DE19754797A1 - Gas vent for coolant circuit of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Entgasungsvorrichtung, insbesondere für einen Kühlmittelkreislauf, z. B. für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse mit einem Kühlmitteleinlaß, einem Kühlmittelauslaß, einem sich zwischen dem Kühlmitteleinlaß und Kühlmittelauslaß erstreckenden Strömungskanal und einer Austrittsöffnung für das dem Kühlmittel entzogene Gas.The invention relates to a degassing device, especially for a coolant circuit, e.g. B. for a liquid-cooled internal combustion engine, with a housing with a coolant inlet, a coolant outlet, a between the coolant inlet and coolant outlet extending flow channel and an outlet for the gas extracted from the coolant.
Aus der DE 195 38 239 D1 ist ein Wasserkasten für einen Kühler eines Kraftfahrzeugs bekannt geworden. Dieser Wasserkasten ist mit einer Entlüftungsvorrichtung versehen, in welche das Kühlmittel tangential einströmt und axial versetzt die Entlüftungsvorrichtung wieder verläßt. Durch die tangentiale Einströmrichtung des Kühlmittels in die Entlüftungsvorrichtung wird dem Kühlmittel ein Drall aufgezwungen bzw. wird dieses in Rotation versetzt und dadurch ein Strudel erzeugt. Die im Kühlmittel sich befindenden Gase sammeln sich im Kern des Strudels an und steigen nach oben. Das Kühlmittel wird an einer tiefer liegenden Stelle wieder aus der Entlüftungsvorrichtung ausgeleitet. An der Oberseite der Entlüftungsvorrichtung befindet sich ein Überlauf, durch welchen Kühlmittel und die angesammelten Gase austreten können.DE 195 38 239 D1 is a water box for one Radiator of a motor vehicle has become known. This Water box is provided with a venting device, into which the coolant flows tangentially and axially moves the venting device again. By the tangential direction of flow of the coolant into the Vent device swirls the coolant forced or this is rotated and thereby creating a whirlpool. The coolant itself located gases accumulate in the core of the vortex and rise up. The coolant gets deeper from the venting device diverted. At the top of the vent there is an overflow through which coolant and the accumulated gases can escape.
Diese Vorrichtung hat den wesentlichen Nachteil, daß die Entlüftungsvorrichtung tangential angeströmt werden muß und daher relativ groß baut. Außerdem stellt sie einen relativ hohen Strömungswiderstand für die durchströmenden Kühlflüssigkeiten dar, so daß die Entlüftungsvorrichtung lediglich von einem Teilstrom des Kühlmittels durchströmt werden kann.This device has the major disadvantage that the Venting device must be flowed tangentially and therefore builds relatively large. She also provides one relatively high flow resistance for those flowing through Coolants represent, so that the ventilation device only flows through a partial flow of the coolant can be.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Entgasungsvorrichtung bereitzustellen, welche einen geringeren Strömungswiderstand darstellt und mit der ein Kühlmittelkreislauf dynamisch entgast werden kann. The invention is therefore based on the object Provide degassing device, which a represents lower flow resistance and with the one Coolant circuit can be degassed dynamically.
Diese Aufgabe wird bei einer Entgasungsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse zwischen dem Kühlmitteleinlaß und dem Kühlmittelauslaß mit einer spiralförmigen Leitvorrichtung versehen ist, daß die Achse der spiralförmigen Leitvorrichtung im Wesentlichen vertikal verläuft und daß die spiralförmige Leitvorrichtung eine dem Kühlmitteleinlaß zugewandte Einströmöffnung aufweist.This task is performed in a degassing device initially mentioned type solved according to the invention in that the housing between the coolant inlet and the Coolant outlet with a spiral guide is provided that the axis of the spiral Guide device runs essentially vertically and that the spiral guiding device is one of the Has coolant inlet facing inflow opening.
Die spiralförmige Leitvorrichtung, deren Einströmöffnung dem anströmenden Kühlmittel zugewandt ist, zwingt einem Teil des in die Leitvorrichtung einströmenden Kühlmittels einen Drall auf, so daß dieser Teil des Kühlmittels in Rotation versetzt wird. Die spiralförmige Leiteinrichtung, deren Achse vertikal verläuft, ist an ihrer Oberseite im Wesentlichen verschlossen und besitzt lediglich die Austrittsöffnung für das dem Kühlmittel entzogene Gas. An ihrer Unterseite ist die Leiteinrichtung offen, so daß das in die Leiteinrichtung in Strömungsrichtung einströmende Kühlmittel axial wieder nach unten austreten kann. Der durch die spiralförmige Leiteinrichtung verursachte Wirbel bzw. Strudel im Kühlmittel hat zur Folge, daß sich im Zentrum des Strudels die Gase ansammeln können und entlang der Spirale spiralförmig nach innen und außerdem nach oben geleitet werden und die Leiteinrichtung über die Austrittsöffnung verlassen können. The spiral guiding device, its inflow opening facing the incoming coolant forces you Part of the coolant flowing into the guide device a swirl so that this part of the coolant in Rotation is set. The spiral guide, whose axis is vertical, is on the top in Essentially closed and only has that Outlet opening for the gas extracted from the coolant. On the bottom of the guide device is open, so that flowing into the guide device in the direction of flow Coolant can escape axially downwards. Of the vortices caused by the spiral guide or vortex in the coolant has the consequence that in the Center of the vortex the gases can accumulate and along the spiral spirally inwards and also upwards be directed and the control device over the Can exit exit opening.
Die erfindungsgemäße Entgasungsvorrichtung hat den wesentlichen Vorteil, daß das in der spiralförmigen Leitvorrichtung enthaltene Gas sicher abgeführt werden kann. Außerdem stellt die Entgasungsvorrichtung lediglich einen geringen Strömungswiderstand dar.The degassing device according to the invention has the significant advantage that that in the spiral Guiding device contained gas can be safely discharged can. In addition, the degassing device only represents a low flow resistance.
Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß die spiralförmige Leitvorrichtung sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Strömungskanals erstreckt. Sie muß also nicht tangential angeströmt werden, sondern kann mit ihrer gesamten Breite in der Strömung des Kühlmittels liegen. Außerdem erstreckt sich die spiralförmige Leitvorrichtung im Wesentlichen lediglich über einen Teil der Höhe des Strömungskanals. Auf diese Weise wird der durch die spiralförmige Leitvorrichtung erzeugte Strömungswiderstand auf ein Minimum reduziert. Eine weitere Reduzierung des Strömungswiderstandes kann dadurch erreicht werden, daß die Breite der Leitvorrichtung geringer ist als die Breite des Strömungskanals.In one embodiment it is provided that the spiral guiding device essentially over the extends the entire width of the flow channel. So you must not flow tangentially, but can with their entire width in the flow of the coolant. In addition, the spiral guide extends essentially only over part of the amount of Flow channel. In this way, the spiral-shaped guide device generated flow resistance reduced to a minimum. A further reduction in the Flow resistance can be achieved in that the width of the guide device is less than the width of the flow channel.
Vorteilhaft erstreckt sich die spiralförmige Leitvorrichtung von oben in den Strömungskanal und ragt insbesondere 10% bis 50%, bevorzugt 30% der Höhe des Strömungskanals in diesen hinein. Dieser Eingriff in den Strömungskanal genügt, um den gewünschten Strudel zu erzeugen. The spiral extends advantageously Guide device from above into the flow channel and protrudes in particular 10% to 50%, preferably 30% of the amount of Flow channel into this. This intervention in the Flow channel is enough to create the desired vortex produce.
Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die spiralförmige Leitvorrichtung eine sich über einen Winkel von 450° bis 630°, insbesondere über einen Winkel von 500° erstreckende Wandung aufweist. Mittels dieser spiralförmig verlaufenden Wandung wird dem in die Leitvorrichtung einströmenden Teil des Kühlmittels ein Drall aufgezwungen, der sich nach unten über das untere Ende der Leitvorrichtung hinaus in das vorbeiströmende Kühlmittel fortsetzt. Mittels dieses Strudels wird das im Kühlmittel enthaltene Gas angesammelt und im Kern des Strudels nach oben in die Leitvorrichtung geleitet. Dabei weist das Zentrum der spiralförmigen Leitvorrichtung bzw. das Zentrum der inneren Spirale der spiralförmigen Leitvorrichtung die Austrittsöffnung für das dem Kühlmittel entzogene Gas auf. Diese Austrittsöffnung ist bevorzugt mit einer Saugeinrichtung verbunden, so daß das anfallende Gas sofort entfernt werden kann. Diese Saugvorrichtung wird z. B. vom Ausgleichsbehälter gebildet, in welchen das Gas eingesaugt wird.One embodiment provides that the spiral Guide device an over an angle of 450 ° to 630 °, in particular extending over an angle of 500 ° Has wall. By means of this spiral Wall becomes the part flowing into the guide device a swirl of coolant is forced downward beyond the lower end of the guide device into the coolant flowing past continues. By means of this The gas contained in the coolant is collected in strudel and at the core of the vortex up into the guide headed. The center points the spiral Guide device or the center of the inner spiral of the spiral guide device the outlet opening for the gas extracted from the coolant. This exit opening is preferably connected to a suction device, so that the resulting gas can be removed immediately. This Suction device is z. B. formed by the expansion tank, in which the gas is sucked in.
Eine gedrungene Bauform wird außerdem dadurch erzielt, daß der Kühlmittelauslaß und der Kühlmitteleinlaß nicht nur nicht seitlich versetzt sind, sondern auch in einer gemeinsamen Ebene liegen. Der Kühlmitteleinlaß und der Kühlmittelauslaß besitzen eine gemeinsame zentrale Achse. A compact design is also achieved in that the coolant outlet and the coolant inlet not only are not offset laterally, but also in one common level. The coolant inlet and the Coolant outlets have a common central axis.
Eine besonders einfache Herstellung der erfindungsgemäßen Entgasungsvorrichtung wird dadurch erreicht, daß das Gehäuse an der der spiralförmigen Leitvorrichtung gegenüberliegenden Seite mittels eines Verschlußdeckels verschlossen ist. Über die Öffnung im Gehäuse kann nach dem Spritzvorgang der Kern, mit dem die spiralförmig verlaufende Wandung der Leiteinrichtung hergestellt wird, aus dem Gehäuse entfernt werden, wonach die Gehäuseöffnung mittels des Verschlußdeckels verschlossen wird. Es ist jedoch auch denkbar, daß anstelle des Verschlußdeckels ein Anschlußstutzen zur Zu- oder Ableitung von Kühlmittel am Gehäuse vorgesehen ist.A particularly simple manufacture of the invention Degassing device is achieved in that the Housing on the of the spiral guide opposite side by means of a sealing cover is closed. About the opening in the housing after the Spraying the core with which the spiral running wall of the guide device is produced, are removed from the housing, after which the housing opening is closed by means of the sealing cover. It is but also conceivable that instead of the cover a connecting piece for the supply or discharge of coolant is provided on the housing.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. In der Zeichnung zeigen:Further advantages, features and details of the invention result from the subclaims and from the following description, in which with reference to the Drawing a particularly preferred embodiment in Individual is described. The in the Drawing shown as well as in the claims and in the Description mentioned features each individually or be essential to the invention in any combination. The drawing shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kühlmittelkreislaufs; Figure 1 is a schematic representation of a coolant circuit.
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Entgasungsvorrichtung; Fig. 2 is a longitudinal section through a preferred embodiment of a degassing apparatus;
Fig. 3 eine Ansicht auf die Unterseite der Entgasungsvorrichtung bei abgenommenem Verschlußdeckel; Figure 3 is a view of the underside of the degassing device with the cover removed.
Fig. 4 einen Querschnitt IV-IV gemäß Fig. 2. Fig. 4 shows a cross section IV-IV of FIG. 2.
In der Fig. 1 ist schematisch ein Kühlmittelkreislauf dargestellt, bei dem das Kühlmittel in einem Kühlmittelkühler 1 gekühlt wird und diesen über einen Auslaß 2 verläßt. Das gekühlte Kühlmittel wird über eine Kühlmittelleitung 3 z. B. einer Brennkraftmaschine zugeführt und verläßt diese als heißes Kühlmittel über eine Kühlmittelleitung 4 und gelangt in eine Entgasungsvorrichtung 5 und wird von dieser über einen Einlaß 6 dem Kühlmittelkühler 1 wieder zugeführt. Die Entgasungsvorrichtung 5 ist z. B. über eine Hutchin son-Kupplung 7 mit dem Einlaß 6 verbunden. Außerdem ist in der Fig. 1 ein Ausgleichsbehälter 8 dargestellt, der über eine Leitung 9 mit einer Austrittsöffnung 10 der Entgasungsvorrichtung 5 und mit einer Verbindungsleitung 11 mit der Kühlmittelleitung 3 verbunden ist. In FIG. 1, a refrigerant circuit is schematically shown, in which the coolant is cooled in a coolant radiator 1 and leaves this through an outlet. 2 The cooled coolant is via a coolant line 3 z. B. an internal combustion engine and leaves it as hot coolant via a coolant line 4 and enters a degassing device 5 and is supplied to the coolant cooler 1 via an inlet 6 again. The degassing device 5 is e.g. B. connected via a Hutchin son coupling 7 to the inlet 6 . In addition, an expansion tank 8 is shown in FIG. 1, which is connected via a line 9 to an outlet opening 10 of the degassing device 5 and with a connecting line 11 to the coolant line 3 .
Aus Fig. 1 ist außerdem ersichtlich, daß die Entgasungsvorrichtung 5 an einem relativ weit oben gelegenen Punkt des gesamten Kühlmittelkreislaufs sich befindet, so daß über die Entgasungsvorrichtung 5 sowohl eine statische Entlüftung beim Befüllen als auch eine dynamische Entlüftung während des Betriebs möglich ist.From Fig. 1 it can also be seen that the degassing device 5 is located at a relatively high point in the entire coolant circuit, so that both a static venting during filling and a dynamic venting during operation is possible via the degassing device 5 .
Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Entgasungsvorrichtung 5 weist einen Kühlmitteleinlaß 12 und einen Kühlmittelauslaß 13 auf, welche sich an einem Gehäuse 14 befinden. Der Kühlmitteleinlaß 12 und der Kühlmittelauslaß 13 sind über einen Strömungskanal 15 miteinander verbunden. Der Kühlmitteleinlaß 12 mündet in den Strömungskanal 15 über dessen gesamte Breite sowie über dessen gesamte Höhe ein und der Kühlmittelauslaß 13 erstreckt sich ebenfalls über die gesamte Breite und Höhe des Strömungskanals 15. Der Strömungskanal 15 wird also vollflächig angeströmt und durchströmt. Außerdem weisen der Kühlmitteleinlaß 12 und der Kühlmittelauslaß 13 eine gemeinsame Achse 25 auf.The degassing device 5 shown in FIGS. 2 and 3 has a coolant inlet 12 and a coolant outlet 13 , which are located on a housing 14 . The coolant inlet 12 and the coolant outlet 13 are connected to one another via a flow channel 15 . The coolant inlet 12 opens into the flow channel 15 over its entire width and over its entire height, and the coolant outlet 13 also extends over the entire width and height of the flow channel 15 . The flow channel 15 is thus flowed through and flowed over the entire surface. In addition, the coolant inlet 12 and the coolant outlet 13 have a common axis 25 .
In den Strömungskanal 15 mündet eine spiralförmige Leitvorrichtung 16 ein, die sich an der Oberseite des Gehäuses 14 befindet und teilweise nach unten in den Strömungskanal 1 abragt sowie das Gehäuse 14 nach oben überragt. Die Leitvorrichtung 16 weist eine vertikale Achse 24 auf und wird von einer spiralförmigen Wandung 17 gebildet, die über einen Winkel von etwa 500° spiralförmig gebogen ist und eine Anströmkante 18 aufweist. Die Wandung 17 erstreckt sich, wie aus Fig. 2 ersichtlich, über etwa 30% der Höhe in den Strömungskanal 15 von oben hinein. Auf diese Weise wird ein Teil des in Richtung des Pfeils 19 anströmenden Kühlmittels in die Leitvorrichtung 16 zwischen der Anströmkante 18 sowie der radial weiter innen liegenden Wandung 17' eingeleitet. Diesem in die Leitvorrichtung 16 einströmenden Teil des Kühlmittels wird ein Drall aufgezwungen, so daß ein Strudel erzeugt wird, welcher sich im Wesentlichen vertikal ausbildet und andeutungsweise mit einem geschwungenen Pfeil 20 dargestellt ist. Im Kern dieses Dralls sammeln sich die im Kühlmittel enthaltenen Gasblasen 21 an, welche allmählich nach oben wandern und zur Austrittsöffnung 10 gelangen.A spiral-shaped guide device 16 opens into the flow channel 15 , which is located on the top of the housing 14 and partially projects downwards into the flow channel 1 and projects above the housing 14 . The guide device 16 has a vertical axis 24 and is formed by a spiral wall 17 , which is bent in a spiral over an angle of approximately 500 ° and has a leading edge 18 . As can be seen in FIG. 2, the wall 17 extends into the flow channel 15 from above over approximately 30% of the height. In this way, part of the coolant flowing in the direction of arrow 19 is introduced into the guide device 16 between the leading edge 18 and the wall 17 ′ lying radially further inwards. A swirl is forced onto this part of the coolant flowing into the guide device 16 , so that a vortex is generated which is essentially vertical and is indicated by a curved arrow 20 . At the core of this swirl, the gas bubbles 21 contained in the coolant accumulate, which gradually move upwards and reach the outlet opening 10 .
Da die Leitvorrichtung 16 sich nur über einen Teil der Breite des Strömungskanals 15 erstreckt und lediglich über einen Teil von oben in diesen hineinragt, stellt die Leitvorrichtung 16 nur einen geringen Strömungswiderstand für das die Entgasungsvorrichtung 5 durchströmende Medium dar. Der Strudel bildet sich jedoch nicht nur innerhalb der Leitvorrichtung 16 aus, sondern erstreckt sich auch über dessen unteres Ende nach unten in den Strömungskanal 15 hinein, so daß vom Strudel auch an der Leitvorrichtung 16 vorbeiströmendes Kühlmittel erfaßt wird.As the guide device 16 extends over only part of the width of the flow channel 15 and extends only over a part of the top of these, provides the guide device 16 is only a small flow resistance for the degassing 5 medium flowing through. The vortex, however, is not only within the guide device 16 , but also extends down over its lower end into the flow channel 15 , so that coolant flowing past the guide device 16 is also detected by the vortex.
An der der Leitvorrichtung 16 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 14 befindet sich ein Verschlußdeckel 22, welcher eine Gehäuseöffnung 23 verschließt. Diese Gehäuseöffnung 23 ist erforderlich, um den Kern des Spritzgußwerkzeuges, über welchen die Leitvorrichtung 16 erzeugt wird, aus dem Gehäuse 14 zu entfernen. Anstelle des Verschlußdeckels 22 kann auch ein weiterer Stutzen am Gehäuse 14 vorgesehen sein, über welchen Kühlmittel zu- oder abgeführt wird.On the side of the housing 14 opposite the guiding device 16 there is a closure cover 22 which closes a housing opening 23 . This housing opening 23 is necessary in order to remove the core of the injection molding tool, via which the guide device 16 is produced, from the housing 14 . Instead of the closure cover 22 , a further connection piece can also be provided on the housing 14 , via which coolant is supplied or removed.
Die in der Leitvorrichtung 16 sich ansammelnden Gasblasen 21 werden über die Austrittsöffnung 10 und die Leitung 9 in den Ausgleichsbehälter 8 abgesaugt, da im Ausgleichsbehälter 8 Unterdruck herrscht.The gas bubbles 21 accumulating in the guide device 16 are sucked off into the expansion tank 8 via the outlet opening 10 and the line 9 , since there is negative pressure in the expansion tank 8 .
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Entgasungsvorrichtung 5 wird darin gesehen, daß diese zur dynamischen Entgasung des Kühlmittels verwendbar ist und außerdem vom gesamten Kühlmittel durchströmt wird.An advantage of the degassing device 5 according to the invention is seen in the fact that it can be used for dynamic degassing of the coolant and, moreover, the entire coolant flows through it.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Entgasungsvorrichtung (5) besteht darin, daß die Vorrichtung (5) grundsätzlich an jeder beliebigen Stelle im Kühlmittelkreislauf angeordnet werden kann, vorzugsweise jedoch an geodätisch hoch liegenden Stellen, um gleichzeitig zur dynamischen Entlüftung eine statische Entlüftung zu gewährleisten.Another advantage of the degassing device according to the invention (5) is that the device (5) can in principle be arranged at any location in the refrigerant circuit, but preferably to ensure at the geodetically elevated locations to simultaneously for dynamic venting a static vent.
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