CN104632351A - 用于液气分离的腔室结构、副水箱及发动机冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于液气分离的腔室结构，该腔室结构内形成有用于将从所述液气进口（11）流入的流体引导至所述出水口（13）的第一引流板（14），该第一引流板的板面上还具有用于过滤液气混合物的第一软质分离层（15）以使所述液气混合物中的气泡留在该第一软质分离层上。在此基础上，本发明公开了一种包括液气分离腔（10）、气腔（20）和液腔（30）的副水箱，其中，所述液气分离腔为上述腔室结构。此外，本发明还公开了一种具有所述腔室结构或所述副水箱的发动机冷却系统。本发明的腔室结构能使液体通过第一软质分离层渗出，而气泡则被过滤并保留在第一软质分离层中，从而起到液气分离的作用。

Description

用于液气分离的腔室结构、副水箱及发动机冷却系统

技术领域

本发明涉及车辆领域，具体地，涉及一种用于液气分离的腔室结构。在此基础上，本发明还涉及一种具有所述腔室结构的副水箱。此外，本发明还涉及一种包括所述副水箱的发动机冷却系统。

背景技术

由于燃料（石油或燃气）在燃烧室内的燃烧和机械零部件之间的摩擦，发动机工作时会产生大量的热。若发动机不能及时散热，将造成加剧机体磨损、加速机油变质以及燃烧不正常等现象。因此，现代发动机均设置冷却系统为机体降热，以使发动机处于合适的温度下工作，其中又以水冷为主要冷却方式。

然而，由于需要输出较大的功率等原因，常使发动机缸体水套内和散热器芯体内的冷却液处于临界沸腾的液气共存状态，致使冷却液迅速膨胀并含有大量的气泡。这些气泡不仅会影响发动机冷却系统的散热性能，使发动机工作环境恶化，而且由于气泡破裂会造成水套和水泵等零部件气蚀，大大缩短发动机使用寿命。

目前，发动机的冷却系统一般包括副水箱，气泡通过设置在该副水箱上的除气口排出。但是，由于冷却液具有一定粘度，气泡不易自行与液体分开，现有副水箱无法完全满足发动机对除气的要求。

有鉴于此，有必要设计一种能够使液气有效分离的装置，以克服上述现有技术的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种用于液气分离的腔室结构，该腔室结构能有效将液气混合物中的气体分离并排出，特别适用于消除发动机冷却系统内的冷却液中的气泡。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于液气分离的腔室结构，包括形成在腔壁上的液气进口、排气口和出水口，该腔室结构内还形成有用于将从所述液气进口流入的流体引导至所述出水口的第一引流板，该第一引流板的板面上还具有用于过滤液气混合物的第一软质分离层以使所述液气混合物中的气泡留在该第一软质分离层上。

优选地，所述排气口的高度高于所述液气进口的高度。

优选地，所述出水口处设置有用于在液体浮力作用下打开所述出水口的浮球开关。

优选地，所述浮球开关包括固定于所述出水口处的球形腔，该球形腔的外壁上形成有与所述腔室结构的内侧相通的第一孔和与所述出水口相通的第二孔，并且所述球形腔内具有浮球。

优选地，所述球形腔通过从所述腔室结构侧壁上凸出并且具有弯曲自由端的挡板固定。

优选地，所述第一引流板的末端延伸至所述第一孔的前端。

在此基础上，本发明还提供一种副水箱，该副水箱形成为腔室组合结构，并包括：液气分离腔，该液气分离腔为本发明提供的腔室结构；气腔，该气腔上形成有安装有压力阀的除气口，并且所述气腔通过所述排气口与所述液气分离腔相通；以及液腔，该液腔上形成有注水口和回水口，并且所述液腔通过所述出水口与所述液气分离腔相通，所述气腔和液腔通过隔板分隔。

优选地，所述隔板上形成有双向压力阀。

优选地，所述液腔底部形成有格栅结构。

优选地，所述液腔的内侧壁上与所述注水口对应的位置形成有导流结构。

优选地，所述导流结构包括从所述液腔内侧壁伸出并向下弯折的导流壁，该导流壁与所述液腔的内侧壁形成导流腔，并且所述导流壁的高于所述注水口的位置形成有通气孔。

优选地，所述液腔在所述导流腔出口处形成有第二引流板，该第二引流板板上具有第二软质分离层。

优选地，所述第一引流板和所述第二引流板都形成为弧形板结构，并且/或者所述第一软质分离层和所述第二软质分离层都由细密的网状材料制成。

优选地，所述出水口处安装有单向阀。

此外，本发明还提供一种发动机冷却系统，该冷却系统包括本发明提供的腔室结构或副水箱。

通过上述技术方案，当液气混合物流过本发明的腔室结构时，液体通过所述第一软质分离层渗出，而气泡则被过滤并保留在第一软质分离层中，从而起到液气分离的作用。本发明的腔室结构特别适用于形成发动机冷却系统的副水箱，该副水箱设置单独的液气分离腔，促使从发动机和散热器中返回的气泡与冷却液分离，能够改善冷却系统环境，提高冷却效率，避免发动机水套气蚀以及温度过高等导致的发动机寿命降低、功耗增大等问题，同时降低了维护成本，并具有一定的节能减排效果。同时，本发明的用于液气分离的腔室结构也适用于需要进行液气分离的其他场合。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明具体实施方式的用于液气分离的腔室结构示意图；

图2是根据本发明具体实施方式的副水箱的结构示意图；

附图标记说明

10  液气分离腔

11  液气进口   12  排气口         13  出水口

14  第一引流板 15  第一软质分离层

16  球形腔     161 第一孔         162 第二孔

17  浮球       18  挡板

20  气腔

21  隔板       22  除气口         23  双向压力阀

30  液腔

31  注水口     32  回水口         33  单向阀

34  格栅结构   35  导流壁         36  导流腔

37  通气孔     38  第二引流板     39  第二软质分离层

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示为根据本发明具体实施方式的一种用于液气分离的腔室结构，该腔室结构包括形成在腔壁上的液气进口11、排气口12和出水口13，并且，所述腔室结构内还形成有用于将从所述液气进口11流入的流体引导至所述出水口13的第一引流板14，该第一引流板14的板面上还具有用于过滤液气混合物的第一软质分离层15以使所述液气混合物中的气泡留在该第一软质分离层15上。一方面，第一引流板14引导从液气进口11进入腔室内的液气混合物的流向，延长分离时间，并且减缓混合物流动的剧烈程度；另一方面，第一软质分离层15能对液气混合物起到过滤作用，使液体渗出，通过出水口13流出，而将气泡保留，并从排气口12排出，这都能改善液气分离效果。

具体地，所述第一软质分离层15应采用细密的网状材料制成，最好具有一定弹性，并且不易因冷热变化和化学腐蚀而变质老化，比如，可以采用软质塑料、化纤或海绵等。此外，所述第一引流板14的结构也不局限于图1中所示的两段，只要其能延长液体流动时间、减缓液体流动，其各种变形结构均属于本发明的保护范围。

作为本发明一种优选实施方式的腔室结构，所述排气口12的高度高于所述液气进口11的高度，从而避免液气混合物快速从液气进口11进入时直接通过排气口12喷出。

为避免气体通过出水口13进入腔室内影响分离效果，所述出水口13处可以设置用于在液体浮力作用下打开所述出水口13的浮球开关。具体地，所述浮球开关包括固定于所述出水口13处的球形腔16，该球形腔16的外壁上形成有与所述腔室结构的内侧相通的第一孔161和与所述出水口13相通的第二孔162，并且所述球形腔16内具有浮球17。液体沿第一引流板14到达腔室靠近底部的位置，通过第一孔161进入球形腔16内，浮球17在液体浮力作用下从第二孔162浮起，使腔室内部与出水口13相通，从而液体流出腔外。上述球形腔16内的上下侧可以形成有凹陷结构，以使浮球17在没有受到液体浮力时关闭出水口13，防止气体内窜；浮球17受到从第二孔162流入的液体浮力时，保持在球形腔16内侧上端而不乱窜，以使液体顺利流出。

上述球形腔16可以通过多种方式固定在出水口13处，例如可以通过从所述腔室结构侧壁上凸出并且具有弯曲自由端的挡板18固定。此外，所述第一引流板14的末端最好延伸至所述第一孔161的前端。

参照图2，本发明还提供一种副水箱，该副水箱形成为通过隔板21隔开的腔室组合结构，包括：液气分离腔10、气腔20和液腔30，其中，所述液气分离腔10为以上所述腔室结构，以使冷却液与夹杂的气泡较好地分离；所述气腔20通过所述排气口12与所述液气分离腔10相通，并且，所述气腔20上形成有安装有压力阀的除气口22，当气腔20内的气体压力达到一定值时，克服压力阀的压力向外排出；所述液腔30上形成有向冷却系统加水的注水口31和向冷却系统补水的回水口32，并且所述液腔30通过所述出水口13与所述液气分离腔10相通。

作为本发明一种较为优选的实施方式，上述副水箱的所述气腔20和所述液腔30之间的隔板21上可以形成有双向压力阀23。当液腔30中气压较高时，打开双向压力阀23向气腔20泄压，避免在液腔30中将空气压入液体；当液腔30中气压较低形成负压时，气腔20内的相对较高的气压打开双向压力阀23向液腔30补气，防止向液腔内抽水。简言之，双向压力阀23可以使液腔30内的气压保持在合适的范围内。

进一步地，所述液腔30底部可以形成有格栅结构34，以防止副水箱在随机振动或者向腔内加注液体时在液体中产生气泡。此外，所述格栅结构34还可以起到加固副水箱的作用。

在图2所示的副水箱的具体实施方式中，液腔30的内侧壁上与注水口31对应的位置还形成有导流结构，其作用与上述腔室结构中的第一引流板14作用类似，此处不再赘述。

具体地，所述导流结构包括从所述液腔30内侧壁伸出并向下弯折的导流壁35，该导流壁35与所述液腔30的内侧壁形成导流腔36，并且所述导流壁35的高于所述注水口31的位置形成有通气孔37，以避免加注液体时在导流腔36上端形成负压而不能顺畅加注。所述导流结构也可以形成为本领域技术人员公知的其他形式，如通过管路直接将注水口31连通至液腔30底部等。

此外，所述液腔30在所述导流腔36出口处还可以形成有第二引流板38，该第二引流板板38上具有第二软质分离层39，与所述第一软质分离层15同理，该第二软质分离层39也可以由软质塑料、化纤或海绵等细密的网状材料制成，以吸附夹杂在液体中的微小气泡。上述第一引流板14和第二引流板38都可以形成为弧形板结构，进一步延长液体的流动路径并减缓流动速度。

优选地，所述出水口13处还可以安装有单向阀33。该单向阀33可以避免液腔30中的液体倒流进入液气分离腔10，而允许液气分离腔10内析出气泡后的液体进入液腔30。所述单向阀33可以通过多种形式安装于出水口13处，如图2所示为通过向副水箱内壁延伸的壁板固定安装，这样可使液体沿着副水箱内壁流至液腔30底部。

此外，本发明还提供一种发动机冷却系统，该冷却系统包括上述腔室结构或上述副水箱。其中，图示连接于液气进口11并通向腔室结构或液气分离腔10内的两个管状结构可以分别于散热器和发动机水套溢水口连通。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (15)

1.一种用于液气分离的腔室结构，包括形成在腔壁上的液气进口（11）、排气口（12）和出水口（13），其特征在于，该腔室结构内还形成有用于将从所述液气进口（11）流入的流体引导至所述出水口（13）的第一引流板（14），该第一引流板（14）的板面上还具有用于过滤液气混合物的第一软质分离层（15）以使所述液气混合物中的气泡留在该第一软质分离层（15）上。

2.根据权利要求1所述的腔室结构，其特征在于，所述排气口（12）的高度高于所述液气进口（11）的高度。

3.根据权利要求1或2所述的腔室结构，其特征在于，所述出水口（13）处设置有用于在液体浮力作用下打开所述出水口（13）的浮球开关。

4.根据权利要求3所述的腔室结构，其特征在于，所述浮球开关包括固定于所述出水口（13）处的球形腔（16），该球形腔（16）的外壁上形成有与所述腔室结构的内侧相通的第一孔（161）和与所述出水口（13）相通的第二孔（162），并且所述球形腔（16）内具有浮球（17）。

5.根据权利要求4所述的腔室结构，其特征在于，所述球形腔（16）通过从所述腔室结构侧壁上凸出并且具有弯曲自由端的挡板（18）固定。

6.根据权利要求4所述的腔室结构，其特征在于，所述第一引流板（14）的末端延伸至所述第一孔（161）的前端。

7.一种副水箱，其特征在于，所述副水箱形成为腔室组合结构，包括：

液气分离腔（10），该液气分离腔（10）为根据权利要求1至6中任意一项所述的腔室结构；

气腔（20），该气腔（20）上形成有安装有压力阀的除气口（22），并且所述气腔（20）通过所述排气口（12）与所述液气分离腔（10）相通；以及

液腔（30），该液腔（30）上形成有注水口（31）和回水口（32），并且所述液腔（30）通过所述出水口（13）与所述液气分离腔（10）相通，所述气腔（20）和液腔（30）通过隔板（21）分隔。

8.根据权利要求7所述的副水箱，其特征在于，所述隔板（21）上形成有双向压力阀（23）。

9.根据权利要求7所述的副水箱，其特征在于，所述液腔（30）底部形成有格栅结构（34）。

10.根据权利要求7所述的副水箱，其特征在于，所述液腔（30）的内侧壁上与所述注水口（31）对应的位置形成有导流结构。

11.根据权利要求10所述的副水箱，其特征在于，所述导流结构包括从所述液腔（30）内侧壁伸出并向下弯折的导流壁（35），该导流壁（35）与所述液腔（30）的内侧壁形成导流腔（36），并且所述导流壁（35）的高于所述注水口（31）的位置形成有通气孔（37）。

12.根据权利要求11所述的副水箱，其特征在于，所述液腔（30）在所述导流腔（36）出口处形成有第二引流板（38），该第二引流板板（38）上具有第二软质分离层（39）。

13.根据权利要求12所述的副水箱，其特征在于，所述第一引流板（14）和所述第二引流板（38）都形成为弧形板结构，并且/或者所述第一软质分离层（15）和所述第二软质分离层（39）都由细密的网状材料制成。

14.根据权利要求7至13中任意一项所述的副水箱，其特征在于，所述出水口（13）处安装有单向阀（33）。

15.一种发动机冷却系统，其特征在于，该冷却系统包括权利要求1至6中任意一项所述的腔室结构或权利要求7至14中任意一项所述的副水箱。