DE10050852A1 - Kühlwasserausgleichsbehälter - Google Patents

Abstract

Der Kühlwasserausgleichsbehälter hat eine kreisrunde Umfangswand, und einen Einlaufstutzen, der etwa tangential in den Kühlwasserausgleichsbehälter einmündet. Im unteren Bereich ist eine Platte mit einer flachen Kegelform angeordnet, die über einen Umfangsbereich einen Spalt zwischen sich und der Behälterwand freiläßt. Von der Platte führt mittig ein Entgasungsstutzen nach oben. In diesem Kühlwasserausgleichsbehälter wird die Kühlflüssigkeit hochgradig entgast.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlwasserausgleichsbehälter mit einem in dessen oberen Bereich einmündenden Einlaufstutzen, durch den die Kühlflüssigkeit in den Kühlwasserausgleichsbehäl­ ter eintritt, und einem am Boden angeordneten Absaugstutzen, durch den die Kühlflüssigkeit mittels einer Pumpe aus dem Kühl­ wasserausgleichsbehälter wieder abgesaugt wird.

Derartige Kühlwasserausgleichsbehälter sind im Kühlwasserkreis­ lauf von Kraftfahrzeugen angeordnet und haben ein Puffervolumen aus Luft, das Volumenänderung der Kühlflüssigkeit z. B. infolge der Temperturänderungen, unterschiedlicher Schlauchdehnungen etc. ausgleicht.

Außerdem sollen im Kühlwasserausgleichsbehälter Luftansammlungen in der Kühlflüssigkeit in Form größerer oder kleinerer Gasblasen abgeschieden werden, durch die anderenfalls der Wirkungsgrad des Kühlsystems erheblich verschlechtert würde.

Bei den bisher anzutreffenden Kühlwasserausgleichsbehältern ist der Einlaufstutzen senkrecht zur Behälterwand befestigt, wobei die mit großer Geschwindigkeit eintretende Kühlflüssigkeit fron­ tal auf die Flüssigkeitsoberfläche innerhalb des Behälters auf­ trifft. Dadurch kommt es zu erheblicher Ausbildung von Schaum, der teilweise von der Wasserpumpe angesaugt wird. Dies ist auch dann der Fall, wenn der eintretende Kühlflüssigkeitsstrahl auf eine Prallwand gelenkt wird, wie dies bei herkömmlichen Kühl­ wasserausgleichsbehältern häufig der Fall ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlwasserausgleichsbehälter anzugeben, in dem die Kühlflüssig­ keit wirksamer entgast wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung sieht vor, daß der Kühlwasserausgleichsbehälter eine kreisrunde Umfangswand hat und daß der Einlaufstutzen etwa tangential in den Kühlwasserausgleichsbehälter einmündet. Bei dieser Ausgestaltung wird die Kühlflüssigkeit entlang der Innen­ wand des Kühlwasserausgleichsbehälters geführt, wobei sie nach einer oder mehreren Umdrehungen auf die Flüssigkeitsoberfläche in dem Kühlwasserausgleichsbehälter auftrifft und in die dort angesammelte Flüssigkeit eintritt. Durch das Fließen entlang der Innenwand des Behälters ist die Gasblasen- bzw. Schaumbildung erheblich reduziert.

Aus Festigkeitsgründen ist dabei bevorzugt, daß der Kühlwasser­ ausgleichsbehälter im wesentlichen eine Kugelform hat. Dabei liegt aber auch beispielsweise eine kreiszylindrische Ausgestal­ tung im Rahmen der Erfindung.

Weiter wird vorgeschlagen, daß der Einlaufstutzen im spitzen Winkel zur Horizontalen nach unten geneigt ist und daß im Be­ reich der Einmündung des Einlaufstutzens eine Führungswand angeordnet ist, die den Strom der aus der Einmündung des Ein­ laufstutzens austretenden Kühlflüssigkeit an die Innenwand des Kühlwasserausgleichsbehälters lenkt. Durch geeignete Ausbildung der Führungswand kann erreicht werden, daß die gesamte einge­ führte Kühlflüssigkeit entlang der Innenwand strömt.

Die Entstehung von Gasblasen läßt sich weiter dadurch reduzie­ ren, daß nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung der End­ abschnitt des Einlaufstutzens einen stetig sich vergrößernden Querschnitt erhält, wodurch die Austrittsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit verringert wird. Dies fördert die Entgasung der Flüssigkeit während des Fließens entlang der Umfangswand und verhindert eine Blasenbildung beim Auftreffen auf die Oberfläche der angesammelten Flüssigkeit in dem Behälter.

Nach einem weiteren wesentlichen Vorschlag ist vorgesehen, daß sich im unteren Bereich des Kühlwasserausgleichsbehälters eine Platte nahezu über dessen gesamten Innenraum erstreckt. Diese Platte ist etwa auf 1/4 Höhe des Behälters angeordnet und dient dem Zweck, zu verhindern, daß Gasblasen in den Bereich des Ab­ saugstutzens am Baden des Behälters gelangen.

In näherer Ausgestaltung dieses wichtigen Merkmals ist vorge­ sehen, daß zwischen der Platte und der Innenwand des Kühlwasse­ rausgleichsbehälters über einen Umfangsbereich ein Spalt ver­ bleibt, der entweder eine im wesentlichen konstante Breite von beispielsweise ca. 5 mm hat oder dessen Breite bevorzugt in Drehrichtung der Flüssigkeit ansteigt.

Dieser Spalt erstreckt sich zweckmäßigerweise etwa über die Hälfte des Umfangs, wobei die Platte in dem übrigen Bereich bevorzugt an der Innenwand des Kühlwasserausgleichsbehälters angeschweißt ist.

Weiter wird mit besonderem Vorteil vorgeschlagen, daß die Platte eine flache Kegelform hat mit einem Neigungswinkel von bei­ spielsweise 10 bis 20°, und daß im Zentrum ein vertikal nach oben ragender Entgasungsstutzen angebracht ist, durch den Gas, das unter die Platte geraten ist, nach oben in den Luftbereich des Kühlwasserausgleichsbehälters austritt. Damit werden alle Blasen nach oben transportiert, so daß die abgesaugte Kühlflüssigkeit praktisch gasfrei ist.

Die Form und Größe des Kühlwasserausgleichsbehälters hängt unter anderem von den jeweiligen räumlichen Verhältnissen im Motorraum eines Kraftfahrzeugs ab. Neben den aus einer Kammer bestehenden Kühlwasserausgleichsbehältern gibt auch Mehrkammersysteme, bei denen der Innenraum des Kühlwasserausgleichsbehälters durch Innenwände in mehrere Kammern unterteilt ist, die über Durchlaß­ öffnungen miteinander in Verbindung stehen. Die Kühlflüssigkeit tritt dabei in eine erste Kammer ein und gelangt durch weitere Kammern in die Austrittskammer, aus der sie abgesaugt wird.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung bildet der oben beschriebene Kühlwasserausgleichsbehälter eine Kammer eines Mehrkammersystems, und zwar die Kammar, in die die Kühlflüssig­ keit durch einen Einlaufstutzen eingeführt wird. Die erfindungs­ gemäß vorgesehene kreisrunde Umfangswand begrenzt somit die Einlaufkammer eines z. B. kubischen Kühlwasserausgleichsbehäl­ ters, der mehrere weitere Kammern enthält, die durch Innenwände voneinander getrennt und über Durchlässe miteinander verbunden sind. Die Kühlflüssigkeit tritt dabei aus einer im unteren Be­ reich der Einlaßkammer - bevorzugt unterhalb einer Gasauffang­ platte - ausgebildeten Durchlaßöffnung nacheinander in die näch­ sten Kammern ein, die der Kühlflüssigkeit Zeit zu einer restli­ chen Entgasung geben, bevor die Kühlflüssigkeit aus der letzten Kammer abgesaugt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des Kühlwas­ serausgleichsbehälters sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen auf rein schematische Weise:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen kugelförmigen Kühlwasserausgleichsbehälter, teilweise in Ansicht dargestellt;

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch einen Mehrkammer- Kühlwasserausgleichsbehälter mit einer zylindrischen Einlaufkammer und

Fig. 3 einen Vertikalschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2, teilweise in Ansicht dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen kugelförmigen Kühlwasserausgleichsbehälter 1, der aus zwei Halbschalen 2, 3 zusammengesetzt ist. Ein Einlauf­ stutzen 4, durch den die Kühlflüssigkeit in den Kühlwasseraus­ gleichsbehälter 1 eintritt, mündet tangential in den Kühlwasser­ ausgleichsbehälter 1 ein, wobei der Einlaufstutzen 4 leicht nach unten geneigt ist, wie Fig. 1 zeigt.

In dem Kühlwasserausgleichsbehälter 1 ist in dessen unterem Bereich eine Platte 5 angeordnet, die eine flache Kegelform hat, die zur Mittelachse 6 hin leicht ansteigt. Konzentrisch zur Mittellängsachse 6 ist an der Platte 5 ein Entgasungsstutzen 7 angesetzt, der sich bis in den oberen Luftbereich im Innenraum des Kühlwasserausgleichsbehälters 1 erstreckt.

Die Platte 5 ist über einen Umfangsbereich, der von den jeweili­ gen Gegebenheiten abhängt, an der Wand der unteren Halbschale 3 angesetzt, beispielsweise angeschweißt, während in dem übrigen Umfangsbereich ein Spalt 8 zwischen der Behälterwand und dem Rand der Platte 5 verbleibt.

Der Kühlwasserausgleichsbehälter 1 hat am Boden einen Absaug­ stutzen 9, durch den die Kühlflüssigkeit den Behälter 1 verläßt.

Der obere Bereich des Kühlwasserausgleichsbehälters ist durch einen Deckel 10 verschlossen, dessen Einzelheiten im Zusammen­ hang mit der vorliegenden Erfindung nicht von Interesse sind.

Das in den Kühlwasserausgleichsbehälter mit etwa 1,0 bis 1,4 bar in einer Menge von etwa bis zu 5 l/min eintretende Kühlmedium strömt entlang der Behälterinnenwand nach unten und kann dabei mehrere Umdrehungen zurücklegen, bis es die Flüssigkeitsober­ fläche in dem Kühlwasserausgleichsbehälter erreicht. Dabei wird die gashaltige Flüssigkeit hochgradig entgast.

Wenn die durch den Spalt 8 unter die Platte 5 gelangte Kühl­ flüssigkeit noch Gas mit sich führt, steigt dieses zur Mitte der Platte hin hoch und wird durch den Entgasungsstutzen 7 nach oben in den Luftbereich des Kühlwasserausgleichsbehälters 1 abge­ führt. Die durch den Stutzen 9 abgesaugte Flüssigkeit ist prak­ tisch gasfrei.

Fig. 2 zeigt - ebenfalls rein schematisch - einen aus fünf Kammern bestehenden Mehrkammer-Kühlwasserausgleichsbehälter 16. Die Einlaufkammer 17, die Fig. 3 im Vertikalschnitt zeigt, hat eine Zylinderform. Die Kühlflüssigkeit gelangt durch den Einlauf­ stutzen 4 wiederum in tangentialer Richtung ins Innere der Kammer 17 und strömt - wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 - entlang der kreisförmigen Kammerwand nach unten, um durch den Schlitz 8 zwischen der Platte 5 und der Wand der Kammer 17 hindurchzutreten. Eventuell mitgeführtes Gas wird hier wiederum durch den Entgasungsstutzen 7 in den oberen Luftbereich abge­ führt.

Die damit hochgradig entgaste Kühlflüssigkeit gelangt durch eine im Bodenbereich in der Wand der Kammer 17 ausgebildete Öffnung 18 in die anschließende Kammer 19 und nachfolgend durch weitere Auslaßöffnungen in die Kammern 20, 21 und 22, aus der die Kühl­ flüssigkeit durch einen Auslaßstutzen 23 abgesaugt wird.

Claims (10)

1. Kühlwasserausgleichsbehälter mit einem in dessen oberen Bereich einmündenden Einlaufstutzen, durch den die Kühlflüssig­ keit in den Kühlwasserausgleichsbehälter eintritt, und einer am Boden angeordneten Auslaßöffnung, durch die die Kühlflüssigkeit den Behälter verläßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlwasserausgleichsbehälter (1) eine kreisrunde Um­ fangswand hat, und daß der Einlaufstutzen (4) etwa tangential in den Kühlwasserausgleichsbehälter (1) einmündet.

2. Kühlwasserausgleichsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Kugelform hat.

3. Kühlwasserausgleichsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Zylinderform hat.

4. Kühlwasserausgleichsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufstutzen (4) nach unten geneigt ist.

5. Kühlwasserausgleichsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Einmündung des Ein­ laufstutzens (4) ein Abweiser angeordnet ist, der die Kühlflüs­ sigkeit an die Innenwand des Kühlwasserausgleichsbehälters (1) lenkt.

6. Kühlwasserausgleichsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt des Einlaufstutzens einen vergrößerten Querschnitt hat.

7. Kühlwasserausgleichsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich im unteren Bereich des Kühlwas­ serausgleichsbehälters (1) eine Platte (5) nahezu über dessen gesamten Querschnitt erstreckt.

8. Kühlwasserausgleichsbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Platte (5) und der Innenwand des Kühlwasserausgleichsbehälters (1) über einen Umfangsbereich ein Spalt (8) verbleibt.

9. Kühlwasserausgleichsbehälter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (5) eine flache Kegelform hat mit einem mittigen, vertikal nach oben ragenden Entgasungs­ stutzen (7).

10. Kühlwasserausgleichsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlwasserausgleichsbehälter eine Kammer (17) eines Mehrkammer-Kühlwasserausgleichsbehälters (16) ist.