CN205936796U - 用于发动机冷却系统的膨胀水箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于发动机冷却系统的膨胀水箱。膨胀水箱包括底板部分和四壁，经构造和布置成限定具有第一体积的箱内部。第一壁和第二壁中的至少一个构造成邻近散热器框架的侧向边缘并包括计量器附接部分。第三壁包括隔室附接部分。目视计量器附接到计量器附接部分。下隔室附接到隔室附接部分。下隔室至少部分地朝着散热器框架延伸超过底板部分。下隔室包括流体出口并限定第二体积。第二体积大体上小于第一体积。流体导管将膨胀水箱流体地连接到发动机冷却系统的流体泵。本实用新型的技术方案，能够保证机器在所有工作状态中，膨胀水箱维持流体泵的高位势头并消除泵气穴现象和其他相关零部件由此故障所造成损坏的易损性。

Description

用于发动机冷却系统的膨胀水箱

技术领域

本实用新型总体上涉及到发动机冷却系统中的膨胀水箱。更具体地，本实用新型涉及到具有使位于液体冷却剂回路中的气穴最小化的改进设计的膨胀水箱。

背景技术

公知诸如越野卡车的各种机器采用发动机冷却系统，为发动机提供所要求的冷却。发动机冷却系统总体上包括流体泵、散热器、以及从中流过的液体冷却剂。流体泵和散热器以闭环方式流体地连接到发动机。流体泵使冷却剂循环通过发动机和散热器，以冷却发动机。此外，发动机冷却系统使用箱，以允许冷却剂的膨胀，因为其由发动机加热。可以使用各种可容纳冷却剂膨胀的箱，诸如但不限于溢流箱、膨胀箱、和膨胀水箱。

在发动机冷却系统中的膨胀水箱容纳冷却剂的膨胀，除了向流体泵提供流体连接以外，其还向流体泵提供正压头。由于在流体泵中存在过大的负压，这可减少在流体泵中出现气穴的可能性。应当注意到，如果在膨胀水箱中冷却剂液位不够高，则流体泵可将气泡吸入到流体泵中而导致泵故障。为了避免这种现象，需要将足够高度的冷却剂液位维持在其中冷却剂排出膨胀水箱的出口之上。这防止气泡被带进排出膨胀水箱的冷却剂中并减少流体泵故障的可能性。显著地，冷却剂液位高于出口而至流体泵的高度在要求的所有工作条件下都应满足，这些工作条件包括当机器在斜坡上工作时。

传统式膨胀水箱在本质上主要是卧式，并且箱的高度比宽度或长度要小得多。在传统式膨胀水箱的某些工作条件下，诸如，当机器处于倾斜的地势时，在膨胀水箱中冷却剂液位在出口处很可能降低。在这些情形下，流体泵可能吸入气泡而导致泵故障。因此，在传统式膨胀水箱中需要维持大量的附加冷却剂溶剂体积，以确保冷却剂高于出口的足够高度。此外，机器中散热器的封装损害了膨胀水箱内液位的可见性。

传统式膨胀水箱的可选设计包括形成在膨胀水箱底板部分中的凹隔室。在冷却剂排出膨胀水箱至流体泵的位置处的出口位于凹隔室中。这在所有的工作条件下确保冷却剂的一定高度高于出口，这些工作条件包括当机器在斜坡上工作时。然而，因为膨胀水箱的这种设计具有形成在底板部分中的凹隔室，所以膨胀水箱安装后可具有相对更大的高度。这增加了发动机冷却系统的总高度并减少了设置在发动机冷却系统后面的驾驶室中的可见性。

美国专利申请公开20040025813公开了一种车辆的前端结构，其包括箱以及安装在箱面之一上的目视计量器。尽管该公开讨论了机器的紧凑前端结构，但该公开未能提供当机器安置在斜坡上时预防气穴的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的各方面引向用于机器的发动机冷却系统的膨胀水箱。发动机冷却系统包括具有散热器框架的散热器以及流体泵。膨胀水箱设置在流体泵的上游。膨胀水箱包括底板部分、第一壁、第二壁、第三壁、第四壁、下隔室、流体导管、和目视计量器。底板部分安装在散热器框架上。第一壁、第二壁、第三壁和第四壁构造为大致直立在底板部分上。第一壁构造为与第二壁相对。第一壁和第二壁中的至少一个布置成邻近散热器框架的侧向边缘并限定计量器附接部分。第三壁和第四壁在第一壁和第二壁之间延伸。具有第一体积的箱内部由通过底板部分、第一壁、第二壁、第三壁、和第四壁形成的封闭空间限定。第三壁包括邻近第三壁和底板部分之间的交界处的隔室附接部分。下隔室附接到隔室附接部分并与箱内部流体相通。下隔室构造和布置成至少部分地朝着散热器框架延伸超过底板部分。下隔室包括流体出口并限定第二体积。第二体积大体上小于箱内部的第一体积。流体导管流体地连接到流体出口和流体泵，以使膨胀水箱和流体泵之间的流体相通。目视计量器附接到计量器附接部分并且视觉上可见以指示箱内部中冷却剂流体的液位。

本实用新型的技术方案，能够保证机器在所有工作状态中，膨胀水箱维持流体泵的高位势头并消除泵气穴现象和其他相关零部件由此故障所造成损坏的易损性。

附图说明

图1是根据本实用新型的构思的安装有发动机冷却系统的示例性机器的透视图；

图2是根据本实用新型的构思的图1的发动机冷却系统的示意图，包括发动机冷却系统的膨胀水箱；和

图3是根据本实用新型的构思的图2的膨胀水箱的透视图，包括结合图1的发动机冷却系统的散热器的一部分所示的膨胀水箱的局部部分。

具体实施方式

参照图1，示出机器10。在实施例中，机器10为大型采矿卡车（LMT）。然而，本实用新型的方面可扩展至其它建筑机器，例如履带式拖拉机、液压挖掘机、轮式装载机、机动平地机、和大型采矿卡车。而且，本实用新型的应用的扩展也可考虑固定机器，例如发电机。此外，本实用新型方面的应用可在其他技术领域应用中探讨。

机器10包括驾驶室12，驾驶室12容纳多个与机器10相关联的控制电路，以控制多种与机器10相关联的功能项。进一步，机器10包括发动机14（图2）和发动机冷却系统16。虽然不限于此，发动机14（图2）可以是火花点火发动机或压燃式发动机。发动机冷却系统16适用于冷却发动机14（图2）并防止发动机14（图2）过热。发动机冷却系统16包括散热器18，散热器18示例性地位于在机器10的前端22设置的散热器框架20中。

参照图1和图2，散热器18与发动机14（图2）流体相通。如惯例那样，冷却剂以闭环方式循环地通过发动机14（图2）和散热器18，以促进发动机14（图2）冷却。

参照图2，示出与发动机14连接的发动机冷却系统16。当发动机14运行时，发动机冷却系统16处于工作状态。当发动机14不运行时，发动机冷却系统16处于关闭状态。发动机冷却系统16包括散热器18、流体泵24、恒温器26、和膨胀水箱28。进一步，提供流体管路30，该流体管路30连接到这些部件中的每一个，并在这些部件中的每一个之间提供流体间相通能力。

流体泵24是流体地连接到发动机14的齿轮驱动泵。流体泵24沿正常冷却剂流体方向A设置在发动机14的上游。当发动机冷却系统16的处于工作状态时，流体泵24启动并沿正常冷却剂流动方向A向发动机14和恒温器26供给冷却剂。然而，发动机冷却系统16处于关闭状态时，流体泵24是不工作的并且通过发动机14的流动受限制。

恒温器26是热控选择性流动断流器，当发动机冷却系统16的工作状态下，该断流器控制流体管路30内的冷却剂的流动。恒温器26流体地连接至发动机14并沿正常冷却剂流动方向A设置在发动机14的下游。此外，恒温器26沿旁路方向C流体地连接至流体泵24。显然，恒温器26基于流入冷却剂的温度在打开状态和关闭状态之间切换。作为实施例，如果流体的温度超过预设阈值，将恒温器26调节到打开状态。相反地，如果流体的温度低于预设阈值，将恒温器26调节到关闭状态。在打开状态，恒温器26使冷却剂沿正常冷却剂流动方向A流到散热器18。在关闭状态，恒温器26使冷却剂沿旁路方向C流到流体泵24。

散热器18流体地连接至流体泵24和恒温器26以使得以闭环方式与发动机14的流体连通。散热器18适于冷却流动通过散热器18的冷却剂，使得冷却剂可以在发动机冷却系统16中重复使用和再循环。通常，散热器18包括许多散热片，散热片从流动通过散热器18的冷却剂吸收热并散发到外部环境。可以构想出各种类型的散热器18，例如但不限于强迫对流型散热器、自然对流型散热器、和/或流体冷却散热器。

膨胀水箱28是流体地连接至散热器18的膨胀箱，并沿冷却剂流动方向B设置在散热器18的下游。排出管路32流体地连接在散热器18和膨胀水箱28之间。此外，膨胀水箱28与流体泵24流体连通并相对于冷却剂流动方向B设置在流体泵24的上游。膨胀水箱28适于将高位势头维持在发动机冷却系统16的流体泵24中。

参照图3，示出发动机冷却系统16的膨胀水箱28的放大视图。膨胀水箱28包括底板部分34、第一壁36、第二壁38、第三壁40、第四壁42、顶部部分44、目视计量器46、下隔室48和流体导管50。

底板部分34附接到散热器框架20的顶部。该附接可以通过紧固连接件、焊接和/或铆钉附接实现。底板部分34包括第一边缘52、第二边缘54、第三边缘56和第四边缘58。第一壁36、第二壁38、第三壁40和第四壁42为通常大致直立地构造在底板部分34的边缘上的钢板。

第一壁36附接到底板部分34的第一边缘52并沿平行于机器10长度的方向延伸。此外，第一壁36邻近散热器框架20的侧向边缘60并包括称为计量器附接部分62的圆形开口。

第二壁38附接到底板部分34的第二缘54并沿平行于机器10长度的方向延伸。显然，第二壁38与膨胀水箱28的第一壁36相对。

第三壁40附接到底板部分34的第三边缘56并在第一壁36和第二壁38之间延伸。因此，第三壁40沿垂直于机器10的长度的方向延伸。第三壁40限定称为隔室附接部分64的矩形开口。更具体地，隔室附接部分64限定在第三壁40和底板部分34之间的交界处。

第四壁42附接到底板部分34的第四边缘58并在第一壁36和第二壁38之间延伸。因此，第三壁40沿垂直于机器10长度的方向延伸。显然，第四壁42与第三壁40相对设置。第一壁36、第二壁38、第三壁40和第四壁42中的每个与底板部分34之间的附接可以通过已知附接结构连接，例如但不限于，焊接附接、粘性附接和/或无缝贴合附接。尽管，本实用新型构想通过第一壁36、第二壁38、第三壁40和第四壁42的附接以形成膨胀水箱28。然而，可以构想，膨胀水箱28还可通过适当切割和弯曲单个钢板而由单个钢板形成。

顶部部分44覆盖和封闭第一壁36、第二壁38、第三壁40和第四壁42中的每一个。显然，箱内部66由底板部分34、第一壁36、第二壁38、第三壁40、第四壁42和顶部部分44之间的封闭空间限定。箱内部66包括由底板部分34、第一壁36、第二壁38、第三壁40、第四壁42和顶部部分44之间的封闭空间限定的第一体积。

目视计量器46附接到在膨胀水箱28的第一壁36上限定的计量器附接部分62。目视计量器46可以通过任何已知附接方式附接到计量器附接部分62，例如但不限于，焊接、粘性附接、螺纹附接和/或压配附接。目视计量器46可以为布置在管状结构中的许多透镜的组合，易于观察箱内部66中的冷却剂液位的指示。

下隔室48附接到由膨胀水箱28的第三壁40限定的隔室附接部分64。下隔室48通过内部连通端口（未示出）与箱内部66流体连通，并远离箱内部66延伸。下隔室48通常为辅助腔室以收集来自膨胀水箱28的冷却剂的最小体积。下隔室48限定大致小于箱内部66的第一体积的第二体积。此外，下隔室48至少朝着散热器框架20延伸超过膨胀水箱28的底板部分34。该延伸是沿着相对于膨胀水箱28的竖直方向。这种配置形成下隔室48的基部部分68定位在比膨胀水箱28的底板部分34相对低的位置。此外，下隔室48包括流体出口70，流体出口70经由流体导管50与流体泵24流体连通。流体出口70是膨胀水箱28的出口端口，冷却剂从出口端口排出膨胀水箱28。

流体导管50是冷却剂通道，冷却剂通道能够实现冷却剂到流体泵24的常规供给。流体导管50流体地连接在流体出口70和流体泵24之间以使膨胀水箱28和流体泵24之间的流体连通。考虑到下隔室48相对于膨胀水箱28的较低位置，不管机器如何倾斜，冷却剂的最小高度通常维持到下隔室48中，从而维持容纳在膨胀水箱28和流体泵24内的冷却剂的不间断连通。

工业实用性

在工作中，操作员启动机器10的发动机14。当启动发动机14时，发动机冷却系统16设定为工作状态。处于发动机冷却系统16的工作状态时，流体泵24工作并沿正常冷却剂流动方向A向发动机14和恒温器26供给冷却剂。如果冷却剂的温度低于阈值限制，则恒温器26处于关闭状态且促进冷却剂直接流向流体泵24。然而，如果冷却剂的温度突破阈值限制，则恒温器26处于打开状态且促进冷却剂流向散热器18，然后冷却剂再循环到流体泵24。当冷却剂温度增加时，其体积膨胀。膨胀的冷却剂流动通过排出管路32并进入膨胀水箱28。

此外，当无需工作时，操作员可停止发动机14。在这种情况下，发动机冷却系统16设定为关闭状态。处于发动机冷却系统16的非工作状态时，流体泵24是不工作的且通过流体泵24不会产生冷却剂流。在这种情况下，当冷却剂冷却并收缩时，膨胀水箱28液位降低，但没有冷却剂从发动机冷却系统16流失。更具体地，从膨胀水箱28为流体导管50和流体泵24的吸入侧供给冷却剂。下隔室48保证维持流体出口70之上的冷却剂的最低高度，并因此使流体导管50与膨胀水箱28的入口界面充分地位于容纳在下隔室48内的冷却剂液位之下。这样，膨胀水箱28的确定的体积能够最小化，且基本上避免空气进入流体导管50的机会。此外，当下隔室48安装在第三壁40上时，膨胀水箱28可具有相对低的高度。这降低发动机冷却系统16的总高度并促进从驾驶室12观察工作区域具有的较好的可见视线。

当机器10定位在斜坡和发动机冷却系统16上时，上述立体图尤其有用。在这种情况下，下隔室48仍促使流体导管50的入口界面充分地位于容纳在下隔室48内的冷却剂液位之下。这促使流体泵24的吸入侧采用容纳在膨胀水箱28的冷却剂浸没。这能确保流体导管50和流体泵24的吸入侧中的每一个接收存储在膨胀水箱28中的冷却剂。因此，在机器10的所有工作状态中，膨胀水箱28维持流体泵24的高位势头并消除泵气穴现象和其他相关损坏的易损性。此外，当目视计量器46沿散热器框架20的侧向边缘60定位时，操作员可相对容易地观察膨胀水箱28内的冷却剂的液位位置。

应当理解，上述描述仅仅用于说明的目的，并不是以任何方式限制本实用新型的范围。因此，本领域普通技术人员会认识到，可以从附图、公开内容和所附权利要求中获得本实用新型的其他方面。

Claims (1)

1.一种用于发动机冷却系统的膨胀水箱，其特征在于，所述发动机冷却系统包括具有散热器框架的散热器以及流体泵，所述膨胀水箱设置在所述流体泵的上游，所述膨胀水箱包括：

安装在所述散热器框架上的底板部分；

直立地构造在所述底板部分上的第一壁和第二壁，所述第一壁构造成与所述第二壁相对，其中所述第一壁和所述第二壁中的至少一个布置成邻近所述散热器框架的侧向边缘且限定计量器附接部分；

直立地构造和布置在所述底板部分上并在所述第一壁和所述第二壁之间延伸的第三壁和第四壁，具有第一体积的箱内部由所述底板部分、所述第一壁、所述第二壁、所述第三壁和所述第四壁形成的封闭空间限定，所述第三壁包括邻近所述第三壁和所述底板部分之间的交界处的隔室附接部分；

附接到所述隔室附接部分并且与所述箱内部流体连通的下隔室，所述下隔室构造和布置成至少部分地朝着所述散热器框架延伸超过所述底板部分，所述下隔室包括流体出口并限定第二体积，其中所述第二体积小于所述箱内部的所述第一体积；

流体导管，其流体地连接至所述流体出口和所述流体泵，以使所述膨胀水箱和所述流体泵之间的流体连通；和

目视计量器，其附接到所述计量器附接部分并视觉上可见以指示所述箱内部中的冷却剂流体的液位。