CN113006926A - 一种膨胀水箱、发动机冷却系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机冷却系统技术领域，尤其涉及一种膨胀水箱、发动机冷却系统及车辆。所述膨胀水箱包括壳体和气泡分离机构，壳体上开设有进液口和出气口，出气口位于壳体的上端；气泡分离机构包括分离盘和驱动器，分离盘悬置于壳体内并位于进液口的下方，分离盘用于承接由进液口进入壳体内的冷却液；驱动器用于驱动分离盘转动，以分离冷却液中的气体，气体能够从出气口排出。由于冷却液在分离盘上受到离心作用会被分离盘抛出从而与壳体的内壁进行撞击，采用离心撞击的方式强制实现冷却液中气泡的析出，以达到除气的目的，具有除气效率高、除气效果好的优点。所述发动机冷却系统冷却效率高、冷却效果好。所述车辆的发动机冷却效率高、冷却效果好。

Description

一种膨胀水箱、发动机冷却系统及车辆

技术领域

本发明涉及发动机冷却系统技术领域，尤其涉及一种膨胀水箱、发动机冷却系统及车辆。

背景技术

当发动机加注冷却液时或发动机运行中局部过热时，在冷却系统中会存在气泡，冷却液中的气泡不仅会降低冷却效果，而且会引起水泵叶轮和水套的穴蚀，影响发动机零部件的使用寿命。现有冷却系统的膨胀水箱上开设有与内部相通的进水孔，该进水孔汇集来自散热器及发动机、EGR(Exhaust Gas Re-circulation，废气再循环)冷却器除气管等的冷却液，经过膨胀水箱大的空间流速降低，将其中的气体析出，再经过膨胀水箱出水口流回水泵，从而进行循环使用。当膨胀水箱内部压力达到膨胀水箱盖开启的阈值时，膨胀水箱盖开启完成一次放气过程。但现有膨胀水箱气体析出过程缓慢，效率较低，常常需要多次的循环才能完成气体的析出，影响发动机的换热过程，降低了冷却系统的工作效率。

专利文献1(CN102743899A)提供了一种气泡分离筒及使用该种气泡分离筒的膨胀水箱，从箱体进水孔进入的含有气泡的冷却液下落与筒底的撞击区域发生撞击，将冷却液内部的气泡打碎，以便于气体从冷却液中的析出。撞击后的冷却液从分离筒底部的漏水孔流入箱体底部，而析出的气体从分离筒上部径向排气槽流向箱体上部。

专利文献2(CN206555009U)提供了具有清除冷却系统中气泡功能的膨胀水箱，其内部隔板将其内腔分隔为多个隔腔，隔板底部设有用于连接相邻隔腔的通孔，箱体一端上部设有用于导流管插入的除气口，导流管的一端与外部连通，另一端对准设置于箱体内的挡板的表面，所述箱体底部设有出水口。通过设置的挡板将冷却液中夹杂的气泡打碎，通过设置隔板起到了对冷却液减缓流速的作用，从而使隔腔中的气泡有充足的时间浮至液面，从而达到除气效果。

现有技术多依赖于冷却液的压力、流速或自身重力与装置发生撞击，从而使冷却液内的气泡碎裂以起到除气的效果，但其除气效果差，对冷却液的流速及压力具有较高要求，且往往由于下落距离较小对冷却液内部气泡的撞击效果差，当冷却液流量较大时除气效果进一步下降。

因此，亟待需要一种膨胀水箱以解决上述问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种膨胀水箱，用以解决现有技术中冷却液在膨胀水箱中气体自然析出缓慢、除气效果差的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种发动机冷却系统，通过应用上述膨胀水箱，冷却效率高、冷却效果好。

本发明的第三个目的在于提供一种车辆，通过应用上述发动机冷却系统，车辆发动机冷却效率高、冷却效果好。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

第一方面，提供了一种膨胀水箱，包括：

壳体，其上开设有进液口和出气口，所述出气口位于所述壳体的上端；

气泡分离机构，包括分离盘和驱动器，所述分离盘悬置于所述壳体内并位于所述进液口的下方，所述分离盘用于承接由所述进液口进入所述壳体内的冷却液；所述驱动器用于驱动所述分离盘转动，以分离所述冷却液中的气体，且所述气体能够从所述出气口排出。

作为所述膨胀水箱的可选方案，所述分离盘包括盘体和挡流片，所述盘体与所述驱动器的输出端传动连接，所述挡流片设置于所述盘体朝向所述进液口的一侧面上，且所述挡流片与所述盘体呈夹角设置。

作为所述膨胀水箱的可选方案，所述盘体朝向所述进液口的一侧面为凹面。

作为所述膨胀水箱的可选方案，多个所述挡流片沿所述盘体的周向排列设置。

作为所述膨胀水箱的可选方案，所述出气口上活动连接有封盖，所述封盖用于封闭所述出气口，且当所述壳体内的气压达到预设值时，所述封盖能够自动打开，以使气体从所述出气口排出。

作为所述膨胀水箱的可选方案，所述膨胀水箱还包括进液管，所述进液管连接于所述进液口处，且所述进液管与所述分离盘所在水平面呈夹角设置。

作为所述膨胀水箱的可选方案，至少部分所述进液管插入所述壳体内并延伸至所述分离盘的正上方。

作为所述膨胀水箱的可选方案，所述壳体包括密封连接的上壳体和下壳体，所述进液口和所述出气口设置于所述上壳体上，所述下壳体上设置有出液口，且所述出液口位于所述分离盘的下方。

第二方面，提供了一种发动机冷却系统，包括如上所述的膨胀水箱。

第三方面，提供了一种车辆，包括如上所述的发动机冷却系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的膨胀水箱，包括壳体和气泡分离机构，其中，壳体上开设有进液口和出气口，出气口位于壳体的上端；气泡分离机构包括分离盘和驱动器，分离盘悬置于壳体内并位于进液口的下方，分离盘用于承接由进液口进入壳体内的冷却液；驱动器用于驱动分离盘转动，以分离冷却液中的气体，且气体能够从出气口排出。由于冷却液在分离盘上受到离心作用会被分离盘抛出从而与壳体的内壁进行撞击，采用离心撞击的方式强制实现冷却液中气泡的析出，以达到除气的目的，具有除气效率高、除气效果好的优点。

本发明提供的发动机冷却系统，通过应用上述膨胀水箱，冷却效率高、冷却效果好。

本发明提供的车辆，通过应用上述发动机冷却系统，车辆发动机冷却效率高、冷却效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的膨胀水箱的剖视图；

图2为本发明实施例提供的分离盘的结构示意图。

附图标记：

1-壳体；11-上壳体；111-进液口；112-出气口；12-下壳体；121-出液口；13-封盖；

2-气泡分离机构；21-分离盘；211-盘体；212-挡流片；22-驱动器；23-驱动轴；

3-进液管；

4-第一密封垫片；

5-第二密封垫片。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例提供了一种膨胀水箱，包括壳体1和气泡分离机构2，其中，壳体1上开设有进液口111和出气口112，出气口112位于壳体1的上端；气泡分离机构2包括分离盘21和驱动器22，分离盘21悬置于壳体1内并位于进液口111的下方，分离盘21用于承接由进液口111进入壳体1内的冷却液；驱动器22用于驱动分离盘21转动，以分离冷却液中的气体，且气体能够从出气口112排出。由于冷却液在分离盘21上受到离心作用会被分离盘21抛出从而与壳体1的内壁进行撞击，采用离心撞击的方式强制实现冷却液中气泡的析出，以达到除气的目的，具有除气效率高、除气效果好的优点。

可选地，为了便于壳体1的加工制造，壳体1包括密封连接的上壳体11和下壳体12，进液口111和出气口112设置于上壳体11上。

进一步地，下壳体12上设置有出液口121，且出液口121位于分离盘21的下方。当分离盘21转动时，冷却液被分离盘21抛出并与壳体1的内壁进行撞击，冷却液沿壳体1内壁流入下壳体12内，然后经由出液口121流出至水泵。

为了保证上壳体11和下壳体12连接部位的密封性，在上壳体11和下壳体12连接部位之间设置有第一密封垫片4。在一个实施例中，上壳体11的连接部位和下壳体12的连接部位均为连接法兰，通过紧固螺栓将上壳体11的连接法兰、第一密封垫片4和下壳体12的连接法兰固定连接在一起。

优选地，出气口112上活动连接有封盖13，封盖13用于封闭出气口112，且当壳体1内的气压达到预设值时，封盖13能够自动打开，以使气体从出气口112排出。而气体由于重力较小漂浮在壳体1上部，当析出的气体越来越多时，壳体1内部压力达到封盖13的开启阈值时，封盖13开启进行放气。

可选地，如图2所示，分离盘21包括盘体211和挡流片212，盘体211与驱动器22的输出端传动连接，挡流片212设置于盘体211朝向进液口111的一侧面上，且挡流片212与盘体211呈夹角设置。当盘体211转动时，盘体211上的冷却液在挡流片212的作用下进行加速，从而能够更好地使冷却液中的气泡析出，提高除气效率。

在一个实施例中，盘体211朝向进液口111的一侧面为凹面，对射入的冷却液具有一定的收集作用。在其他实施例中，盘体211朝向进液口111的一侧面还可以是其他形状，只要能够便于收集存储一定量的冷却液即可，在此不再一一举例说明。

在一个实施例中，多个挡流片212沿盘体211的周向排列设置，以进一步提高除气效率。优选地，单个挡流片212沿盘体211的径向延伸。

可选地，挡流片212的形状可以为三角形，挡流片212的高度沿盘体211中心位置向边缘延伸逐渐减小。示例性地，挡流片212还可以是直角三角形，其中直角边位于靠近盘体211中心的位置。

可选地，气泡分离机构2还包括驱动轴23，驱动轴23用于连接驱动器22的输出端和盘体211，以延长驱动器22与盘体211的最大距离，便于安装驱动器22。

在一个实施例中，驱动器22通过紧固螺栓安装在上壳体11上。为了保证驱动器22与上壳体11之间连接部位的密封性，在其连接部位设置有第二密封垫片5。示例性地，驱动器22为驱动电机。

可选地，膨胀水箱还包括进液管3，进液管3连接于进液口111处，且进液管3与分离盘21所在水平面呈夹角设置，以使冷却液被倾斜喷射至分离盘21转动的切向上，以更好地对冷却液进行加速，提高除气效率。

可选地，至少部分进液管3插入壳体1内并延伸至分离盘21的正上方，以使冷却液能够射入分离盘21内。

为了方便理解，本实施例提供的膨胀水箱的工作过程如下：

由散热器及发动机除气管汇集而来的冷却液通过胶管由上壳体11上的进液口111进入该壳体1内，进液口111处的进液管3与水平面存在夹角，冷却液被倾斜喷射至分离盘21转动的切向上，分离盘21的盘体211具有一定锥度对射入的冷却液具有一定的收集作用。分离盘21在驱动器22的作用下高速旋转。一方面冷却液在分离盘21上受挡流片212的作用进行加速，另一方面由于冷却液在分离盘21上从而受到离心作用，冷却液会被从分离盘21上抛射出去从而与上壳体11产生高速的撞击，冷却液的速度越大则受到离心力越大，产生的撞击力便越大，冷却液内部的气泡在撞击力的作用下将被打碎，导致气体从冷却液中析出，撞击后的冷却液靠重力作用沿上壳体11与下壳体12的内壁下滑至下壳体12。而气体由于重力较小漂浮于上壳体11的上部，当冷却液内部的气泡破碎的越来越多时，冷却液析出的气体则大量聚集于上壳体11的上部，气体数量的增加将导致装置内部压力变大。当壳体1内部压力达到封盖13开启的阈值时，封盖13开启进行放气。随着冷却液在该壳体1内的不断循环，冷却液中的气体被不断的析出从而达到除气的目的。

本实施例还提供了一种发动机冷却系统，包括如上所述的膨胀水箱。所述发动机冷却系统通过应用上述膨胀水箱，冷却效率高、冷却效果好。

本实施例还提供了一种车辆，包括如上所述的发动机冷却系统。所述车辆通过应用上述发动机冷却系统，车辆发动机冷却效率高、冷却效果好。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种膨胀水箱，其特征在于，包括：

壳体(1)，其上开设有进液口(111)和出气口(112)，所述出气口(112)位于所述壳体(1)的上端；

气泡分离机构(2)，包括分离盘(21)和驱动器(22)，所述分离盘(21)悬置于所述壳体(1)内并位于所述进液口(111)的下方，所述分离盘(21)用于承接由所述进液口(111)进入所述壳体(1)内的冷却液；所述驱动器(22)用于驱动所述分离盘(21)转动，以分离所述冷却液中的气体，且所述气体能够从所述出气口(112)排出。

2.根据权利要求1所述的膨胀水箱，其特征在于，所述分离盘(21)包括盘体(211)和挡流片(212)，所述盘体(211)与所述驱动器(22)的输出端传动连接，所述挡流片(212)设置于所述盘体(211)朝向所述进液口(111)的一侧面上，且所述挡流片(212)与所述盘体(211)呈夹角设置。

3.根据权利要求2所述的膨胀水箱，其特征在于，所述盘体(211)朝向所述进液口(111)的一侧面为凹面。

4.根据权利要求3所述的膨胀水箱，其特征在于，多个所述挡流片(212)沿所述盘体(211)的周向排列设置。

5.根据权利要求1所述的膨胀水箱，其特征在于，所述出气口(112)上活动连接有封盖(13)，所述封盖(13)用于封闭所述出气口(112)，且当所述壳体(1)内的气压达到预设值时，所述封盖(13)能够自动打开，以使气体从所述出气口(112)排出。

6.根据权利要求1所述的膨胀水箱，其特征在于，所述膨胀水箱还包括进液管(3)，所述进液管(3)连接于所述进液口(111)处，且所述进液管(3)与所述分离盘(21)所在水平面呈夹角设置。

7.根据权利要求6所述的膨胀水箱，其特征在于，至少部分所述进液管(3)插入所述壳体(1)内并延伸至所述分离盘(21)的正上方。

8.根据权利要求1-7任一项所述的膨胀水箱，其特征在于，所述壳体(1)包括密封连接的上壳体(11)和下壳体(12)，所述进液口(111)和所述出气口(112)设置于所述上壳体(11)上，所述下壳体(12)上设置有出液口(121)，且所述出液口(121)位于所述分离盘(21)的下方。

9.一种发动机冷却系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的膨胀水箱。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求9所述的发动机冷却系统。

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