 dem Schnitt A der Fig. 2, der Schnittbereich des Kanals 21 der Fig. 1 dem Schnitt B der Fig. 2 und der Schnittbereich der Verbindungsleitung 13 der Fig. 2 dem Schnitt C der Fig. 1 entspricht.The plan view shown in FIG. 2 of the expansion tank of FIG. 1 shows the position of the filler cap 16, the Valve cover 19, the suction connector 26, the inlet connector 25 and the cut filling chamber 10 and connecting line 13. The connecting line 13 is located on an outer wall 40, namely on a narrow side of the expansion tank and has a rectangular cross section. Finally, a dividing line 30 can be seen in FIG. 2, in which a first shell 45 and a second shell 46 of the expansion tank are connected. This dividing line 30 also divides the connecting line 13, which can be easily formed together with the associated shells. It should also be noted that the section of the connecting line 13 of FIG. 1 is section A of FIG. 2, the section of the channel 21 of FIG. 1 is section B of FIG. 2 and the section of the connecting line 13 of FIG. 2 corresponds to the section C of FIG. 1.

In der Fig. 3 ist die Schmalseite des Ausgleichsbehälters der Fig. 1 und 2 gezeigt. Aus dieser Figur ist zu entnehmen, daß die Teilungsfuge 30 parallel zur Verbindungsleitung 13 verläuft, während die Trennwand 12 im rechten Winkel zu dieser Verbindungsleitung 13 steht und damit horizontal angeordnet ist. Ebenfalls sind die beiden Zulaufstutzen 25 in einer horizontalen Lage angebracht, während der Einfüllstutzen 15, der Ventilstutzen 18 und der Absaugstutzen 26 im wesentlichen senkrecht ausgebildet sind.3 shows the narrow side of the expansion tank of FIGS. 1 and 2. From this figure it can be seen that the division joint 30 runs parallel to the connecting line 13, while the partition 12 is at right angles to this connecting line 13 and is therefore arranged horizontally. Likewise, the two inlet connections 25 are arranged in a horizontal position, while the filler connection 15, the valve connection 18 and the suction connection 26 are essentially vertical.

Wird der beschriebene Ausgleichsbehälter in ein Kraftfahrzeug eingebaut, so werden die Zulaufstutzen 25 mit der höchsten Stelle des Wärmetauschers und/oder der höchsten Stelle des Kühlmantels der Brennkraftmaschine verbunden und bilden damit eine Entlüftung für den Wärmetauscher und die Brennkraftmaschine. Gleichzeitig ist der Absaugstutzen 26 über eine Leitung an eine Pumpe angeschlossen, die Kühlflüssigkeit aus dem Ausgleichsbehälter ansaugt und in den normalen Kühlkreislauf einspeist, der aus dem Wärmetauscher, einer Pumpe und dem Kühlmantel der Brennkraftmaschine besteht. Der Ausgleichsbehälter ist derart in das Kraftfahrzeug eingebaut, daß der Einfüllstutzen 15 und der Ventilstutzen 18 von oben zugänglich sind und sich der gesamte Behälter in einer horizontalen Lage befindet. Über den Einfüllstutzen 15 wird Kühlflüssigkeit bis zur Einfüllbegrenzung in die Auffüllkammer 10 des Ausgleichsbehälters eingefüllt, so daß ein ausreichender Luftraum in der Auffüllkammer zur Aufnahme des durch Erwärmung bei normaler Betriebstemperatur entstehenden Ausdehnungsvolumens der Kühlflüssigkeit verbleibt. Im Normalfall wird sich also der anfängliche Kühlflüssigkeitsstand durch Erwärmung und Ausdehnung erhöhen, jedoch keine Kühlflüssigkeit über die Verbindungsleitung 13 in die Ausdehnungskammer 11 überlaufen.If the expansion tank described is installed in a motor vehicle, the inlet connections 25 are connected to the highest point of the heat exchanger and / or the highest point of the cooling jacket of the internal combustion engine and thus form a vent for the heat exchanger and the internal combustion engine. At the same time, the suction nozzle 26 is connected via a line to a pump, which sucks the coolant from the expansion tank and feeds it into the normal cooling circuit, which consists of the heat exchanger, a pump and the cooling jacket of the internal combustion engine. The expansion tank is installed in the motor vehicle in such a way that the filler neck 15 and the valve stub 18 are accessible from above and the entire container is in a horizontal position. Via the filler neck 15, cooling liquid is filled up to the filling limit in the filling chamber 10 of the expansion tank, so that there is sufficient air space in the filling chamber for receiving the expansion volume of the cooling liquid which arises as a result of heating at normal operating temperature. In the normal case, the initial coolant level will increase as a result of heating and expansion, but no coolant will overflow into the expansion chamber 11 via the connecting line 13.

Unter extremen Betriebsbedingungen, zum Beispiel bei sehr hohen Betriebstemperaturen der Brennkraftmaschine oder auch nach dem Abschalten der heißen Brennkraftmaschine, erhitzt sich aufgrund der nicht ausreichenden oder nicht vorhandenen Kühlung die Kühlflüssigkeit derart stark, daß durch die dadurch bewirkte Ausdehnung die Kühlflüssigkeit über die Verbindungsleitung 13 von der Auffüllkammer 10 in die Ausdehnungskammer 11 überläuft. Da die Ausdehnungskammer 11 durch den Ventildeckel 19 dicht abgeschlossen ist, erhöht sich der Druck in der Ausdehnungskammer 11, so daß nach einem Wiederabkühlen der Kühlflüssigkeit aufgrund des Überdrucks in der Ausdehnungskammer und des entstehenden Unterdrucks in der Auffüllkammer 10 die Kühlflüssigkeit aus der Ausdehnungskammer 11 in die Auffüllkammer 10 über die Verbindungsleitung 13 zurückgesaugt wird. Zu diesem Zweck ist der Sammelraum 38 vorgesehen, in dem sich die in der Ausdehnungskammer 11 vorhandene Kühlflüssigkeit sammeln kann. Analog dazu verbleibt im Luftraum 37 auch dann eine gewisse Restluftmenge, wenn die gesamte Auffüllkammer 10 wieder mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Dadurch ist es möglich, daß eventuelle Gasblasen aus der Kühlflüssigkeit 10 aufsteigen und in den Luftraum 37 ausgeschieden werden können.Under extreme operating conditions, for example at very high operating temperatures of the internal combustion engine or even after the hot internal combustion engine has been switched off, the cooling liquid heats up to such an extent due to the inadequate or non-existent cooling that the expansion causes the cooling liquid to flow via the connecting line 13 from the Filling chamber 10 overflows into the expansion chamber 11. Since the expansion chamber 11 is sealed off by the valve cover 19, the pressure in the expansion chamber 11 increases, so that after cooling the cooling liquid again due to the overpressure in the expansion chamber and the resulting negative pressure in the filling chamber 10, the cooling liquid from the expansion chamber 11 into the Filling chamber 10 is sucked back via the connecting line 13. For this purpose, the collecting space 38 is provided, in which the cooling liquid present in the expansion chamber 11 can collect. Analogously, a certain amount of residual air remains in the air space 37 even when the entire filling chamber 10 is filled with cooling liquid again. This makes it possible that any gas bubbles rise from the cooling liquid 10 and can be excreted in the air space 37.

Übersteigt der Druck in der Ausdehnungskammer 11 einen vorbestimmten Wert, so öffnet das im Ventildeckel 19 befindliche Überdruckventil, so daß Gas oder Flüssigkeit über die Überströmleitung 20 ausströmen kann und dadurch sich der Druck wieder verringert. Dabei ist es möglich, das genannte Überdruckventil mit einem Unterdruckventil zu kombinieren, so daß bei einem in der Ausdehnungskammer 11 entstehenden Unterdruck, der zum Beispiel beim Erkalten der Kühlflüssigkeit entstehen kann, Luft in die Ausdehnungskammer 11 eingelassen wird und dadurch ein Druckausgleich stattfindet.If the pressure in the expansion chamber 11 exceeds a predetermined value, the one in the valve cover 19 opens Pressure relief valve so that gas or liquid can flow out via the overflow line 20 and the pressure is reduced again as a result. It is possible to combine the above-mentioned pressure relief valve with a vacuum valve, so that air is admitted into the expansion chamber 11 in the case of a negative pressure which arises in the expansion chamber 11 and which can arise, for example, when the cooling liquid cools, and thus pressure equalization takes place.

Durch die mit dem Absaugstutzen 26 verbundene Pumpe, die Kühlflüssigkeit aus dem Ausgleichsbehälter ansaugt, besteht die Gefahr, daß in der Verbindungsleitung vom Ausgleichsbehälter zur Pumpe Kavitationserscheinungen auftreten, sich also durch ein Aufreißen des Flüssigkeitsstromes Blasen bilden. Zur Vermeidung von Kavitationserscheinungen in der Verbindungsleitung vom Absaugstutzen 26 zur Pumpe ist es erforderlich, in jedem Betriebszustand einen bestimmten Kühlflüssigkeitsstand über dem Absaugstutzen 26 zu gewährleisten. Durch die Anordnung der Auffüllkammer 10 über der Ausdehnungskammer 11, also dadurch, daß sich die Kühlflüssigkeit immer im oberen Bereich des Ausgleichsbehälters befindet, ist gewährleistet, daß der Flüssigkeitsstand normalerweise sich ausreichend hoch über dem Absaugstutzen 26 befindet. Selbst wenn aufgrund eines Verlustes von Kühlflüssigkeit der Kühlmittelstand in der Auffüllkammer 10 sinkt, ist der Kühlmittelstand noch so lange ausreichend hoch, wie die Vertiefung 27 mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Erst wenn auch die Vertiefung 27 keine Kühlflüssigkeit mehr enthält, also sich im gesamten Ausgleichsbehälter kein Kühlmittel mehr befindet, besteht die Gefahr einer Blasenbildung in der Kühlflüssigkeit und damit einer Verminderung der Kühlleistung.Due to the pump connected to the suction port 26, which draws coolant from the expansion tank, there is a risk that cavitation phenomena occur in the connecting line from the expansion tank to the pump, that is, bubbles form when the liquid flow is torn open. To avoid cavitation in the connecting line from the suction nozzle 26 to the pump, it is necessary to ensure a certain coolant level above the suction nozzle 26 in every operating state. The arrangement of the filling chamber 10 above the expansion chamber 11, that is to say that the cooling liquid is always in the upper region of the expansion tank, ensures that the liquid level is normally sufficiently high above the suction nozzle 26. Even if the coolant level in the replenishing chamber 10 drops due to a loss of coolant, the coolant level is sufficiently high as long as the depression 27 is filled with coolant. Only when the recess 27 no longer contains any coolant, that is to say there is no coolant in the entire expansion tank, is there a risk of bubbles forming in the coolant and thus a reduction in the cooling capacity.

Im Vergleich zu dem eingangs beschriebenen bekannten Ausgleichsbehälter, der eine senkrechte Trennwand von Auffüllkammer und Ausdehnungskammer aufweist, ergibt sich mit einem erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälter, wie er zum Beispiel in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, eine wesentliche Verminderung der Gefahr von Kavitationserscheinungen. Dies wird hauptsächlich dadurch erreicht, daß bei einem erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälter die Höhe der Ausdehnungskammer 11 im Prinzip immer zur effektiven Höhe des Flüssigkeitsstands in der Auffüllkammer 10 über dem Absaugstutzen 11 hinzu gezählt werden kann. Weiter haben bei einem erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälter auch Änderungen der Menge der Kühlflüssigkeit zum Beispiel infolge von Kühlflüssigkeitsverlusten aufgrund der im wesentlichen flachen Bauform des Ausgleichsbehälters nur geringfügige Auswirkungen auf den Füllstand in der Auffüllkammer 10 des Behälters. Schließlich ist diese flache Bauform des Ausgleichsbehälters, die durch die Anordnung der Auffüllkammer 10 über der Ausdehnungskammer 11 erreicht wird, auch für einen Einbau des Ausgleichsbehälters in den Motorraum eines Kraftfahrzeugs vorteilhaft.Compared to the known expansion tank described at the outset, which has a vertical partition wall between the filling chamber and the expansion chamber, there is a substantial reduction with an expansion tank according to the invention, as is shown, for example, in FIGS. 1 to 3 the danger of cavitation. This is mainly achieved in that, in the case of an expansion tank according to the invention, the height of the expansion chamber 11 can in principle always be added to the effective height of the liquid level in the filling chamber 10 above the suction nozzle 11. Furthermore, in a surge tank according to the invention, changes in the amount of coolant, for example as a result of losses of coolant due to the essentially flat shape of the surge tank, have only a minor effect on the fill level in the filling chamber 10 of the tank. Finally, this flat design of the expansion tank, which is achieved by arranging the filling chamber 10 above the expansion chamber 11, is also advantageous for installing the expansion tank in the engine compartment of a motor vehicle.

Claims (14)

  1. A one-piece compensator tank of a coolant circuit of an internal combustion engine with a filling chamber (10) to receive coolant, an expansion chamber (11) separated therefrom by a partition (12) and with a connecting line (13) which connects an upper zone of the filling chamber (10) with a loner zone of the expansion chamber (11), characterised in that the expansion chamber (11) is disposed substantially underneath the filling chamber (10).
  2. A compensator tank according to Claim 1, characterised in that the partition (12) extends substantially horizontally between the filling chamber (10) and the expansion chamber (11).
  3. A compensator tank according to Claim 1 or Claim 2, characterised in that the connecting line (13) is constructed at the junction with the upper zone (35) of the filling chamber (10) with an air space (37), the highest point of which is above the highest point of the compensating (sic!) chamber (10).
  4. A compensator tank according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the connecting line (13) is formed at the junction with the lower zone (36) of the expansion chamber (11) to form a collecting space (38), the lowest point of which is below the lowest point of the expansion chamber (11).
  5. A compensator tank according to one of Claims 1 to 4, characterised in that the connecting line (13) is integrally moulded on a tank wall (40).
  6. A compensator tank according to one of Claims 1 to 5, characterised in that a filling nozzle (15) is provided on the top (41) of the filling chamber (10) and can be closed off by means of a filling cap (16).
  7. A compensator tank according to one of Claims 1 to 6, characterised in that a valve socket (18) is connected to the expansion chamber (11) and can be closed off by means of a valve cap (19) constructed as a pressure relief valve.
  8. A compensator tank according to Claim 7, characterised in that the valve socket (18) is disposed on the top (41) of the filling chamber (10) and is connected to the expansion chamber (11) by a passage (21).
  9. A compensator tank according to one of Claims 1 to 8, characterised in that in the upper zone (35) of the filling chamber (10) there is at least one feed connection (25) for coolant.
  10. A compensator tank according to one of Claims 1 to 9, characterised in that an extraction connection (26) for coolant is provided and is disposed on the underside (42) of the expansion chamber (11) being connected to the filling chamber (10) via a depression (27).
  11. A compensator tank according to Claim 10, characterised in that the depression (27) is constructed with the aid of at least one oblique member (20) which extends from the partition (12) to the underside (42) of the expansion chamber (11).
  12. A compensator tank according to Claim 10 or 11, characterised in that the extraction connector (26) is disposed at the edge of the container.
  13. A compensator tank according to one of Claims 1 to 12, characterised in that the tank is composed of two shells with a vertical separating joint (30) extending through the connecting line (13).
  14. A compensator tank according to one of Claims 1 to 13, characterised in that the shells are injection moulded from synthetic plastics material and are welded to each other in the region of the separating joint.
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