CN101718218B - 用于多室流体贮存器的虹吸管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于多室流体贮存器的虹吸管。多室贮存器包括被构造以便焊接成单件式贮存器的上部本体和下部本体。压力释放装置被插置在介于贮存器的压力室与溢流室之间的流体流路中。虹吸管被设计以便搭扣安装在贮存器内且包括定向特征，以便促使虹吸管在被安装在下部贮存器本体内时实现所需对齐，且虹吸管包括流体排放开口，流体排放开口被构造以便在接近底部的位置处将流体输送至溢流室且从溢流室中吸出流体。弹簧锁扣特征将虹吸管保持性地安装在下部贮存器本体内，且适于在贮存器本体的焊接过程中将虹吸管保持在所需对齐状态下。弹簧锁扣特征使得在贮存器本体的焊接过程中能够将虹吸管无泄漏焊接到第二通路上，从而使得该焊接过程可一步完成。

Description

用于多室流体贮存器的虹吸管

技术领域

本发明主要涉及用于内燃机的液体冷却剂系统，且更特别地，本发明涉及装配有虹吸管的多室冷却剂贮存器。

背景技术

闭路液体冷却剂系统通常用于去除在内燃机运行过程中产生的热量。众所周知，闭路冷却剂系统所存在的问题在于：固定质量的冷却剂介质的体积随着冷却剂温度的升高成比例地膨胀。当冷却剂再循环系统具有固定的流体容量时，该“过多”体积的冷却剂导致闭路冷却剂系统中的内压升高，最终使得有必要排出该“过多”的冷却剂以便防止冷却系统产生超压和故障。一种相当成熟且众所周知的解决方案是将该“过多”的冷却剂排入外部环境。这当然是非常不希望的。此外，当发动机停止运行且开始冷却时，会出现相反的效应。当冷却剂介质的温度下降时，冷却剂介质所占据的体积会随着温度而减少。流体体积出现的这种缩减导致在冷却系统中形成了部分真空且导致在冷却系统内形成了空穴或气穴。为了解决这些问题，目前已经开发出了多种类型的冷却剂贮存器或缓冲罐(surge tank)并将它们与闭路冷却系统整合在一起，从而在冷却剂温度升高时捕获并贮存该“过多”的冷却剂并随后在冷却剂温度降低时使该“过多”的冷却剂返回冷却系统。通常情况下，冷却剂贮存器包括高于预期“过量冷却剂”的附加容量以使冷却剂系统可获得附加的冷却剂体积以便应对随时间流逝持续出现的冷却剂损失，所述冷却剂损失例如是由于气化和轻微的冷却剂系统泄漏造成的。

目前已公知地存在多种类型的冷却剂贮存器。在汽车应用中，冷却剂贮存器通常是使用易于模制且轻质的材料制成的，该材料例如是多种已公知塑料中的任何塑料。塑料还使得贮存器可被制成透明贮存器，从而使得可易于看到贮存器中的流体水平。同样众所周知地，塑料可易于模制成多种有用的且可能不寻常的形状，当将贮存器装配在发动机机舱中有限的自由空间内时，这通常是很有用的。一些种类的贮存器在与冷却系统形成直接流体连通并经历闭路冷却剂系统中的运行压力时被认为“被加压”。其它一些冷却剂贮存器被认为是“溢流”罐且并未被加压。一种实现这种情况的典型方式是将冷却系统压力帽或压力释放装置插置在贮存器与加压冷却剂系统之间。在这种构型中，“溢流”罐可通往大气，而不会导致闭路冷却系统出现不希望的压力损失。

在发动机的运行过程中，多种气体可被夹带于其中且在冷却剂中可形成气泡。携带气泡在冷却剂流体中的存在是不希望的，这是因为这种气泡会降低从发动机部件中进行除热的效率、会被捕获在发动机内部的气穴中从而进一步减弱冷却效应、且已知地会导致通往车辆加热器芯体的冷却剂流被部分或全部堵塞，从而损害加热器的性能。因此，对冷却剂进行脱气或除气将是非常需要的。

在解决上述冷却剂膨胀、停滞、和冷却剂除气问题的努力中，目前已经开发出了多种类型和构型的冷却剂贮存器。

一个实例是由美国专利6,718,916提供的，该美国专利披露了一种具有多个室的塑料冷却剂贮存器，所述多个室包括被直接连接至冷却剂系统且因此被“加压”的第一室且至少包括用作溢流装置的第二室。溢流部分通过位于压力帽中的弹簧加载的释放装置而与加压侧隔离开来。冷却剂在溢流室顶部处进入溢流室并落入该溢流室内。

美国专利5,680,833披露了一种多室冷却剂接收瓶，所述瓶具有上部加压除气室和下部溢流室，其中所述室以液压连接方式通过位于瓶外部的软管彼此相连。

美国专利7,000,576披露了一种用于液体的容器，所述容器具有第一流体室、第二流体室和介于第一室与第二室之间的非流体室，从而导致单个壳体中形成了两个贮存器，该贮存器的制造成本不那么昂贵且更易于安装。

遗憾的是，以前的用于多室闭合液体冷却剂系统的方法和设备存在多个缺点。一些设计在溢流室顶部处高于该室液位的位置处将“过多”冷却剂引入溢流室内。这种构型导致产生了这样的溢流室，该溢流室可被充注但难以从溢流室的底部吸出液体，或者在其它实例中，需要设置附加的软管或流体通路才能从溢流室的底部吸出冷却剂。此外，已公知地，在溢流室液位上方引入“过多”的冷却剂会扰乱冷却剂液面并使附加的气泡被引入冷却剂内。

从上面可以看出，需要提供一种克服了现有技术缺点的改进型多室冷却剂贮存器。

发明内容

在本发明的一个方面中，用于流体的多室贮存器包括上部贮存器本体和下部贮存器本体。所述本体被构造以便焊接在一起从而限定出单件式流体贮存器设备，所述设备具有位于其中的多个封闭流体室，这包括压力室和溢流室。压力释放装置被插置在介于所述压力室与所述溢流室之间的流体流路中。所述流体流路包括在所述压力室与所述释放装置之间延伸的第一通路和在所述释放装置与所述溢流室之间延伸的第二通路。此外，本发明还提供了虹吸管，所述虹吸管被设计以便以搭扣安装方式安装在下部贮存器本体内。所述虹吸管包括流体排放开口，所述流体排放开口通常在接近所述下部贮存器本体的底壁的区域中被定位在接近所述虹吸管的底端的位置处。所述虹吸管具有第一端、相对的第二端和与所述排放开口连通且与所述排放开口共同形成所述第二通路的一部分的内部通路。所述虹吸管进一步包括定向特征，以便促使所述虹吸管在被安装在所述下部贮存器本体内时实现所需的对齐。所述流体排放开口被构造以便将流体输送至所述溢流室且从所述溢流室中吸出流体。弹簧锁扣特征将所述虹吸管保持性地安装在所述下部贮存器本体内。所述弹簧锁扣特征适于在所述贮存器本体的焊接过程中将所述虹吸管保持在所需对齐状态下。所述弹簧锁扣特征使得在所述贮存器本体的焊接过程中能够以无泄漏焊接的方式将所述虹吸管焊接到所述第二通路上，从而使得该焊接过程可一步完成。

在本发明的另一方面中，所述虹吸管包括被设置在所述第一端或下端处的被扩大的底部。所述底部被构造以便在安装所述贮存器设备的过程中使所述虹吸管在所述贮存器设备中保持稳定。

在本发明的另一方面中，所述虹吸管进一步包括沿径向从所述虹吸管向外延伸的保持器凸缘。所述保持器凸缘被定位在与密封凸缘紧接的位置处。

在本发明的另一方面中，所述贮存器本体和所述虹吸管由注塑成型的塑料制成。所述虹吸管密封凸缘被构造以便在所述上部贮存器本体的本体凸缘与所述下部贮存器本体的本体凸缘被焊接在一起的同时被焊接到所述安装凸缘上。所述弹簧锁扣特征在焊接过程中将所述虹吸管保持就位以便允许同时焊接所述贮存器本体和虹吸管，从而在所述密封凸缘与所述安装凸缘之间产生无泄漏的密封。

在本发明的另一方面中，所利用的焊接工艺是超声波焊接。

在本发明的另一方面中，所述压力释放装置被设置在充注帽中，所述充注帽被可拆卸地紧固到所述上部贮存器本体上。

在本发明的另一方面中，所述弹簧锁扣特征包括被紧固到所述下部贮存器本体的内壁上的上部夹持构件和下部夹持构件。所述夹持构件分别具有相对的耳部，所述相对的耳部被构造以便以弹性方式被舒展开来从而与所述虹吸管的外侧表面的相对的侧部接合。所述耳部提供了压缩力从而与所述虹吸管保持性地接合并安装所述虹吸管。

在本发明的另一方面中，所述定向特征包括被附固到所述上部夹持构件上的伸出凸部和被设置在所述虹吸管上的互补凹部。所述互补凹部被制成一定尺寸且被构造以便接收所述伸出凸部的一部分从而锁定所述虹吸管的取向。

所属领域技术人员通过下面对本发明最佳实施模式的详细描述并结合附图将易于理解本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。

附图说明

图1是根据本发明的包括虹吸管的冷却剂贮存器系统的一个实施例的示意性侧剖视图；

图2a是根据本发明的下部贮存器本体的内部的一部分的透视图，图中示出了弹簧锁扣特征(snap lock feature)；和

图2b是根据本发明的下部贮存器本体的内部的一部分的透视图，图中示出了被保持性地锁定在所述弹簧锁扣特征内的虹吸管。

具体实施方式

下文对目前预想的本发明的最佳实施模式进行了详细描述。该描述并不具有限制性意义，而是仅旨在实现对本发明的一般性原理进行说明的目的，这是因为本发明的范围最佳地受到所附权利要求书的限制。

本发明大体上提供了一种多室流体贮存器设备，所述设备包括位于介于两个贮存器室之间的流体流路的一部分中的独立虹吸管。图1是根据本发明的多室贮存器设备10的一个典型实施例的示意性侧剖视图，所述设备包括虹吸管20。在如图所示的实施例中，多室贮存器设备10可以是例如用于机动车辆(未示出)的内燃机冷却剂贮存器。

在如图所示的实施例中，多室贮存器本体设备10是通过将上部贮存器本体12密封地封闭到下部贮存器本体14上而形成的。上部贮存器本体12具有凸缘48，所述凸缘被制成一定尺寸且被调整以便与被设置在下部贮存器本体14上的互补凸缘50进行可封闭地配合。凸缘48和50可通过多种制造方法彼此紧固地连结，从而形成一件式或单件式多室贮存器设备10，所述多种制造方法包括粘结剂、超声波焊接或热板焊接(尤其是这种方法)。

在如图1所示的特定实施例中，上部贮存器本体12和下部贮存器本体14可分别设有多个增强肋部52，所述多个增强肋部被构造以便耐受多室贮存器设备10的壁部所产生的扭曲，特别是在压力室16中由于其中保持的流体压力而产生的扭曲。

多室贮存器本体可包括充注颈部54，所述充注颈部被紧固到上部贮存器本体12上且所述充注颈部具有通过其中并与压力室16流体连通的第一通路58。如图所示，充注颈部54可包括与溢流室18流体连通的第二通路60。

本发明提供了大体上呈圆柱形的虹吸管20，所述虹吸管具有被扩大的底部22，所述底部被紧固在下端或第一端34处且被构造以便在组装过程中使所述虹吸管在下部贮存器本体14中保持稳定。在如图所示的实施例中，底部22被构造以便支承性地置靠在溢流室18的底壁68上。

带螺纹的充注帽64被制成一定尺寸且被构造以便可以螺纹紧固方式紧固到充注颈部54上并可以螺纹密封方式密封到该充注颈部上。该充注帽64可包括压力释放装置66。压力释放装置66具有柱塞部分88，所述柱塞部分被制成一定尺寸且被构造以便被可缩回地封闭到设置在上部贮存器本体12中的阀座70上。压力释放装置66连同将第一通路58与第二通路60分开的分隔部62一起使得压力室16可被加压而处于与溢流室18的压力不同且比溢流室压力更高的压力下。压力释放装置66被构造以便对压力室16的最大正压进行调节，并使得当在压力室16中存在部分真空条件时，流体可从溢流室18中被吸出至压力室16。这种释放装置在所属领域中是已公知且被广泛采用的。当压力室16中的压力超过预设极限值时，压力释放装置离开阀座70从而允许流体从压力室16通往溢流室18，尤其是通过第一通路58、第二通路60和虹吸管20而从压力室通往溢流室，由此使压力室16中的压力返回低于最大设定压力的水平。为了将溢流室18保持在接近大气压力的压力下，溢流室18可通往大气，这例如是通过通气配件76实现的，所述通气配件优选被设置在接近多室贮存器设备10的上部部分的位置处。

现在参见图2B以及图1，虹吸管20包括密封凸缘26，所述密封凸缘被调整和定位以便与安装凸缘32相配合并被焊接到所述安装凸缘上。如图1所示，第二通路60延伸通过安装凸缘32以便与虹吸管的内部通路72连通。虹吸管20的内部通路72沿轴向在虹吸管20的第一端34与第二端36之间延伸。穿过虹吸管20的壁部的流体排放开口74被设置在第一端34处而位于与虹吸管底部22紧接的位置处且使得流体可在溢流室18与内部通路72之间经过。开口74被大体上定位在底壁68处从而使得虹吸管20能够(通过虹吸)将来自溢流室18的流体大体上完全地向上排放通过虹吸管20并进入第二通路60内，如前所述。

有利地，将开口74定位在虹吸管20上与下部贮存器本体14的底壁68邻接的位置处确保了当流体被输送至溢流室18时，开口68被流体迅速浸没，由此通过防止空气借助于开口74流入虹吸管20的内部通路72内的方式而将内部通路72保持在被流体充注的状态下。保持虹吸管20中的流体充注状态有利于防止当冷却系统需要来自溢流室18的补充流体时(例如当冷却剂和冷却系统温度在发动机运行之后降低时)，空气从溢流室18回流进入压力室16内。

有利地，虹吸管20包括延伸超出虹吸管20外壁的直径更大的底部22(其直径大于虹吸管20的直径)，所述直径更大的底部提供了附加的稳定性从而在将虹吸管20组装进入下部贮存器本体14内的过程中使虹吸管20稳定地置靠在底壁68上。

有利地，至少一个弹簧锁扣特征28(图1)被设置而紧固到溢流室18的内壁30上且被构造以便与虹吸管20保持性地接合，从而以搭扣安装方式将虹吸管20安装进入多室贮存器设备10内。该弹簧锁扣特征28在上部贮存器本体12和下部贮存器本体14的组装和焊接过程中将虹吸管20保持性地支承并安装在所需位置处且使其对齐。

有利地，虹吸管20包括定向特征24(如图2B所示)，所述定向特征被构造以便促使虹吸管20在被安装在弹簧锁扣特征28内时实现所需的对齐(在另一实例中，所述弹簧锁扣特征为图2B所示的上部夹持构件48和下部夹持构件46)。在如图2B所示的特定实施例中，定向特征包括被附固到上部夹持构件44上的伸出凸部84和位于虹吸管上的互补凹部86。伸出凸部84使得除非虹吸管被定向在所需对齐状态从而使伸出凸部84被接收在虹吸管凹部86内，否则虹吸管20无法被安装在上部夹持构件44内。

虹吸管20包括密封凸缘26，所述密封凸缘被构造以便与被设置在介于第二通路60与虹吸管20之间的流体连通界面处的互补安装凸缘32相配合。在安装/焊接过程中，密封凸缘26与上部贮存器本体12和下部贮存器本体14一起通过同一焊接工艺被有利地同时焊接到安装凸缘32上，所述焊接工艺例如为超声波焊接。该焊接是通过较早描述的弹簧锁扣特征实现的，所述弹簧锁扣特征在实施焊接步骤的过程中将虹吸管安装且支承就位。利用超声波焊接以及其它焊接方法如热板焊接使得可能实现一步焊接。虹吸管20与安装凸缘32之间的这种焊接连接确保了虹吸管被永久性且紧固性地安装在多室贮存器10中，同时还确保在虹吸管20与第二通路40之间实现了无泄漏的流体密封(焊接密封)。

在图2A和图2B中，弹簧锁扣特征包括上部夹持构件44和下部夹持构件46。夹持构件44和46被定位在虹吸管20的安装位置处且在该位置处沿远端方向彼此隔开，且所述夹持构件被构造以便与虹吸管20的外表面78保持性地接合。有利地，夹持构件44和46的耳部80在虹吸管20的插入过程中以弹性方式舒展开来，这种弹性舒展所产生的压缩性反作用力在多室贮存器本体10的安装和焊接过程中用于将虹吸管20保持性地固持在所需位置处。

虹吸管20还包括保持器凸缘82(参见图2B)，所述保持器凸缘在被安装时被定位在上部夹持构件44上或与所述上部夹持构件邻接。保持器凸缘82在组装过程中且特别是在实施焊接步骤的过程中为虹吸管20提供了附加的支承。保持器凸缘82沿径向从虹吸管20向外延伸且被定位在与密封凸缘26紧接的位置处。有利地，在用于生产虹吸管20的注塑成型过程中，当模型打开时，保持器凸缘82将虹吸管20保持在模型(未示出)中，且因此有助于实施制造工艺。

虹吸管20具有沿管道位于大约中间位置处而介于虹吸管端部34与虹吸管端部36之间的分型线。深冲压模制的缺点在于，该模制工艺限制了内部通道72的直径与虹吸管20总长度之比。有利地，通过对虹吸管20进行模制而使其具有位于接近管道长度中间位置处的分型线，使得该虹吸管通路72可被模制成比其它实际情况更小的直径。

尽管上文已经对本发明的最佳实施方式进行了详细描述，但本发明所属领域技术人员将认识到：在所附权利要求书的范围内还存在用于实践本发明的多种其它可选设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于流体的多室贮存器设备，所述多室贮存器设备包括：

上部贮存器本体和下部贮存器本体，所述上部贮存器本体和下部贮存器本体被构造以便焊接在一起从而在其中限定出多个封闭流体室，所述多个封闭流体室包括压力室和溢流室；

压力释放装置，所述压力释放装置被插置在介于所述压力室与所述溢流室之间的流体流路中，所述流体流路具有在所述压力室与所述释放装置之间延伸的第一通路和在所述释放装置与所述溢流室之间延伸的第二通路；

虹吸管，所述虹吸管被设计以便以搭扣安装方式安装在所述下部贮存器本体内且具有流体排放开口，所述虹吸管具有第一端、相对的第二端和与所述排放开口连通且形成了所述第二通路的一部分的内部通路，所述虹吸管包括：

定向特征，所述定向特征用于促使所述虹吸管在所述下部贮存器本体内实现所需的对齐，

所述流体排放开口被构造以便将流体输送至所述溢流室且从所述溢流室中吸出流体，所述流体排放开口被定位在与所述下部贮存器本体的底壁紧接的位置处从而使得能够通过所述虹吸管实现所述溢流室的完全排出；和

弹簧锁扣特征，所述弹簧锁扣特征将所述虹吸管保持性地安装在所述下部贮存器本体内，所述弹簧锁扣特征在所述上部贮存器本体和下部贮存器本体的焊接过程中将所述虹吸管保持在所述所需对齐状态下，所述弹簧锁扣特征使得在所述上部贮存器本体和下部贮存器本体的焊接过程中能够以无泄漏焊接的方式将所述虹吸管焊接到所述第二通路上；

所述下部贮存器本体包括设置在所述下部贮存器本体的内壁的上部上的上部夹持构件；

所述定向特征包括：

被附固到所述上部夹持构件上的伸出凸部；和

位于所述虹吸管上的互补凹部，所述伸出凸部容纳在所述虹吸管的互补凹部内。

2.一种用于以可贮存的方式接收加压流体并对加压流体进行除气的多室贮存器设备，所述设备包括：

上部贮存器本体和下部贮存器本体，所述上部贮存器本体和下部贮存器本体分别具有互补的凸缘，所述互补的凸缘被构造以便进行配合，从而将所述上部贮存器本体和所述下部贮存器本体永久性且可密封地紧固在一起，从而在其中限定出多个封闭流体室，

其中所述多个流体室包括至少一个压力室和至少一个溢流室；

安装凸缘，所述安装凸缘被设置在所述上部贮存器本体中；

压力释放装置，所述压力释放装置被插置在介于所述压力室与所述溢流室之间的流体流路中，所述流体流路具有在所述压力室与所述压力释放装置之间延伸的第一通路和在所述压力释放装置与所述安装凸缘之间延伸的第二通路；

虹吸管，所述虹吸管被设计以便以搭扣安装方式安装在所述贮存器设备内，所述虹吸管具有第一端、相对的第二端和介于所述第一端与所述第二端之间的用于流体流动的内部通路，所述虹吸管包括：

被设置在所述第二端处的密封凸缘，所述密封凸缘被调整和定位以便与所述安装凸缘相配合，所述密封凸缘被设置在介于所述内部通路与所述第二通路之间的流体连通界面处；和

定向特征，所述定向特征用于促使所述虹吸管在所述贮存器设备中实现安装状态下的对齐；和

弹簧锁扣特征，所述弹簧锁扣特征被紧固到所述至少一个溢流室的内壁上，所述弹簧锁扣特征被构造以便与所述虹吸管保持性地接合从而提供所述搭扣安装；

其中所述压力释放装置适于借助于通过所述流体流路实现流体的受控泄放的方式限制所述压力室中的压力；

其中所述虹吸管被构造以便将流体输送至所述溢流室的底部部分并从所述溢流室的底部部分吸出流体；

所述弹簧锁扣特征包括：

被紧固到所述下部贮存器本体的内壁上的上部夹持构件和下部夹持构件，所述夹持构件具有相对的耳部，所述相对的耳部被构造以便以弹性方式被舒展开来从而与所述虹吸管的外侧表面的相对的侧部接合，所述耳部提供了压缩力从而保持性地安装所述虹吸管。

3.根据权利要求2所述的多室贮存器设备，其中

所述虹吸管包括被设置在所述第一端处的被扩大的底部，所述底部被构造以便在组装过程中使所述虹吸管在所述贮存器设备中保持稳定。

4.根据权利要求2所述的多室贮存器设备，其中所述底部稳定地置靠在所述下部贮存器本体的底壁上。

5.根据权利要求2所述的多室贮存器设备，其中所述虹吸管进一步包括保持器凸缘，所述保持器凸缘沿径向从所述虹吸管延伸出来并且与所述下部贮存器本体中的夹持构件邻接从而在组装过程中进一步支承所述虹吸管，所述保持器凸缘被定位在与所述密封凸缘紧接的位置处。

6.根据权利要求2所述的多室贮存器设备，其中

所述上部贮存器本体和下部贮存器本体和所述虹吸管包括注塑成型的塑料；

其中所述密封凸缘被构造以便在所述上部贮存器本体的所述互补的凸缘与所述下部贮存器本体的所述互补的凸缘被焊接在一起时被焊接到所述安装凸缘上，所述弹簧锁扣特征在焊接过程中将所述虹吸管保持就位，所述焊接在所述密封凸缘与所述安装凸缘之间提供了无泄漏的密封。

7.根据权利要求6所述的多室贮存器设备，其中所述焊接包括超声波焊接。

8.根据权利要求2所述的多室贮存器设备，其中

所述压力释放装置被设置在充注帽中，所述充注帽被可拆卸地紧固到所述上部贮存器本体上。

9.根据权利要求2所述的多室贮存器设备，其中

所述定向特征被设置在与所述虹吸管的所述第二端紧接的位置处，所述定向特征包括：

被附固到所述上部夹持构件上的伸出凸部；和

位于所述虹吸管上的互补凹部，所述互补凹部被制成一定尺寸且被构造以便接收所述伸出凸部的一部分从而锁定所述虹吸管的取向。

10.根据权利要求2所述的多室贮存器设备，其中所述加压流体是用于内燃机的冷却剂。

Images