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Vorrichtung zur Entlüftung der Kühlwasserkreisläufe von Verbrennungsmotoren,
insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entlüftung
der Kühlwasserkreisläufe von Verbrennungsmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
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In einem einfachen Kühlwasserkreislauf, bestehend aus Motor, Kühler
und Kühlwasserpumpe, darf der Kühler nicht vollständig mit Wasser gefüllt sein.
Im oberen Wasserkasten des Kühlers muß ein ausreichender Luftstrom vorhanden sein,
damit sich das Wasser bei der Erwärmung ausdehnen kann, ohne daß Wasser durch die
Überlaufleitung austritt. An der freien Wasseroberfläche des oberen Wasserkastens
soll sich die Luft, die im Wasserkreislauf enthalten ist, abscheiden. Dies geschieht
bisher jedoch nur sehr unvollkommen, da die Wasseroberfläche durch das Wasser, das
vom Motor kommend in den oberen Wasserkasten eintritt, sehr stark bewegt wird. Vielfach
tritt die gegenteilige Wirkung auf, nämlich daß Luft durch die starke Wasserströmung
aus dem oberen Wasserkasten in den Kühlwasserkreislauf zusätzlich mitgerissen wird.
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Die Erfindung bezweckt mit einfachen Mitteln eine besonders wirkunasvolle
Entlüftunc, von Kühlwasser-Z, im
kreisläufen jeglicher Art, insbesondere bei
Kraftfahrzeugen zu erreichen.
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Es ist bereits eine Kühleranordnung bekannt, bei der der obere Wasserkasten
mit einer mit Öffnungen verschenen Trennwand in eine Ober- und eine Unterkammer
unterteilt ist, bei der die Wasservorlaufleitung an die Unterkammer angeschlossen
ist und bei der die Oberkammer mittels einer Nebenstronfleitung mit der Rücklaufleitung
vom unteren Wasserkasten bzw. mit der Saugseite der Pumpe verbunden ist. Die Trennwand
zwischen der Ober- und Unterkammer des oberen Wasserkastens ist bei der bekannten
Anordnung mit einer großen Anzahl von Bohrungen versehen. Auf diese Weise kann das
Wasser in der Oberkammer des oberen Wasserkastens durch die turbulente Strömung
in der Unterkammer stark beunruhigt werden, wodurch die Abscheidung der Lufteinschlüsse
in der Oberkammer weitgehend verhindert wird. Die Nebenstromleitung von der Oberkammer
des oberen Wasserkastens zur Saugseite der Pumpe weist einen sehr kleinen Querschnitt
auf. Dadurch ist einerseits der Widerstand an den Trennwandöffilungen wegen des
relativ großen Gesamtquerschnittes der zahlreichen Öffnungen klein und andererseits
ist der Widerstand in der Nebenstromleitung wegen des relativ kleinen Strömungsquerschnittes
groß. Die sich ergebende große Strömungsgeschwindigkeit in der Nebenstromleitung
bringt jedoch wesentliche Nachteile mit sich.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß das Optimum der Entlüftungswirkung
dann erreicht wird, wenn die Strömungsgeschwindigkeit in der Nebenstromleitung sich
nach Möglichkeit dem Wert Null nähert.
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Dies wird aernäß der Erfindung bei einer Vorrichtung zur Entlüftung
der Kühlwasserkreisläufe von Verbrennungsmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
bei welcher der Motor mittels einer Wasservorlaufleitung mit dem oberen Wasserkasten
eines Kühlers und - unter Zwischenschaltung einer Pumpe - mittels
einer Rücklaufleitung mit dem unteren Wasserkasten dieses Kühlers verbunden ist,
wobei der obere Wasserkasten durch eine Öffnungen aufweisende Trennwand in eine
Ober- und eine Unterkammer unterteilt ist, die Wasservorlaufleitung an die Unterkammer
des oberen Wasserkastens angeschlossen ist und die Oberkammer mittels einer Nebenstromleitung
mit der Rücklaufleitung vom unteren Wasserkasten bzw. mit der Saugseite der Pumpe
in Verbindung steht, dadurch erreicht, daß der freie Querschnitt der Nebenstromleitung
größer ist als der freie Querschnitt der Verbindungsöffnung in der Trennwand zwischen
den beiden Kammern des oberen Wasserkastens und daß dieser freie Querschnitt der
Verbindungsöffnung so bemessen ist, daß deren Strömungswiderstand wesentlich größer
ist als der Strömungswiderstand des Kühlers selbst. Dadurch wird erreicht, daß der
Nebenstrom möglichst klein ist. Dazu genügt bei bevorzugten Ausführungsformen schon
die Anordnung einer einzigen öffnung in der Trennwand zwischen Ober- und Unterkammer.
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Diese Trennwand kann gewölbt ausgebildet sein, sie kann aber auch
flach gestaltet und geneigt im oberen Wasserkasten untergebracht sein. In jedem
Falle ist die Trennwand dicht mit der Wandung des Wasserkastens zu verbinden. Die
Öffnung an der Trennwand wird an der höchsten Stelle derselben angebracht. Je nach
der Bauart des Kühlers, insbesondere entsprechend
seinen Abmessungen,
können gegebenenfalls statt einer öffnung in der Trennwand auch mehrere öffnungen
vorgesehen sein. Wesentlich ist, daß der Strömungswiderstand dieser öffnungen erheblich
größer ist als der Strömungswiderstand des Kühlers selbst.
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Durch diese Anordnung gemäß der Erfindung entsteht ein kleiner Nebenstromkreis
von der unteren zur oberen Kammer des oberen Wasserkastens und durch die Verbindungsleitung
zur Saugseite der Pumpe. Es ist ein Vorteil, daß dieser Nebenstrom klein gehalten
werden kann, weil er den Kühler umgeht und weil er im oberen Teil des oberen Wasserkastens
keine Verwirbelung der Wasseroberfläche erzeugen soll. Die Lufteinschlüsse im Hauptstromkreislauf
sammeln sich an der Trennwand in der unteren Kammer des oberen Wasserkastens und
gelangen durch die kleine öffnung in die obere Kammer, wo sie sich an der freien
Wasseroberfläche abscheiden. Dieser Vorgang wird durch die Nebenstromleitung begünstigt,
weil die Auftriebskräfte der Lufteinschlüsse infolge der verschiedenen spezifischen
Gewichte gegenüber den dynamischen Kräften der Strömung im unteren Teil des oberen
Wasserkastens gering sind. Der turbulente Kühlwasserhauptstrom im unteren Teil des
oberen Wasserkastens verläuft abseits von der freien Wasseroberfläche, so daß ein
Mitreißen der Luft aus dem Luftraum des durch die Trennwand abgeteilten oberen Teiles
des Wasserkastens ausgeschlossen wird. Die Wasserströmung im oberen Teil des oberen
Wasserkastens ist so klein, daß sie das Aufsteigen der Luftblasen zur freien Wasseroberfläche
nicht verhindert.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht eines
Motors mit einem diesem Motor zugeordneten Kühler in schematischer Darstellung,
Fig. 2 und 3 den oberen Wasserkasten des Kühlers teilweise im Schnitt in
zwei weiteren Ausführungsbeispielen hinsichtlich der Art der Ausgestaltung der Trennwand.
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Die Anordnung gemäß Fig. 1 zeigt einen Verbrennungsmotor
1 mit einem Kühler 2. Dieser Kühler ist mit einem unteren Wasserkasten
3 und einem oberen Wasserkasten 4 versehen. Das Kühlwasser strömt vom Motor
1 über die Wasservorlaufleitung 5 in den oberen Wasserkasten 4. Der
untere Wasserkasten 3 ist mittels der Rücklaufleitung 6 mit dem Motor
1 verbunden, unter Zwischenschaltung einer Pumpe 7.
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Im oberen Wasserkasten 4 ist eine Trennwand 8
vorgesehen, die
diesen oberen Wasserkasten 4 in die Oberkammer 4 a und die Unterkammer 4
b unterteilt. Die Trennwand 8 weist eine kleine Verbindungsöffnung
9 auf. Der Wasserspiegel in der Oberkammer 4a ist mit W bezeichnet. Im übrigen
weist die Oberkammer die übliche Kühlerverschraubung 10 auf. Die Oberkammer
4a ist in bekannter Weise breiter gehalten als die Unterkammer 4 b.
Die an der Rückwand des Kühlers 2 über die Unterkammer 4 b vorstehende Bodenfläche
12 der Oberkammer 4 a ist mittels einer Nebenstromleitung 11 mit der
Rücklaufleitung 6, und zwar vor -der Pumpe 7verbunden.
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Gemäß Fig. 2 ist die Trennwand 8a gewölbt ausgebildet, während gemäß
Fig. 3 die Trennwand 8 b flach gestaltet ist und eine geneigte Lage
im oberen Wasserkasten einnimmt. Die kleine Öffnung 9 in der Trennwand ist
in beiden Ausführungsbeispielen an der höchsten Stelle der Trennwand angebracht,
um die restlose Entlüftung des Wassers unterhalb der Trennwand in dem Unterkasten
4 b und auch aus dem Kühlersystem 2 heraus zu unterstützen. Der Wasserspiegel
W liegt auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 und 3
oberhalb der
Trennwand 8 a bzw. 8 b.
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Der freie Querschnitt der Nebenstromleitung ist größer als der freie
Querschnitt der Verbindungsöffnung in der Trennwand zwischen den beiden Kammern
des oberen Wasserkastens. Diese Anweisung stützt sich auf die Überlegung, daß die
Strömungsgeschwindigkeit in dieser Leitung zweckmäßig so klein ist, daß etwa in
der Leitung vorhandene Lufteinschlüsse nicht mitgerissen werden und möglichst der
volle hydrostatische Druck an der Saugseite der Pumpe zur Verfügung steht.