DD157358A1

DD157358A1 - Einrichtung zum entlueften und entgasen eines fluessigkeitskreislaufes

Info

Publication number: DD157358A1
Application number: DD81227143A
Authority: DD
Inventors: Hans Vogel
Original assignee: Maschf Augsburg Nuernberg Ag
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1981-01-22
Publication date: 1982-11-03
Also published as: HU183275B; IT1135157B; FR2474329A1; YU41371B; RO84550B; SU999955A3; DE3002578C2; CH655249A5; US4352683A; JPS622135B2; SE446819B; GB2067919A; FR2474329B1; TR21301A; GB2067919B; DE3002578A1; JPS56115814A; YU326780A; IN152806B; IT8119296A0

Abstract

Waehrend das Ziel der Erfindung in der Bereitstellung einer Einrichtung zum Entlueften und Entgasen eines Fluessigkeitskreislaufes liegt, wodurch die Kuehlung verbesserbar ist und Kavitations- und Korrosionsschaeden vermeidbar sind, besteht die Aufgabe darin, eine sichere Feinstentgasung von in einem Kreislauf befindlichen Fluessigkeiten zu ermoeglichen.Erfindungsgemaess ist nunmehr vorgesehen,dass im luftseitigen Teil des Ausgleichbehaelters Mittel zur Geschwindigkeits-Umsetzung bzw.Entspannung der aus dem Fluessigkeitskreislauf einstroemenden Fluessigkeit vorgesehen sind, und dass diese Mittel eine breite Abstroemoeffnung aufweisen, welche derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sich selbst kleine Luft-und/oder Gasblasen nach oben in den luftseitigen Teil abscheiden, waehrend zum Ableiten der Fluessigkeit ebenfalls auf breiter Basis bei stark verminderter Geschwindigkeit und Energie eine Anstroemwand vorgesehen ist.

Description

Einrichtung zum Entlüften und Entgasen eines Flüssigkeitskreislaufes ' .

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Entlüften und Entgasen eines Flüssigkeitskreislaufes;, insbesondere eines •Kühlflüssigkeitskreislaufes von Brennkraftmaschinen in dem : wenigstens eine Pumpe una ein Ausgleichsbehälter eingeschlossen sind,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei Flüssigkeitskreisläufen, insbesondere bei Kühlflüssigkeitskreisläufen, besteht immer wieder die große Schwierigkeit, das gesamte System frei von Luft-, Gas- oder Dampfblasen zu halten, die überwiegend durch Wirbelbildung, Dampfbildung oder auch bereits durch Ansaugen von Luft entstehen« Derartige Blasenbildungen beeinträchtigen nicht nur die Kühlung selbst, sie verursachen vor allem Kavitations- und Korrosionsschäden, die zur frühzeitigen Zerstörung des gesamten Flüssigkeitskreislaufes führen können* Man hat daher schon verschiedentlich Versucht, diesen Nachteil zu beheben, die Bemühungen brachten jedoch nur Teilerfolge, indem eine Grobentgasung erreicht wurde.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Einrichtung zum Entlüften und Entgasen·eines .Flüssigkeitskreislaufes, wodurch die Kühlung verbessert werden kann und Kavitationsund Korrosionsschäden vermeidbar sind_o

es Wesens ,der^Erfindujig

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art zu .schaffen, durch die eine sichere Feinstentgasung von in einem Kreislauf befindlichen Flüssigkeiten möglich ist_e

ITacii der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst , daß im luftseitigen Teil des Ausgleichsbehälters Mittel zur Geschwindigkeitsumsetzung .baw* Entspannung der aus dem Flüssigkeitskreislauf einströmenden Flüssigkeit vorgesehen sind_s und daß diese Mittel, eine breite Abstr'ömöffnung aufweisen, welche derart ausgebildet und angeordnet ist, daß sich selbst kleine Luft» und/oder Gasblasen nach oben in den luftseitigen Teil . abscheiden, während zum Ableiten der Flüssigkeit ebenfalls auf breiter Basis bei stark verminderter Geschwindigkeit und Energie eine Anströmwand vorgesehen ist«

Die Erfindung beruht also auf dem Prinzip der Geschwindigkeit s umsetzung bei Fluss igke it en s wobei, die in der Flüssigkeit befindlichen S'chwebeanteile der Luft systematisch abgesondert werden und in der Folge reinere Flüssigkeit aus der Einrichtung in den Fliissigkeitskreislauf fließt* Sobald die Flüssigkeit die Einrichtung einige Male passiert hat, wird sie praktisch luftfrei sein«,

Der Ausgleichsbehälter eignet sich besonders für die Unterbringung einer Entlüftungseinrichtung, weil sich in ihm außer der Flüssigkeit ohnehin ein Teil Luft, der den Ausdehnungsraum füllt, befindet und weil diese Luft unter dem Systemvordruck steht,,

9 -

Für die Flüssigkeit, die beispielsweise bei einem Kühl-

kreislauf für eine Brennkraftmaschine mit hoher Geschwindigkeit und Energie ankommt, sind zunächst Mittel vorgesehen, durch die eine Geschwindigkeitsumsetzung bzw«, Entspannung vorgenommen wird, die, je nach den Verhältnissen, schon eine ca, 7~fache Geschwindigkeitsverminderung bringen kann* Diese Mittel weisen eine-breite Abst-römöffnung auf, durch die die teilentspannte Flüssigkeit unter v/eiterer Entspannung in einem möglichst breiten Strom in den Ausdehnungsraum übertritt« Hier scheiden sich selbst kleine Luft- oder Dampfblasen ab und steigen nach oben in den luftseit igen Teil des Ausgleichsbehälter,, Die Flüssigkeit hingegen gelangt ohne aufzuschäumen an eine Anströmwand, durch die sie in den flüssigkeitsseitigen Teil des Ausgleichsbehälters abgeführt wird,

Im einzelnen wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Mittel zur Entspannung der Flüssigkeit als ein an beiden Stirnseiten direkt abgeschlossenes, waagrecht angeordnetes Entspannungsrohr ausgebildet sind," und daß durch eine Stirnfläche des Entspannungsrohres eine im Durchmesser wesentlich kleinere,'die Flüssigkeit aus dem Kreislauf in das Entspannungsrohr leitende, an ihrer Stirnfläche abgeschlossene Rücklaufleitung eingeführt ist, welche innerhalb des Entspannungsrohres in radialer Richtung verlaufende Umlenkbohrungen aufweist. Die mit hoher Geschwindigkeit und Energie aus der Rücklaufleitung zuströmende Flüssigkeit wird also zunächst durch die Umlenkbohrungen um ca· 90° umgelenkt, bevor sie in den Entspannungsraum eintritt und sich dort bis· zu seinem hinteren Ende fortpflanzt.

Die Abströmöffnung ist erfindungsgemäß als seitlich im Entspannungsrohr angeordneter, nahezu über dessen ge-

samte Länge verlaufender A us tritt's schlitz ausgebildet _s dessen freier Querschnitt und das Volumen des Entspannungs~ rohres derart ausgelegt sind₉ daß der Druck der Flüssigkeit an-der Abströmöffnung nahezu dem Druck im Ausgleichs« behälter und damit dem Systemdruck entspricht« Wesentlich für die Erfindung ist, daß die genannte Anströmwand je nach der Auslegung des gesamten Systems"in einem genau vorauszubestifiinienden Abstand vor der Abströmöffnung angeordnet wird und auch bei M'iedrigwasserstand noch unter Wasser tauchte "

Als weitere Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß an der unteren Seite des SntSpannungsrohres ein zur Anströmwand hin schräg nach unten verlaufendes, wehrartiges Führungsteil- nicht befestigt ist, und daß zwischen dem Ende des Führ ungs teil es und der Anströmwand ein freier Spalt verbleibt, welcher derart ausgelegt ist, daß die Flüssigkeit bei Nenndurchsatz ohne Einmischung von Luft und ohne Stau über dem Führungsteil in den flüssigkeitsseitigen Teil des Ausgl.eichsbehälters abfließt.

Durch das Führungsteil wird also ein Teil des über ihm verbleibenden Raumes mit Flüssigkeit ausgefüllt, wodurch ein wehrartiger Abfluß auf breiter Basis erfolgte Der weitere laminare Abfluß an der Anströrnwand bis in den wasserseitigen Teil des Ausgleichsbehälters verläuft ohne Aufschäumen, so daß eine wirklich entlüftete bzw» entgaste Flüs~ sigkeit für den weiteren Umlauf zur Verfugung steht. Zu erwähnen ist hier noch, daß durch die Einrichtung'ohne weiteres eine etwa 7,2-fache Geschwindigkeitsreduzierung des Kühlmittels (Druckverhältnis etwa 52-fach) eintritt, das eine Einströmung und. Vermischung im laminaren Strömungs-=. bereich, an der Oberfläche des Kühlmittelspiegels ergibt.

Der Luftabscheidungsgrad der Einrichtung beträgt je nach den Verhältnissen zwischen 3 und 10 %«,

Abschließend wäre lediglich noch darauf hinzuweisen, daß ' die Anströmwand zweckmäßigerweise als Seitenwand für den Ausgleichsbehälter ausgebildet ist, daß an der tiefsten Stelle des Entspannungsrohres wenigstens eine Entleerbohrung angebracht ist, und daß in bzw_e· vor der Abflußleitung aus dem Ausgleichsbehälter eine eine Wirbelbildung vermeidende Zunge angebaut wird. Durch letztere kann die erfindungsgemäße Einrichtung auch bei abnehmendem Wasserstand im Ausgleichsbehälter voll genutzt werden, weil ein Ansaugen von Luft unterbleibt,

Ausfuhrungsbeispiel

Die .Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden·* In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig, 1: einen Längsschnitt durch einen Ausgleichsbehälter mit der erfindungsgemäßen Einrichtung rein schematisch, '

Fig* 2: den Schnitt H-II nach Fig. 1.

In Figo 1 ist ein mit einem Füllstutzen und Druckregelventil 1 und einer Abflußleitung 2 versehener Ausgleichsbehälter 3, aueh Surgetank genannt,, eines Kühlflüssigkeitskreislaufes angede.utet, wie er beispielsweise für 'Brennkraftmaschinen verwendet wird« Der Ausgleichsbehälter 3 ist innen in· einem als Ausdehnungsraum dienenden, luftseitigen Teil 3a und einen flüssigkeitsseitigen Teil 3b unterteilt, wobei der Flüssigkeitsstand 4 schwankte

4 s

.6-

Aus den. FIg₅₁ 1 und 2 läßt sich erkennen₉ daß im luftseitigen Teil 3a ein Entspannungsrohr 5 waagrecht angeordnet ist, welches an den: Stirnseiten 5a dicht abgeschlossen ist und an einer Seite in Kb'he seiner Längstnittelachse χ einen nahezu über:seine gesamte Länge verlaufenden Austritts., schlitz 6 aufweist« Durch eine Stirnseite pa des Entspannungsrohr es 5 führt eine in ihrem Durchmesser wesentlich kleinere Zulaufleitung 7_S deren Stirnseite 7a innerhalb des Entspannungsrohres 5 fest verschlossen ist und die an ihrem Ende eine Anzahl von radialen Umlenkbohrungen 8 aufweist, Die mit hoher Geschwindigkeit und Energie aus dem Kühlsystem zuströmende Flüssigkeit strömt also in radialer Richtung in das Entspannungsrohr 5 ein_e

In einem genau vorzubestimmenden Abstand 9 vor dem Austrittsschlitz 6 ist eine Anströmwand 10 angeordnet, die bis unterhalb des niedrigsten Flüssigkeitsstandes 4 reicht und in vorliegendem Falle durch eine Wand des Ausgleichsbehälters 3 gebildet wird* Der Abstand 9 der Anst'römwand 10 vom Austrittsschlitz 6 ist- so abgestimmt} daß über die gesamte Länge des Austrittsschlitzes 6 eine nahezu gleichmäßige Ab~ strömung erfolgt« '

An der unteren Seite des Entspannungsrohres 5 ist ein zur Anströmwand 10 hin schräg nach unten verlaufendes Führungsteil 11 dicht befestigt«, Zwischen dem Ende des Führungsteiles 11 und der Anströmwand 10 verbleibt ein Spalt 12j der so ausgelegt ist, daß" das Führungsteil 11' ein Wehr bildet, über das die Flüssigkeit breitflächig mit stark verminderter Geschwindigkeit und Energie an die Anströmwand gelängt und an dieser ohne aufzuschäumen nach unten abfließt.

Etwaige Luft-, Gas- oder Dampfbläsehen lösen sich beim Austritt durch den Austrittsschlitz 6 von der Flüssigkeit, steigen nach oben und verbleiben im lüftseitigen Teil 3a des Ausgleichsbehälters 3·

Am tiefsten Punkt des Entspannungsrohres 5 ist eine kleine Entleerbohrung 13 so vorgesehen, daß aus ihr austretende Flüssigkeit ebenfalls über das Führungsteil 11 abgeleitet wird* Weiter können sich durch das Führungsteil· 11 am Entspannungsrohr 5 keine Tropfen bilden, die zu einem Aufschäumen führen, denn auch die.se werden über die Anströmwand 10 abgeleitet»

Schließlich ist vor der Abflußleitung 2 im Ausgleichsbehälter 3 noch eine Zunge 14 angebracht, durch die bei abnehmendem Flüssigkeitsstand 4 ein Ansaugen von Luft durch den sich üblicherweise bildenden Wasser wirbel vermieden wird.

Claims

Erfindungsanspruch

1e Einrichtung zum Entlüften und Entgasen eines Flüssigkeitskrejislaufesj insbesondere eines Kühlflüssigkeit s»« kreisla.ufea von Brennkraftmaschinen, in dem wenigstens " eine Pumpe und ein Ausgleichsbehälter eingeschlossen sind, gekennzeichnet dadurch, daß im luftseitigen Teil (3a) des Ausgleichsbehälters (3) Mittel zur Geschwindigkeits-Umsetzung bzw·' Entspannung der aus dem Flüssigkeitskreislauf einströmenden Flüssigkeit vorgesehen sind, und daß die Mittel eine -breite Abströmöffnung aufweisen, welche derart ausgebildet und angeordnet ist, daß sich selbst kleine Luft- und/oder Gasblasen nach oben in . den luftseitigen 'Teil (3a) abscheiden, während zum Ableiten der Flüssigkeit ebenfalls auf breiter Basis bei stark verminderter Geschwindigkeit und Energie eine Anströmwand (10) vorgesehen ist_e

2_e Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch₉ daß die Mittel zur Entspannung der Flüssigkeit als ein an beiden Stirnseiten (5a) dicht abgeschlossenes, waagrecht angeordnetes Entspannungsrohr (5) ausgebildet sind, und daß durch eine Stirnfläche (5a) des Entspannungsrohres (5) eine im Durchmesser wesentlich kleinere, die Flüssigkeit aus dem Kreislauf in das Entspannungsrohr leitende, an ihrer Stirnfläche (7a) abgeschlossene Rücklaufleitung (7) eingeführt ist, welche innerhalb des Entspannungsrohres (5) in radialer Richtung verlaufende Umlenkbohr.ungen (8) aufweist«

7 14 3 3

3· Einrichtung nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurchj daß die Abströmöffnung als seitlich im Entspannungsrohr (5) angeordneter, nahezu über dessen gesamte Länge verlaufender Austrittsschlitz (6) ausgebildet ist«

4β Einrichtung nach Punkt 3$ gekennzeichnet dadurch, daß der freie Querschnitt der Abströmöffnung und das Volumen des Entspannungsrohres (5) derart ausgelegt sind, daß der Druck der Flüssigkeit an der Abströmöffnung nahezu dem Druck im Ausgleichsbehälter (3) bzw₀ dem Systemvordruck entspricht,

5· Einrichtung nach den Punkten 1 bis 4» gekennzeichnet dadurch, daß die Anströmwand (10) in einem genau vorausz übe stimmenden Abstand (9) vor der Abs.tr ö'möffnung angeordnet ist und auch bei einem STiedrigflüssigkeitsstand im Ausgleichsbehälter (3) noch unter Wasser taucht.

6ο Einrichtung nach den Punkten 1 bis 5$ gekennzeichnet dadurch j daß an der unteren Seite des Entspannungsrohres (5) ein zur Anströmwand (10) hin schräg nach unten verlaufendes, wehrartiges Führungsteil (11) dicht befestigt ist, und daß zwischen dem Ende des Führungsteiles (11) und der Anströmwand (1*0) ein freier Spalt (12) verbleibt, welcher derart ausgelegt ist, daß die Flüssigkeit bei lenndurchsatz ohne Einmischung' von Luft und ohne Stau über dem Führungsteil (11) in den flüssigkeitsseitigen Teil (3b) des Ausgleichsbehälters (3) abfließt«.

7s Einrichtung nach den' Punkten 1 und 5_S gekennzeichnet da~ durchj daß die Anströmwand (10) als Seitenv/and für den
Ausgleichsbehälter (3) ausgebildet ist©

8_e Einrichtung nach den Punkten 1 und 2_S gekennzeichnet dadurch₉ daß an der tiefsten Stelle des Entspannungsrohres (5) wenigstens eine Entleerbohrung (13) vorgesehen ist«,

Einrichtung nach Punkt 1 _s gekennzeichnet dadurch^ daß in bzw«, vor der Abflußleitung (2) aus dem Ausgleichsbehälter (3) eine eine.Wirbelbildung"vermeidende Zunge (14) angebracht istc

Hierzu^SeiieZeichnungen