DE102010008656A1

DE102010008656A1 - Abscheidevorrichtung

Info

Publication number: DE102010008656A1
Application number: DE201010008656
Authority: DE
Inventors: Norbert 81739 Dembinski; Thomas 81739 Spiess; Bernhard 85386 Endisch
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-02-20
Filing date: 2010-02-20
Publication date: 2011-08-25
Anticipated expiration: 2030-02-21
Also published as: DE102010008656B4

Abstract

Vorrichtung zum Abscheiden von Gas aus einer in einer Rohrleitung strömenden Flüssigkeit, mit einer an einem oberen Bereich der Rohrleitung ausgebildeten Ausnehmung, in der ein Durchströmungsquerschnitt der Rohrleitung vergrößert ist, und einem Entlüftungskanal, der von einer in einem oberen Bereich der Ausnehmung angeordneten Entlüftungsöffnung nach außen führt, bei der in einem radial einwärts an die Ausnehmung angrenzendem Bereich der Rohrleitung ein sich in axialer Richtung der Rohrleitung erstreckendes Abscherbauteil derart angeordnet ist, dass aus der Flüssigkeitsströmung eine durch die Ausnehmung strömende Teilströmung abzweigbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Gas aus einer in einer Rohrleitung strömenden Flüssigkeit, insbesondere von Luft aus einem in einem Fahrzeug-Kühlsystem strömenden Kühlmittel.
Für den Betrieb eines von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeuges ist es unerlässlich, dass durch den Verbrennungsmotor strömendes Kühlmittel frei von Gaseinschlüssen ist.
Werksseitig, d. h. während der Erstbefüllung des Kühlsystems mit Kühlmittel werden Gaseinschlüsse/Luft mittels einer Unterdruckvorrichtung evakuiert. Nach dem Erreichen des erforderlichen Unterdrucks wird das Kühlmittel mit relativem Überdruck eingefüllt.
Für die Ableitung von bei der Nachfüllung in der Kühlflüssigkeit enthaltener Luft sind Entlüftungsvorrichtungen bekannt, die an höchsten Punkten im Kühlsystem, wie z. B. direkt am Kühler, angeordnet sind. Aus Kostengründen, insbesondere aufgrund der Problematik, dass für jede Kühlervariante eine eigene Entlüftungsvorrichtung vorgesehen werden muss, werden Entlüftungsvorrichtungen auch in Kühlmittelleitungen vorgesehen. Die damit erreichte Ausscheidung von Gas ist im Allgemeinen gering, so dass beim Nachfüllen von Kühlmittel Gasreste im Kühlmittel bleiben können, die sie sich nicht in Hohlräumen festsetzen, erst nach mehrmaligem Umlauf des Kühlmittels ab- bzw. ausgeschieden werden. Bekannt sind Entlüftungsvorrichtungen in Kühlmittelleitungen, bei denen ein Entlüftungskanal von einer Ausnehmung in der Kühlmittelleitung ausgeht. Das Abscheidungsergebnis wie auch die Abscheidungsdauer sind hierbei nicht zufriedenstellend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirksame und im Aufbau einfache Vorrichtung zum Abscheiden von Gas aus einer in einer Rohrleitung strömenden Flüssigkeit zu schaffen.
Eine Lösung dieser Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erzielt.
Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung gerichtet.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise mit weiteren Einzelheiten anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen zeigen:
1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung;
2 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung; und
3 einen Querschnitt der Abscheidevorrichtungen der ersten und zweiten Ausführungsform entlang des Schnittes I-I.
Eine insgesamt mit 2 bezeichnete Abscheidevorrichtung (s. 1) weist eine Rohrleitung auf, bei der ein Kupplungsstück 10 ein Leitungsrohr 6 mit einem Anschlussstutzen 4 mittels in an sich bekannter Weise verbindet. Der Anschlussstutzen 4 ist als ein Rohrstutzen integral mit einem oberen Bereich eines Kühlers 8 eines Fahrzeuges ausgebildet.
Der Anschlussstutzen 4, das Kupplungsstück 10 und das Leitungsrohr 6 weisen eine gemeinsame Längsachse L und einen annäherungsweise gleichen Innendurchmesser auf. Ein Kühlmittel strömt in Richtung des Kühlers 8 durch das Leitungsrohr 6, das Kupplungsstück 10 und den Anschlussstutzen 4 (s. 1, Pfeil P1).
Das Kupplungsstück 10 weist einen ersten Bereich mit einem ersten Durchströmungsquerschnitt 12 und einen an den ersten Bereich stromabwärts anschließenden zweiten Bereich mit einem zweiten Durchströmungsquerschnitt 14 auf. Im zweiten Bereich des Kupplungsstücks 10 ist in einem oberen Bereich des Kupplungsstücks 10 eine Ausnehmung 16 gebildet, so dass der zweite Durchströmungsquerschnitt 14 sich aus dem ersten Durchströmungsquerschnitt 12 und aus dem durch die Ausnehmung 16 bestimmten zusätzlichen Durchströmungsquerschnitt ergibt. Im am Anschlussstutzen 4 befestigten Zustand des Kupplungsstücks 10 wird ein stromabwärtiges Ende der Ausnehmung 16 von einer Stirnseite des Anschlussstutzens 4 gebildet.
An einem oberen Bereich der Ausnehmung 16 ist nach ca. zwei Drittel der gesamten Längserstreckung der Ausnehmung 16 stromabwärts eine Entlüftungsöffnung 20 angeordnet. Von der Entlüftungsöffnung 20 führt von einer Innenseite 18 der Ausnehmung 16 ein Entlüftungskanal 22 horizontal und senkrecht zur Längsachse L nach außen. An den Entlüftungskanal 22 ist ein Schlauchende 24 eines nicht weiter dargestellten Entlüftungsschlauches mit bekannten Mitteln befestigt.
In einem an die Ausnehmung 16 radial einwärts angrenzenden Bereich ist ein sich in Richtung der Längsachse des Kupplungsteils 10 erstreckendes Abscherbauteil 26 als Flachbauteil angeordnet. In radialer Richtung gesehen überlappt ein stromaufwärtiges Ende des Abscherbauteils 26 ein stromaufwärtiges Ende der Ausnehmung 16. Stromabwärts erstreckt sich das plattenförmige parallel zur Längsachse L gerichtete Abscherbauteil 26 über die Entlüftungsöffnung 20 hinaus. In Strömungsrichtung gerichtete Seitenränder 28 des Abscherbauteils 26 liegen an einer Innenwandung des Kupplungsstücks 10 an. Das stromaufwärtige Ende des Abscherbauteils 26 ist bevorzugter Weise keilförmig ausgebildet.
Zwischen dem stromabwärtigen Ende des Abscherbauteils 26 und dem stromaufwärtigen Ende (Stirnseite) des Anschlussstutzens 4 ist eine schräg zur Längsachse L des Kupplungsstücks 10 bzw. Anschlussstutzens 4 gerichtete Ausströmöffnung 32 (vgl. 1, Pfeil P2) gebildet.
Durch das Abscherbauteil 26 wird die Flüssigkeitsströmung in eine Hauptströmung und eine Teilströmung geteilt, die oberhalb des Abscherbauteils 26 durch die Ausnehmung 16 hindurchströmt und an der Ausströmöffnung 32 aus der Ausnehmung 16 in die Hauptströmung zurückströmt. Das Abscherbauteil 26 ist in seiner Höhenlage im Kupplungsstück 10 derart angeordnet, dass ein Durchströmungsquerschnitt 30 der Teilströmung im Bereich der Ausnehmung 16 etwa 4 bis 5 mal, bevorzugterweise 4,4 mal, größer ist als stromoberhalb der Ausnehmung 16, so dass die von der Hauptströmung abgescherte Teilströmung in der Ausnehmung 16 deutlich verlangsamt wird und sich in der Ausnehmung 16 gegebenenfalls Wirbel bilden. Auf diese Weise kann sich in der Teilströmung, die vom oberen Teil der Flüssigkeitsströmung gebildet wird, enthaltene Luft an der Oberseite der Ausnehmung abscheiden und durch die Entlüftungsöffnung 20 hindurch entweichen. Die Oberseite der Ausnehmung 16 kann derart abgeschrägt sein, dass sich die Entlüftungsöffnung 20 an der deren höchsten Stelle befindet.
In 2 ist eine zweite Ausführungsform der Abscheidevorrichtung dargestellt. Diese unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass das Abscherbauteil 26 stromabwärts in Höhe der Entlüftungsöffnung 20 endet.
Des Weiteren ist in dem Kupplungsstück 10 eine Schottscheibe 34 vor dem stromaufwärtigen Ende des Anschlussstutzens 4 angeordnet, die beim Befestigen des Kupplungsstücks 10 am Anschlussstutzen 4 zwischen den beiden Bauteilen festgeklemmt wird. Die Schottscheibe 34 ist derart gebildet, dass sie einen Durchströmungsquerschnitt bildet, der einem unterhalb des Abscherbauteils 26 gebildeten Durchströmungsquerschnitt entspricht. Die Ausströmöffnung 32 ist in der zweiten Ausbildungsform, bedingt durch die Schottscheibe 34, radial zur Längsachse des Kupplungsstücks 10 gerichtet (vgl. 2, Pfeil P3).
In einer alternativen Ausführungsform kann das Kupplungsstück 10 mit dem Leitungsrohr (6) oder dem Anschlussstutzen (4) integral ausgebildet sein.
Die erfindungsgemäß mit dem Abscherbauteil 26 und gegebenenfalls einem der Schottscheibe 34 entsprechenden strömabwärtigen Ende ausgebildeten Ausnehmung 16 kann innerhalb jedwelcher Rohrleitung ausgebildet sein, durch die Flüssigkeit strömt, aus der Gas abgeschieden werden soll.
Bezugszeichenliste

2: Abscheidevorrichtung
4: Anschlussstutzen
6: Leitungsrohr
8: Kühler
10: Kupplungsstück
12: erster Durchströmungsquerschnitt
14: zweiter Durchströmungsquerschnitt
16: Ausnehmung
18: Innenseite
20: Entlüftungsöffnung
22: Entlüftungskanal
24: Schlauchende
26: Abscherbauteil
28: Seitenränder
30: Durchströmungsquerschnitt
32: Ausströmsöffnung
34: Schottscheibe

Claims

Vorrichtung zum Abscheiden von Gas aus einer in einer Rohrleitung strömenden Flüssigkeit, mit einer an einem oberen Bereich der Rohrleitung ausgebildeten Ausnehmung (16), in der ein Durchströmungsquerschnitt der Rohrleitung vergrößert ist, und einem Entlüftungskanal (22), der von einer in einem oberen Bereich der Ausnehmung (16) angeordneten Entlüftungsöffnung (20) nach außen führt, dadurch gekennzeichnet, dass in einem radial einwärts an die Ausnehmung (16) angrenzendem Bereich der Rohrleitung ein sich in axialer Richtung der Rohrleitung erstreckendes Abscherbauteil (26) derart angeordnet ist, dass aus der Flüssigkeitsströmung eine durch die Ausnehmung (16) strömende Teilströmung abzweigbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Abscherbauteil (26) mit in Strömungsrichtung gerichteten Seitenrändern (28) an einer Innenwandung der Rohrleitung anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Abscherbauteil (26) in radialer Richtung gesehen ein stromaufwärtiges Ende der Ausnehmung (16) überlappt und sich mindestens bis zur Entlüftungsöffnung (20) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der Durchströmungsquerschnitt (30) der Teilströmung im Bereich der Ausnehmung größer ist als stromaufwärts der Ausnehmung (16).
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der Durchströmungsquerschnitt (30) der Teilströmung im Bereich der Ausnehmung 2- bis 6-mal, vorzugsweise 4- bis 5-mal größer ist als stromaufwärts der Ausnehmung (16).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Abscherbauteil (26) ein Flachbauteil ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Abscherbauteil (26) stromaufwärts eines stromabwärtigen Endes der Ausnehmung (16) endet und das stromabwärtige Ende der Ausnehmung (16) derart ausgebildet ist, dass zwischen dem stromabwärtigen Ende des Abscherbauteils (26) und dem stromabwärtigen Ende der Ausnehmung (16) eine radial zur Längsachse der Rohrleitung gerichtete Ausströmöffnung (32) gebildet ist, durch die die Teilströmung aus der Ausnehmung (16) zurückströmt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der das stromabwärtige Ende der Ausnehmung (16) durch eine Schottscheibe (34) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Ausnehmung (16) zumindest teilweise durch ein Kupplungsstück (10) gebildet ist, mittels dessen ein Leitungsrohr (6) mit einem Anschlussstutzen (4) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der der Anschlussstutzen (4) ein an einem Fahrzeugkühler ausgebildeter Rohrstutzen (4) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der das Kupplungsstück (10) mit dem Leitungsrohr (6) oder dem Anschlussstutzen (4) integral ausgebildet ist.