-
Die
Erfindung betrifft einen Ausgleichsbehälter für Kühlflüssigkeit, mit einem oberen
Eintrittstutzen für
blasenangereicherte Kühlflüssigkeit
und einem unteren Austrittstutzen für blasenfreie Kühlflüssigkeit,
mindestens einer im Wesentlichen vertikal angeordneten Behältertrennwand
zur Bildung von Kammern im Behälter,
wobei die Trennwand mindestens einen oberen Durchbruch für blasenangereicherte
Flüssigkeit
oder als Druckausgleich und mindestens einen unteren Durchbruch
für blasenfreie Kühlflüssigkeit
aufweist, sowie der Eintrittstutzen in eine der Kammern und der
Austrittstutzen in eine andere der Kammern mündet, wobei der Behälter vertikal
geteilt ist.
-
Ausgleichsbehälter für Kühlflüssigkeit
finden in großem
Umfang in Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen Verwendung.
-
Solche
Ausgleichsbehälter
werden üblicherweise
aus zwei im Kunststoffspritzgussverfahren hergestellten Hälften gebildet,
die miteinander verbunden werden, z. B. durch Verschweißen. Dabei
wird in den meisten Fällen
bei Ausgleichsbehältern
für Kühlflüssigkeit
eine horizontal liegende Schweißnaht
verwendet. Da der Ausgleichsbehälter
einen Druckbehälter
darstellt, muss das Gesamtvolumen je nach Behälterform aus Steifigkeitsgründen in
mehrere kleine Kammern aufgeteilt werden. Diese Kammern dienen zusätzlich der
Beruhigung und Luftabscheidung des Kühlflüssigkeit/Luft-Gemisches, das
von den Entnahmestellen über
den Eintrittstutzen in den Ausgleichsbehälter einströmt. Über einen Austrittstutzen strömt die entgaste
Flüssigkeit-Kühlwasser-
dann wieder in eine Pumpe und damit dem System zu.
-
Um
die Kühlflüssigkeit
durch die einzelnen Kammern zu leiten, sind die Kammern sowohl oben, wegen
Druckausgleich, wie auch unten, damit das Kühlflüssigkeit/Luft-Gemisch von einer
Kammer zur anderen gelangen kann, miteinander verbunden. Diese Durchbrüche müssen sehr
aufwendig mit Schiebern in einzelnen relativ kleinen Werkzeugteilen,
die die Kammern bilden, dargestellt werden.
-
Aus
dem Stand der Technik sind Ausgleichsbehälter für Kühlflüssigkeit bekannt geworden,
die vertikal geteilt sind.
-
Ein
solcher vertikal geteilter Ausgleichsbehälter für Kühlflüssigkeit der Eingangs genannten
Art ist aus der
DE-AS 24 37 502 bekannt.
Der Behälter besteht
aus drei Teilen, wobei die Trennwand das mittlere Teil darstellt,
an das sich die äußeren Behälterhälften anschließen. Die
drei Behälterteile
sind im Bereich äußerer Flansche
dieser drei Teile miteinander verbunden. Die Trennwand ist oben
und unten mit den Durchbrüchen
versehen. In diesem Behälter sind
somit zwei Kammern gebildet. Der Eintrittstutzen mündet in
eine der Kammern, der Austrittstutzen mündet in die andere der Kammern,
d. h. er geht von dieser anderen Kammer ab.
-
Bei
diesem Ausgleichsbehälter
ist die Trennwand in der Teilungsebene angeordnet, wobei die Trennwand
die eine Kammer von der anderen Kammer abteilt. Eine solche Gestaltung
des Ausgleichsbehälters
ist baulich aufwendig, weil, zur Bildung von zwei Kammern, der Ausgleichsbehälter durch
drei separate Bauteile zu bilden ist, nämlich die beiden Behälterhälften und
die Trennwand, die überdies
miteinander zu verbinden sind.
-
Ein
vertikal geteilter Ausgleichsbehälter
für Kühlflüssigkeit
ist ferner aus der
DE
35 33 094 A1 bekannt. Dieser Ausgleichsbehälter weist
eine Auffüllkammer
zur Aufnahme der Kühlflüssigkeit,
eine mittels einer Trennwand davon abgetrennte Ausdehnungskammer
und eine Verbindungsleitung, die einen oberen Bereich der Auffüllkammer
mit einem unteren Bereich der Ausdehnungskammer verbindet, auf.
Der Ausgleichsbehälter
ist aus zwei Schalen mit einer vertikalen, durch die Verbindungsleitung
laufenden Teilungsfuge zusammengesetzt. Auf Grund dieser vertikalen
Teilung des gesamten Behälters
in zwei Schalen ist es möglich,
diese beiden Teile mit Hilfe eines Spritzverfahrens aus Kunststoff
herzustellen und mittels entsprechender Verbindungsmethoden zusammenzufügen. Bei
diesem Ausgleichsbehälter
ist die Auffüllkammer
normalerweise 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
zurückgezogen.
-
Ein
weiterer vertikal geteilter Ausgleichsbehälter für Kühlflüssigkeit ist in der
DE 80 15 573 U1 beschrieben.
Auch dieser Behälter
weist eine Ausdehnungskammer, eine Auffüllkammer und eine Trennwand
auf.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Ausgleichsbehälter für Kühlflüssigkeit der Eingangs genannten
Art so weiterzubilden, dass diese einfach und kostengünstig herstellbar
ist, bei optimalem Wirkungsgrad betreffend die Beruhigung und Luftabscheidung
des Kühlflüssigkeit/Luft-Gemisches.
-
Gelöst wird
die Aufgabe dadurch, dass der Behälter derart geteilt ist, dass
die Teilungsebene des Behälters
die jeweilige Kammer teilt und im Bereich der Teilungsebene die
Durchbrüche
angeordnet sind.
-
Durch
diese Maßnahme
lässt sich
der Herstellungsaufwand für
den Ausgleichsbehälter
wesentlich reduzieren, weil die Durchbrüche nun in der Teilung liegen
können.
Die Durchbrüche
können
somit im Kunststoffspritzgussverfahren ohne Schieber dargestellt
werden.
-
Gemäß einer
bevorzugten, baulich besonders einfach gestalteten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Austrittstutzen durch einen Durchbruch
im Boden des Behälters
in die dem Austrittstutzen zugeordnete Kammer mündet. Vorzugsweise mündet der Eintrittstutzen
benachbart der Decke des Behälters
durch einen Durchbruch in der Seitenwand des Behälters in die dem Eintrittstutzen
zugeordnete Kammer. Schließlich
wird es als zweckmäßig angesehen,
wenn das Behältnis
mit einem Einfüllstutzen versehen
ist, wobei dieser durch einen Durchbruch in der Decke des Behälters in
eine der Kammern mündet.
-
Es
ist grundsätzlich
als ausreichend anzusehen, wenn der Ausgleichsbehälter zwei
Kammern aufweist, die insbesondere nebeneinanderliegend angeordnet
sind. Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung wird vorgeschlagen, mehr als zwei Kammern vorzusehen.
Durch diese Aufteilung des Gesamtvolumens des Ausgleichsbehälters in
mehrere kleine Kammern erhält
der Ausgleichsbehälter
in seiner Eigenschaft als Druckbehälter eine große Steifigkeit. Zudem
sind zur Luftabscheidung mehrere Kammern gleich einer "Entgasungstreppe" zu durchströmen, so dass
die Effektivität
erhöht
wird.
-
Die
genannten mehreren Kammern werden vorzugsweise dadurch gebildet,
dass der Behälter eine
weitere, im Wesentlichen horizontal angeordnete Trennwand aufweist,
wobei diese Trennwand, in der Teilungsebene des Behälters, mit übereinanderliegende
Kammern verbindenden Durchbrüchen
versehen ist.
-
Ein
besonders guter Wirkungsgrad beim Entlüften der Kühlflüssigkeit ergibt sich dann,
wenn das Kühlflüssigkeit/Luft-Gemisch
nicht auf dem kürzesten Wege,
sondern auf Umwegen durch den Ausgleichsbehälter vom Eintrittstutzen zum
Austrittstutzen geleitet wird. Dies geschieht durch den Übertritt
von einer Kammer in die andere Kammer, wobei durch eine geschickte
Anordnung der Durchbrüche
bezüglich der
Teilungsebene diese Umlenkung bewerkstelligt werden kann.
-
So
ist beispielsweise vorgesehen, dass mindestens ein Durchbruch durch
einen Rücksprung
in einem Behälterteil,
insbesondere einer Behälterhälfte, gebildet
ist. Nur dieses Behälterteil
weist somit den Durchbruch auf, der damit in die Wandung dieses
Behälter teils
verlegt ist, während
das diesem Behälterteil
benachbarte Behälterteil
nur eine Seite des Durchbruchs begrenzt.
-
Es
ist ferner denkbar, den Ausgleichsbehälter so zu gestalten, dass
mindestens ein Durchbruch durch Rücksprünge im jeweiligen Behälterteil,
insbesondere Rücksprünge in der
jeweiligen Behälterhälfte, gebildet
ist. In diesem Fall weist jedes Behälterteil einen Teil des jeweiligen
Durchbruchs auf. Beim Zusammenfügen
der beiden Behälterteile
ergibt sich der Gesamtquerschnitt des Durchbruchs.
-
Ferner
ist es denkbar, den Ausgleichsbehälter so auszubilden, dass mindestens
ein Durchbruch durch einen Rücksprung
in einem Behälterteil
und ein Vorsprung im an dieses Behälterteil angrenzenden Behälterteil
gebildet ist. Dies bedeutet, dass der Durchbruch sehr weit in das
eine Behälterteil
verlegt ist und der Vorsprung des anderen Behälterteils, der teilweise in
den Rücksprung
des erstgenannten Behälterteils
ragt, die Begrenzungskante des Durchbruchs bildet. Diese letztgenannte
Ausführungsform ist
unter dem Aspekt zu sehen, dass im Bereich der Teilungsebene des
Behälters
der jeweilige Durchbruch angeordnet ist.
-
Schließlich ist
es denkbar, den Behälter
so auszubilden, dass ein Durchbruch durch einen Rücksprung
in einem Behälterteil
und eine mit dem anderen Behälterteil
verbundene Lasche, die den Rücksprung
teilweise abdeckt, gebildet ist. In diesem Fall weist das mit der
Lasche versehene Behälterteil
keinen Bestandteil dieses Behälterteils
bildenden Vorsprung auf. Die genannte Gestaltung ist insbesondere
in Abhängigkeit
des beim Verbinden der Behälterhälften Anwendung
findenden Schweißverfahrens und
der darstellbaren Toleranzen zu sehen. Unter diesem Aspekt kann
es vorteilhaft sein, die versetzt, also nicht direkt in der Werkzeugteilung
liegenden Durchbrüche
nicht über
einen Rücksprung
in einem Behälterteil
und einen Vorsprung im anderen Behälterteil darzustellen, sondern
durch Bildung des Durchbruches über
einen Rücksprung
und eine diesen teilweise abdeckende breite Lasche, die nicht in den
Rücksprung
einspurt, son dern diesen entweder oben oder unten abdeckt. Prinzipiell
gilt dies natürlich auch
für vertikale
Durchbrüche
des Behälters.
Diese Gestaltung ist vor dem Hintergrund zu sehen, dass Kühlwasserbehälter, besonders
wenn diese aus Polymid gefertigt sind, meist vibrationsverschweißt werden.
Dazu ist es notwendig, die zu verschweißenden Behälterteile in eine Richtung
frei gegeneinander beweglich zu halten, um das Aneinanderreiben
der Kontaktflächen
und damit das Anwärmen
der Werkstoffe zu ermöglichen.
Durchbrüche,
die mit Rücksprüngen und
Vorsprüngen
gebildet werden und damit aus funktionellen Gründen in Richtung der Vibrationsachse
stehen müssen,
wirken hier hinderlich bzw. müssen
einen genügend
großen
Spalt zwischen Rücksprung
und Vorsprung in Vibrationsrichtung aufweisen, was aber hinsichtlich
der Lage und Größe des Durchbruchquerschnitts
unerwünscht
ist. Die Bildung der Durchbrüche
mittels abgedeckter Laschen vermeidet dies. Die vorgenannten Maßnahmen
ermöglichen,
Durchbrüche
zueinander seitlich versetzt anzuordnen, insbesondere in vertikaler
Flucht seitlich zueinander versetzt anzuordnen, oder aber den jeweiligen
Durchbruch seitlich versetzt zum Eintrittstutzen bzw. Austrittstutzen
anzuordnen.
-
Vorzugsweise
weist der Ausgleichsbehälter im
Bereich der Teilungsebene der beiden Behälterhälften einen äußeren Schweißrand zum
Verbinden der beiden Behälterhälften auf,
der sehr steif und stabil ist. Dieser Schweißrand kann genutzt werden,
um Mittel zum Befestigen des Ausgleichsbehälters aufzunehmen. Der vertikale
Schweißrand
dient damit als Halter, in den der Ausgleichsbehälter in eine Aufnahme, beispielsweise
von oben, eingesteckt werden kann. Bei horizontaler Befestigung
des Ausgleichsbehälters
kann dies ebenfalls durch am Schweißrand ausgebildete Aufnahmen
erfolgen.
-
Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden, ohne hierauf beschränkt
zu sein, anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 eine
räumliche
Ansicht einer ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälters für Kühlflüssigkeit,
veranschaulicht in seiner Einbaulage ohne Vorderwand,
-
2 eine
räumliche
Ansicht der einen Behälterhälfte des
in 1 gezeigten Behälters,
-
3 eine
räumliche
Ansicht der anderen Behälterhälfte des
in 1 gezeigten Behälters,
-
4 für eine zweite
Ausführungsform
einer geringfügig
gegenüber
der Ausführungsform
nach den 1 bis 3 modifizierten
Ausgleichsbehälter
die eine Behälterhälfte in
einer räumlichen
Ansicht, entsprechend der Darstellung der 2,
-
5 für diese
zweite Ausführungsform
des Behälters
eine räumliche
Ansicht der anderen Behälterhälfte, entsprechend
der Darstellung in 3,
-
6 eine
räumliche
Ansicht einer dritten Ausführungsform
des Ausgleichsbehälters,
-
7 eine
räumliche
Ansicht der einen Behälterhälfte des
in 6 gezeigten Behälters,
-
8 eine
räumliche
Ansicht der anderen Behälterhälfte des
in 6 gezeigten Behälters,
-
9 einen
Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform eines Ausgleichsbehälters und
-
10 einen
Längsschnitt
durch den Ausgleichsbehälter
gemäß 9.
-
Die
erste Ausführungsform
gemäß dem in den 1 bis 3 gezeigten
Ausgleichsbehälters 1 für Kühlflüssigkeit
ist vertikal geteilt und weist die beiden Behälterhälften 2 und 3 auf.
Sie veranschaulicht Durchbrüche
in der Teilung des Behältnis
und einen zur Teilung versetzten Durchbruch.
-
Die
jeweilige Behälterhälfte 2 bzw. 3 ist
im Wesentlichen als quaderförmiger
Hohlkörper
ausgebildet, mit, auf die Orientierung des Behältnisses 1 bezogen,
Boden 4, Decke 5 sowie zwischen Boden 4 und
Decke 5 angeordneten Seitenwänden 6, 7.
Die Behälterhälfte 2 ist
mit einer Vorderwand 8, die Behälterhälfte 3 mit einer Rückwand 9 versehen.
Im Inneren des aus den beiden Behälterhälften 2 und 3 gebildeten
Ausgleichsbehältnisses 1 sind
vier Kammern 10, 11, 12, 13 gebildet,
die, auf Grund der vertikalen Teilung des Ausgleichsbehältnisses 1 in
die beiden Behälterhälften 2 und 3,
jeweilige Kammerhälften 10a, 11a, 12a, 13a der
Behälterhälfte 2 und Kammerhälften 10b, 11b, 12b, 13b der
Behälterhälfte 3 bilden.
Die Unterteilung des Ausgleichsbehältnisses 1 in die
Kammern 10 bis 13 erfolgt über eine vertikale Trennwand 14 und
eine horizontale Trennwand 15, wobei die vertikale Trennwand 14 durch
die Trennwandhälfte 14a der
Behälterhälfte 2 und
die Trennwand 14b der Behälterhälfte 3 sowie die horizontale
Trennwand 15 durch die Trennwandhälfte 15a der Behälterhälfte 2 und
die horizontale Trennwandhälfte 15b der
Behälterhälfte 3 gebildet
ist.
-
In
der aneinander liegenden Montagestellung der Behälterhälften 2 und 3,
in der diese miteinander verschweißt werden, kontaktieren die
umlaufenden Flansche 16 und 17 die Behälterhälften 2 und 3 sowie
die Stirnkanten 18 der Trennwandhälften 14a, 14b und 15a, 15b.
-
Die
Behälterhälfte 3 ist
mit einem Einfüllstützen 19 für Kühlflüssigkeit,
einem Eintrittstutzen 20 für blasenangereicherte Kühlflüssigkeit
sowie einem Austrittstutzen 21 für blasenfreie Kühlflüssigkeit
versehen. Der Austrittstutzen 21 mündet durch einen Durchbruch 22 im
Boden 4 der Behälterhälfte 3 in
die Kammerhälfte 12b.
Der Eintrittstutzen 20 mündet, benachbart der Decke 5 der
Behälterhälfte 3 durch einen
nicht veranschaulichten Durchbruch in der Seitenwand 7 der
Behälterhälfte 3 in
die Kammerhälfte 11b.
Der Einfüllstutzen 19 mündet durch
einen Durchbruch 23 in der Decke 5 der Behälterhälfte 3 in die
Kammerhälfte 10b.
-
Jede
Behälterhälfte 2 bzw. 3 ist
im Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt. Hierbei weist, bezogen
auf die jeweilige Behälterhälfte 2 bzw. 3,
deren vertikale Trennwandhälfte 14a bzw. 14b im Übergang
zum Boden 4 bzw. der Decke 5 einen Rücksprung 24 auf.
In miteinander verschweißtem
Zustand der Behälterhälften 2 und 3 bilden
diese Rücksprünge 24 einen
nicht veranschaulichten oberen Durchbruch für blasenangereicherte Kühlflüssigkeit und
Druckausgleich der Kammern sowie einen unteren Durchbruch 25 für blasenfreie
Kühlflüssigkeit.
-
Entsprechend
den Rücksprüngen 24 sind auch
die horizontalen Trennwandhälften 15a und 15b im
Bereich des Übergangs
der Kammerhälften 11a und 12a bzw. 11b und 12b mit
Rücksprüngen 26 versehen,
so dass in diesem Bereich bei miteinander verbundenen Behälterhälften 2 und 3 ein
Durchbruch 27 gebildet ist, der die Kammern 11 und 12 im
Bereich der Trennfuge zwischen den beiden Behälterhälften 2 und 3 miteinander
verbindet.
-
Schließlich ist
die horizontale Trennwandhälfte 15b im
Bereich zwischen den Kammerhälften 10a und 13a mit
einem über
die Trennebene der Behälterhälften 2 und 3 hinausgehenden
Vorsprung 28 versehen und die andere Behälterhälfte 3 im
Bereich der horizontalen Trennwandhälfte 15b im Übergang von
den Kammerhälften 10b und 13b mit
einem Rücksprung 29 versehen.
Die Länge
des Vorsprungs 28 ist kürzer
als die Tiefe des Rücksprungs 29,
so dass in miteinander verbundenem Zustand der beiden Behälterhälften 2 und 3 zwischen
dem Grund des Rücksprungs 29 und
der freien vorderen Kante des Vorsprungs 28 ein weiterer
Durchbruch 30 gebildet ist und zwar zwischen den Kammern 11 und 12.
-
Auf
Grund dieser Anordnung des unteren Durchbruchs 25 in der
vertikalen Trennwand 14 und des oberen Durchbruchs in der
vertikalen Trennwand 14 sowie der beiden Durchbrüche 27 und 30 in
der horizontalen Trennwand 15 strömt die blasenangereicherte
Kühlflüssigkeit
durch alle vier Kammern 10 bis 13 und zwar sowohl
mit horizon taler als auch mit vertikaler Komponente, und dies wegen
des seitlichen Versatzes von Durchbrechungen zueinander bzw. zu
dem Eintrittstutzen 20 und dem Austrittstutzen 21 auch
mit einer Komponente senkrecht zur Trennebene der beiden Behälterhälften 2 und 3.
-
Die
Ausführungsform
nach den 4 und 5 ist gegenüber der
Ausführungsform
nach den 1 bis 3 nur dadurch
modifiziert, dass statt des Vorsprunges 28 und des Rücksprunges 29 zwischen
den Kammern 10 und 13 jede Behälterhälfte 2 und 3 einen
Rücksprung 26 im
Sinne der Ausführungsform
nach den 1 bis 3 und damit
einen durch diese beiden Rücksprünge 26 gebildeten Durchbruch
aufweist, der in seiner Gestalt den Durchbruch 27 gemäß der Ausführungsform
nach den 1 bis 3 entspricht.
Alle Durchbrüche
liegen somit in der Teilung des Behälters.
-
Die
Ausführungsform
nach den 6 bis 8 ist gegenüber derjenigen
nach den 1 bis 3 dadurch
modifiziert, dass, bezogen auf den Durchbruch 30 und damit
den Vorsprung 28, der in den Rücksprung 29 ragt,
eine mit der Behälterhälfte 5 verbundene
Lasche 34 den Rücksprung 29 soweit abdeckt,
wie dies bei der Ausführungsform
nach den 1 bis 3 mittels
des Vorsprungs 28 geschieht. Bei der Ausführungsform
nach den 6 bis 8 weist
die Behälterhälfte 2 im
Bereich des Durchbruchs 30 keinen Vorsprung 28 auf,
sondern es ist in diesem Bereich die Lasche 34, die als
plattenförmiger,
rechteckiger Körper
ausgebildet ist, mit der Trennwandhälfte 15a verbunden
und ragt über
diese im Bereich der Stirnkante 18 hinaus.
-
Die 9 und 10 zeigen
eine gegenüber
den Ausführungsformen
nach den 1 bis 5 vereinfachte
Ausführungsform.
Dort ist nur die vertikale Trennwand 14 vorgesehen, nicht
aber die horizontale Trennwand 15. Demzufolge sind dort auch
nur die Rücksprünge 24 im
oberen und unteren Bereich der jeweiligen Behälterhälfte 2 bzw. 3 vorgesehen,
die die beiden Durchbrüche 26 bilden.
Bei dieser Ausführungsform
sind somit nur die beiden Kammern 31 und 32 gebildet.
Im Übrigen
sind mit der Ausführungsform nach
den 1 bis 3 bzw. 4 und 5 bzw. 6 bis 8 übereinstimmende
Bauteile in den 9 und 10 betreffend diese
vierte Ausführungsform
mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Ergänzend sind in den 9 und 10 der
Füllstand
und die Werkzeugteilung des Behälters
mitbezeichnet.