DE102012024372A1 - Modular coolant surge tank for use in large cooling circuit of e.g. rail vehicle, has replaceable supplementary container coupled with base container, which is equipped with hydraulic connection as feed or extraction ports for coolant - Google Patents

Modular coolant surge tank for use in large cooling circuit of e.g. rail vehicle, has replaceable supplementary container coupled with base container, which is equipped with hydraulic connection as feed or extraction ports for coolant Download PDF

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Daniel Rössner
Bernd Zeeh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/029—Expansion reservoirs

Abstract

The tank has a base container (G) partially filled with a coolant. A supplementary container (Z) is replaceable and fluidly coupled with the base container for receiving volume of gas. The base container includes a hydraulic connection (3) as feed- or extract ports for the coolant. The supplementary container is replaceably arranged at a displacement body. The base container comprises a filling opening (4) with a lid for the coolant. The base container and the supplementary container are mechanically connected by a screw, clamp-, snap or rivet.

Description

Die Erfindung betrifft einen modularen Kühlmittelausgleichsbehälter und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kühlmittelausgleichsbehälter.The invention relates to a modular coolant expansion tank and a motor vehicle with such a coolant expansion tank.

Kühlmittelausgleichsbehälter kommen in den meisten fluidischen Kühlkreisläufen zum Einsatz, mit deren Hilfe thermische Energie beispielsweise an die Umgebung abgeführt werden soll. Dies kann in Kombination mit Verbrennungskraftmaschinen oder auch bei anderen thermodynamischen Kreisprozessen, wie etwa der Kältemaschine geschehen. Sie sollen dabei mehrere Aufgaben erfüllen, nämlich für Gasabscheidung aus dem Kühlkreislauf sorgen, eine Füllstandskontrolle ermöglichen, eine Kühlmittelreserve bereitstellen und können auch zur Fluidführung herangezogen werden. Der Kühlmittelausgleichsbehälter ist nicht vollständig mit Kühlmittel befüllt, sondern verfügt über dem Fluidspiegel über eine Gasvorlage, die die Volumenausdehnung des Kühlmittels bei einer Temperaturänderung ermöglicht und durch die Kompression einen Gegendruck bereitstellt, der die Siedetemperatur des Kühlmittels ansteigen lässt, wodurch letztlich größere Wärmemengen abgeführt werden können.Coolant expansion tanks are used in most fluidic cooling circuits, with the help of which thermal energy to be dissipated, for example, to the environment. This can be done in combination with internal combustion engines or in other thermodynamic cycles, such as the chiller. They should fulfill several tasks, namely provide for gas separation from the cooling circuit, allow a level control, provide a coolant reserve and can also be used for fluid management. The coolant expansion tank is not completely filled with coolant, but has a gas reservoir above the fluid level, which allows the volume expansion of the coolant at a temperature change and the compression provides a back pressure that raises the boiling temperature of the coolant, which ultimately larger amounts of heat can be dissipated ,

So beschreibt die DE 10 2010 010 398 A1 eine Kühleranordnung in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs, bei der mindestens zwei Wärmetauscher zum Einsatz kommen. Zur Bauraumeinsparung werden die zwei Wärmetauscher dort nicht als eine Einheit an der Fahrzeugfront montiert, sondern räumlich getrennt in Fahrzeuglängsrichtung teilweise mit einem Turbolader überlappend nebeneinander. Dies soll dabei helfen, die Fahrzeuggesamtlänge zu reduzieren.That's how it describes DE 10 2010 010 398 A1 a radiator assembly in an engine compartment of a motor vehicle, in which at least two heat exchangers are used. To save space, the two heat exchangers are not mounted there as a unit on the front of the vehicle, but spatially separated in the vehicle longitudinal direction partially with a turbocharger overlapping next to each other. This should help to reduce the total vehicle length.

Ferner beschreibt die DE 10 2012 000 955 A1 eine Kühlmodulanordnung in einem Kraftfahrzeug-Motorraum. Dort ist ein Kühlmodul (der Wärmetauscher) mit zwei fluidführenden Seitenkästen an einer Fahrzeugfront angeordnet. Zwischen dem Kühlmodul und einem in Fahrtrichtung an das Kühlmodul angrenzenden Fahrzeugteil ist hierbei zur Minderung der Auswirkungen eines Frontaufpralls ein Energieabsorptionselement angeordnet.Furthermore, the describes DE 10 2012 000 955 A1 a cooling module arrangement in a motor vehicle engine compartment. There, a cooling module (the heat exchanger) is arranged with two fluid-carrying side boxes on a vehicle front. Between the cooling module and a vehicle part adjacent to the cooling module in the direction of travel, an energy absorption element is arranged to reduce the effects of a frontal impact.

Bei solchen Kühlanordnungen kann auch ein Kühlmittelausgleichsbehälter zum Einsatz kommen.In such cooling arrangements, a coolant expansion tank can also be used.

Ein universeller Kühlmittelausgleichsbehälter ist nicht für alle Anwendungen gleichermaßen geeignet, vielmehr muss der Kühlmittelausgleichsbehälter individuell an gegebene Randbedingungen, wie zu erwartender Temperaturhub, thermische Eigenschaften des Kühlmittels, Kühlmittelvolumen, angepasst werden. Hierbei muss für einen problemlosen Betrieb eine ganz bestimmte Kombination aus dem Kühlmittelvolumen und dem Volumen der Gasvorlage eingehalten werden.A universal coolant expansion tank is not equally suitable for all applications, but the coolant expansion tank must be individually adapted to given boundary conditions, such as expected temperature, thermal properties of the coolant, coolant volume. Here, for trouble-free operation, a very specific combination of the coolant volume and the volume of the gas reservoir must be maintained.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Kühlmittelausgleichsbehälter bereitzustellen, der für eine möglichst große Bandbreite an Kühlkreisläufen geeignet ist.Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide an improved coolant expansion tank, which is suitable for the widest possible range of cooling circuits.

Diese Aufgabe wird durch einen Kühlmittelausgleichsbehälter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.This object is achieved by a coolant expansion tank having the features of claim 1. Further developments are set forth in the subclaims.

Darüber hinaus ergibt sich die Aufgabe, ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kühlmittelausgleichsbehälter bereitzustellen.In addition, the task results to provide a motor vehicle with a coolant reservoir according to the invention.

Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit Kühlmittelausgleichsbehälter mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.This object is achieved by a motor vehicle with coolant expansion tank having the features of claim 10.

Eine erste Ausführungsform eines modularen Kühlmittelausgleichsbehälters weist einen Grundbehälter auf, der mit einem Kühlmittel wenigstens teilweise befüllbar ist. Mit dem Grundbehälter ist zumindest ein Zusatzbehälter zur Aufnahme zumindest eines Gasvolumens fluidisch und auswechselbar gekoppelt. Der Grundbehälter weist als Zuführungs- oder Entnahmeport für Kühlmittel zumindest einen Hydraulikanschluss auf.A first embodiment of a modular coolant expansion tank has a base tank, which is at least partially filled with a coolant. At least one additional container for receiving at least one gas volume is fluidically and exchangeably coupled to the base container. The basic container has at least one hydraulic connection as a supply or removal port for coolant.

Das Volumen oberhalb eines Kühlmittelfüllstands bildet dabei die Gasvorlage, die erst die Volumenausdehnung des Kühlmittels ermöglicht. Da je nach individuellem Anwendungsfall des Kühlmittelausgleichsbehälters unterschiedliche Kühlmittelfüllmengen, unterschiedliche Kühlmittel und unterschiedliche Temperaturhübe auftreten können, müsste, dem Stand der Technik folgend, für jede Anwendung ein eigens konstruierter Kühlmittelausgleichsbehälter eingesetzt werden.The volume above a coolant level forms the gas reservoir, which only allows the volume expansion of the coolant. Since, depending on the individual application of the coolant expansion tank, different amounts of coolant, different coolants and different temperature strokes may occur, it would be necessary, according to the prior art, to use a specially designed coolant expansion tank for each application.

Durch den erfindungsgemäßen Kühlmittelausgleichsbehälter kann der gleiche Grundbehälter-Typ für eine Vielzahl von Anwendungsfällen eingesetzt werden, beispielsweise für Kühlkreisläufe mit verschiedenen Füllmengen und für Verbrennungskraftmaschinen mit einer sich unterscheidenden Nennleistung. Hierzu wird an den Grundbehälter ein Zusatzbehälter fluidisch und auswechselbar angeschlossen, der ein Gasvolumen aufnehmen kann, d. h. ein Expansionsvolumen bereitstellt. Durch individuelle Auswahl des Volumens des Zusatzbehälters können mit Hilfe desselben Grundbehälter-Typs Kühlmittelausgleichsbehälter für eine große Bandbreite an Anwendungen geschaffen werden. Dadurch wird die Teileanzahl reduziert, was die Lagerhaltungskosten und die Beschaffungskosten senkt. Durch den Entnahmeport kann Kühlmittel, das aus dem Kühlkreislauf stammt in den Kühlmittelausgleichsbehälter einfließen oder aus dem Behälter dem Kühlkreislauf zugeführt werden, beispielsweise zur Saugseite einer Wasserpumpe oder in einem Wärmetauscher.Due to the coolant reservoir according to the invention, the same basic container type can be used for a variety of applications, for example, for cooling circuits with different quantities and for internal combustion engines with a different nominal power. For this purpose, an additional container is fluidically and interchangeably connected to the basic container, which can accommodate a gas volume, that provides an expansion volume. By individually selecting the volume of the auxiliary tank, coolant reservoirs can be created for a wide range of applications using the same basic tank type. This reduces the number of parts, which reduces storage costs and procurement costs. Through the withdrawal port can Cooling, which originates from the cooling circuit flow into the coolant expansion tank or supplied from the container to the cooling circuit, for example to the suction side of a water pump or in a heat exchanger.

In einer weiteren Ausführungsform kann im Zusatzbehälter auswechselbar wenigstens ein Verdrängungskörper angeordnet sein.In a further embodiment, at least one displacer can be interchangeably arranged in the additional container.

Hierdurch wird es ermöglicht, die Teileanzahl zum Bereitstellen von Kühlmittelausgleichsbehältern für unterschiedliche Kühlkreisläufe noch weiter zu reduzieren.This makes it possible to further reduce the number of parts for providing coolant expansion tanks for different cooling circuits.

Vorteilhaft ist es so möglich, nur noch einen Grundbehälter-Typ und einen Zusatzbehälter-Typ am Lager vor zu halten und unterschiedliche Expansionsvolumina durch gezieltes Hinzufügen von Verdrängungskörpern in den Zusatzbehälter einzustellen. Die Verdrängungskörper bestehen dabei vorteilhaft aus einem inkompressiblen Werkstoff oder können flüssigkeitsgefüllt sein.Advantageously, it is possible to hold only a basic container type and an additional container type in front of the camp and set different expansion volumes by targeted addition of displacement bodies in the additional container. The displacement body advantageously consist of an incompressible material or may be filled with liquid.

In einer noch weiteren Ausführungsform kann der Grundbehälter mindestens zwei Hydraulikanschlüsse aufweisen und mit dem Zusatzbehälter über ein Verbindungsstück verbunden sein, das fluidisch mit einem der Hydraulikanschlüsse des Grundbehälters verbunden ist.In yet another embodiment, the base tank may have at least two hydraulic ports and be connected to the auxiliary tank via a connector fluidly connected to one of the hydraulic ports of the base tank.

Das Verbindungsstück kann dabei als ein biegeschlaffer Schlauchabschnitt bzw. Formschlauch ausgeführt sein oder es kann sich dabei auch um ein biegesteifes Formteil handeln. Das Verbindungsstück kann mit einem dem Fachmann bekannten Verbindungsmittel fluiddicht mit dem Grundbehälter und dem Zusatzbehälter verbunden sein. Darüber hinaus kann das Verbindungsstück ein Differenzdruckventil mit einer vorbestimmten Auslösecharakterisktik aufweisen. Eine Seite des Differenzdruckventils kann dabei mit einem Druck in dem Grundbehälter und die andere Seite des Differenzdruckventils mit einem Druck in dem Zusatzbehälter beaufschlagt sein. Das Differenzdruckventil kann bevorzugt ein Differenzdruckventil mit einem austauschbaren Ventileinsatz sein.The connecting piece can be designed as a flexible hose section or molded hose or it can also be a rigid molded part. The connecting piece can be connected in a fluid-tight manner to the base container and the additional container by means of a connection means known to the person skilled in the art. In addition, the connector may have a differential pressure valve with a predetermined tripping characteristics. One side of the differential pressure valve can be acted upon with a pressure in the base tank and the other side of the differential pressure valve with a pressure in the auxiliary tank. The differential pressure valve may preferably be a differential pressure valve with a replaceable valve core.

Mit „Auslösecharakteristik” ist hierbei der differenzdruckabhängige Durchfluss durch das Differenzdruckventil gemeint, insbesondere der Differenzdruck, bei dem das Ventil öffnet. Im Grundbehälter liegt also der Druck des Kühlkreislaufs vor, während im Zusatzbehälter der Druck des Kühlkreislaufs um den „Auslösedruck” des Differenzdruckventils reduziert vorliegt. Dadurch kann der Zusatzbehälter beispielsweise dünnwandiger dimensioniert werden, wodurch dieser noch günstiger hergestellt werden kann. Auch kann durch die Wahl des „Auslösedrucks” des Differenzdruckventils das maximale Expansionsvolumen eingestellt werden, da bei einem höheren Druck im Zusatzbehälter auch die Ausdehnung einer größeren Kühlmittelmenge ausgeglichen werden kann. Ein Differenzdruckventil mit einem austauschbaren Ventilsitz ist mit weiteren Vorteilen im Sinne einer Reduzierung der Teileanzahl verbunden, da in diesem Fall nur ein Ventilkörper-Typ vorgehalten werden muss, während die unterschiedlichen Auslösecharakteristika durch die Ventileinsätze eingestellt werden.By "tripping characteristic" is meant the differential pressure-dependent flow through the differential pressure valve, in particular the differential pressure at which the valve opens. In the basic container so the pressure of the cooling circuit is present, while in the additional container, the pressure of the cooling circuit is reduced by the "release pressure" of the differential pressure valve. As a result, the additional container can be dimensioned, for example, thin-walled, whereby this can be made even cheaper. Also, the maximum expansion volume can be adjusted by the choice of the "trigger pressure" of the differential pressure valve, as at a higher pressure in the additional tank, the expansion of a larger amount of coolant can be compensated. A differential pressure valve with a replaceable valve seat is associated with further advantages in terms of reducing the number of parts, since in this case only one type of valve body must be kept, while the different tripping characteristics are set by the valve inserts.

Ferner kann der Grundbehälter eine Füllöffnung mit einem Deckel für das Kühlmittel aufweisen. Durch den Deckel kann ein Kühlkreislauf erstbefüllt werden oder es kann nach einem Kühlmittelverlust Kühlmittel nachgefüllt werden.Furthermore, the basic container may have a filling opening with a lid for the coolant. Through the lid, a cooling circuit can be first filled or it can be refilled coolant loss after a loss.

Des Weiteren kann der Zusatzbehälter ein Überdruckventil mit einer vorbestimmten Auslösecharakteristik aufweisen, wobei eine Seite des Überdruckventils mit dem Druck in dem Zusatzbehälter beaufschlagt sein kann und die andere Seite des Überdruckventils mit Atmosphärendruck.Furthermore, the additional reservoir may have a pressure relief valve with a predetermined triggering characteristic, wherein one side of the pressure relief valve may be acted upon by the pressure in the auxiliary reservoir and the other side of the pressure relief valve with atmospheric pressure.

Das Überdruckventil dient dazu, wie auch bei bekannten Kühlkreisläufen, den Maximaldruck im Kühlkreislauf einzustellen, um Beschädigungen an innendruckempfindlichen Bauteilen zu verhindern.The pressure relief valve serves, as well as in known cooling circuits, to set the maximum pressure in the cooling circuit to prevent damage to internal pressure sensitive components.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können der Grundbehälter und der Zusatzbehälter mechanisch verbunden sein. Bevorzugt wird eine lösbare Verbindung über eine Schraub-, Klemm-, Schnapp-, Nietverbindung oder einer Kombination daraus.According to a further embodiment, the basic container and the additional container may be mechanically connected. Preferably, a releasable connection via a screw, clamp, snap, rivet or a combination thereof.

Der Zusatzbehälter kann dabei unter, neben oder über dem Grundbehälter angeordnet sein. Ferner ist es möglich, dass der Zusatzbehälter in einer entsprechend der Form des Zusatzbehälters ausgeformten Aussparung des Grundbehälters aufgenommen ist, was zu einem harmonischen Gesamtbild des Kühlmittelausgleichsbehälters beiträgt und auch Bauraum einspart. Eine lösbare Verbindung ist vorteilhaft, da auf diese Weise der Zusatzbehälter bei einem Defekt unabhängig vom Grundbehälter ersetzt bzw. instandgesetzt werden kann.The additional container can be arranged below, next to or above the base container. Furthermore, it is possible that the additional container is received in a corresponding to the shape of the additional container shaped recess of the base container, which contributes to a harmonious overall picture of the coolant expansion tank and also saves space. A detachable connection is advantageous because in this way the additional container can be replaced or repaired in the event of a defect independently of the basic container.

Der Zusatzbehälter kann auch ein zu dem Grundbehälter baugleicher Behälter sein.The additional container may also be a container identical to the basic container.

Dadurch kann die Teileanzahl noch weiter reduziert werden. In dem baugleichen Behälter können dabei natürlich auch Verdrängungskörper angeordnet sein. Diese Ausführungsform ist insbesondere für Kühlkreisläufe mit einem großen Kühlmittelvolumen und einer großen zu erwarteten Expansion geeignet.As a result, the number of parts can be reduced even further. Of course, displacement bodies can also be arranged in the identical container. This embodiment is particularly suitable for cooling circuits with a large volume of coolant and a large expected expansion.

Der baugleiche Behälter kann auch zur Aufnahme eines Gasvolumens und eines Kühlmittelsvolumens fluidisch mit dem Grundbehälter gekoppelt sein.The identical container can also accommodate a gas volume and a Coolant volume fluidly coupled to the basic container.

Also kann erfindungsgemäß auch ein Kühlmittelvolumen (nicht nur ein Gasvolumen) in den baugleichen Behälter ein- bzw. ausfließen, wodurch ein vergleichsweise großes Expansionsvolumen für Kühlmittel bereitgestellt werden kann. Eine solche Konfiguration des Kühlmittelbehälters ist besonders für den Einsatz in großen Kühlkreisläufen, beispielsweise bei Omnibussen oder Lastkraftwägen mit Dachkühler geeignet. Beide Behälter können auch auf gleicher Höhe liegend nebeneinander montiert werden, wodurch diese bei gleichem Kühlmittelspiegel in beiden Behältern bestens als Nachsaugbehälter geeignet sind.Thus, according to the invention, a coolant volume (not just a gas volume) can also flow into or out of the identical container, whereby a comparatively large expansion volume for coolant can be provided. Such a configuration of the coolant tank is particularly suitable for use in large cooling circuits, such as buses and trucks with roof radiator. Both containers can also be mounted horizontally next to each other at the same height, so that they are ideally suited for the same coolant level in both containers as Nachsaugbehälter.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist wenigstens einen Kühlkreislauf mit einem erfindungsgemäßen Kühlmittelausgleichsbehälter auf.The motor vehicle according to the invention has at least one cooling circuit with a coolant reservoir according to the invention.

Es kann sich dabei um jegliche Form von Kraftfahrzeugen handeln, beispielsweise Schienenfahrzeuge, Straßenfahrzeuge, mobile Arbeitsmaschinen.It may be any form of motor vehicle, such as rail vehicles, road vehicles, mobile work machines.

Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.These and other advantages are set forth by the following description with reference to the accompanying figures. The reference to the figures in the description is to facilitate understanding of the subject matter. Articles or parts of objects which are substantially the same or similar may be given the same reference numerals. The figures are merely a schematic representation of an embodiment of the invention.

Dabei zeigt:Showing:

1 ein Hydraulikschema des modularen Kühlmittelausgleichsbehälters mit Differenzdruckventil und Überdruckventil, 1 a hydraulic diagram of the modular coolant expansion tank with differential pressure valve and pressure relief valve,

2 ein Hydraulikschema des modularen Kühlmittelausgleichsbehälters mit Überdruckventil, 2 a hydraulic diagram of the modular coolant expansion tank with pressure relief valve,

3 ein Hydraulikschema des modularen Kühlmittelausgleichsbehälters mit zwei Grundbehältern. 3 a hydraulic diagram of the modular coolant expansion tank with two basic containers.

In 1 ist zu erkennen, dass der Grundbehälter G hydraulisch mit einem Zusatzbehälter Z verbunden ist. Im Grundbehälter G befindet sich eine Kühlmittelvorlage mit dem Füllstand F, wobei oberhalb des Füllstands F eine Gasvorlage vorliegt (etwa Luft). Ferner ist eine Hydraulikleitung 3 zu erkennen, die dazu bestimmt ist, das Kühlmittel aus dem Grundbehälter einem Kühlkreislauf zuzuführen oder den Kühlmittelausgleichsbehälter mit Kühlmittel aus dem Kühlkreislauf zu befüllen; dieser Anschluss liegt unterhalb des Füllstandes F. An einer Oberseite des Grundbehälters G ist ein Füllstutzen 4 zu erkennen, durch den Kühlmittel in den Grundbehälter G gefüllt werden kann. Der Füllstutzen 4 kann natürlich auch mit einem Deckel verschlossen sein, was hier nicht dargestellt ist.In 1 It can be seen that the basic container G is hydraulically connected to an additional container Z. The basic container G is a coolant template with the level F, wherein above the level F is a gas sample is present (such as air). Further, a hydraulic line 3 to recognize, which is intended to supply the coolant from the base tank a cooling circuit or to fill the coolant expansion tank with coolant from the cooling circuit; this connection is below the level F. At a top of the base tank G is a filler neck 4 can be filled, can be filled by the coolant in the basic container G. The filler neck 4 can of course be closed with a lid, which is not shown here.

Die hydraulische Verbindung des Grundbehälters G mit dem Zusatzbehälter Z kann durch ein Zwischenstück realisiert sein, wobei ein Schlauch oder ein biegesteifes Zwischenstück zum Einsatz kommen kann. Zwischen dem Grundbehälter G und dem Zusatzbehälter Z kann erfindungsgemäß nur gasförmiges Medium ausgetauscht werden, was dadurch ermöglicht werden kann, dass der Grundbehälter an einem Punkt oberhalb des Füllstands F „angezapft” wird.The hydraulic connection of the base container G with the additional container Z can be realized by an intermediate piece, wherein a hose or a rigid intermediate piece can be used. According to the invention, only gaseous medium can be exchanged between the basic container G and the additional container Z, which can be made possible by tapping the basic container at a point above the filling level F.

Alternativ kann beispielsweise auch ein Druckmittelumsetzer zum Einsatz kommen, was jedoch in 1 nicht dargestellt ist.Alternatively, for example, a pressure medium converter can be used, but in 1 not shown.

Bei dem Grundbehälter G kann es sich um ein Standardteil mit festgelegten Abmessungen und festgelegtem Innenvolumen handeln, während der Zusatzbehälter jeweils im Hinblick auf den konkreten Einsatzfall ausgewählt wird. Dadurch wird ermöglicht mit nur einem Grundbehälter-Typ verschiedene Kühlkreisläufe ausstatten zu können; es wird nur ein jeweils der zu erwartenden Volumenausdehnung und dem Füllvolumen des Kühlkreislaufs angepasster Zusatzbehälter Z ausgewählt.The basic container G can be a standard part with fixed dimensions and a fixed internal volume, while the additional container is selected in each case with regard to the specific application. This makes it possible to equip with only one basic container type different cooling circuits can; only one of the expected volume expansion and the filling volume of the cooling circuit adapted additional container Z is selected.

Darüber hinaus ist zwischen dem Grundbehälter G und dem Zusatzbehälter Z ein Differenzdruckventil 2 angeordnet, das auf der einen Ventilseite mit dem Druck im Grundbehälter G und auf der anderen Seite mit dem Druck im Zusatzbehälter Z beaufschlagt ist. Bei einem vorbestimmten bzw. individuell einstellbaren Differenzdruck öffnet das Differenzdruckventil 2 und gibt so den Fluss von gasförmigem Medium frei. An dem Zusatzbehälter Z ist ein Überdruckventil 1 zu erkennen, das bei einem vorbestimmten Überdruck gegenüber der Atmosphäre öffnet. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass im Zusatzbehälter Z nicht der volle im Kühlkreislauf herrschende Druck vorliegt, sondern nur der Druck des Kühlkreislaufs reduziert um den Auslösedruck des Differenzdruckventils 2. Dies schont einerseits den Zusatzbehälter Z vor zu starker Belastung und andererseits kann durch Dimensionierung des Auslösedrucks des Differenzdruckventils 2 das maximale Ausdehnungsvolumen des Kühlmittels effektiv eingestellt werden, da die vom Zusatzbehälter Z aufnehmbare Gas-Stoffmenge mit sinkendem Auslösedruck des Differenzdruckventils 2 steigt. Aufgrund des unterschiedlichen Druckniveaus im Zusatzbehälter Z und dem Grundbehälter G wird diese Ausführungsform auch als Zweikammer-System bezeichnet. Beispielsweise können das Differenzdruckventil 2 und das Überdruckventil 1 einen Auslösedruck von 700 mbar aufweisen; dann lägen im Grundbehälter die bei wasserbasierten Kühlkreisläufen typischen 1400 mbar Überdruck vor, während im Zusatzbehälter maximal 700 mbar Überdruck vorlägen.In addition, between the basic container G and the additional container Z is a differential pressure valve 2 arranged, which is acted upon on the one valve side with the pressure in the base tank G and on the other side with the pressure in the additional container Z. At a predetermined or individually adjustable differential pressure opens the differential pressure valve 2 and thus releases the flow of gaseous medium. At the additional container Z is a pressure relief valve 1 recognizable, which opens at a predetermined pressure over the atmosphere. This embodiment has the advantage that in the additional tank Z is not the full pressure prevailing in the cooling circuit pressure, but only the pressure of the cooling circuit reduced by the release pressure of the differential pressure valve 2 , This spares on the one hand the additional container Z against excessive load and on the other hand can by dimensioning the release pressure of the differential pressure valve 2 the maximum expansion volume of the coolant can be set effectively, since the amount of gas to be absorbed by the additional tank Z with decreasing release pressure of the differential pressure valve 2 increases. Due to the different pressure levels in the additional container Z and the basic container G, this embodiment is also referred to as a two-chamber system. For example, that can Differential pressure valve 2 and the pressure relief valve 1 have a trigger pressure of 700 mbar; then the basic container would have the 1400 mbar overpressure typical of water-based cooling circuits, while the additional tank would have a maximum of 700 mbar overpressure.

Das maximale Ausdehnungsvolumen des Kühlmittels ist am größten, wenn zwischen dem Grundbehälter G und dem Zwischenbehälter Z kein Differenzdruckventil 2 angeordnet ist, was in 2 dargestellt ist. Es handelt sich dann um ein Einkammer-System. In diesem Fall ist sowohl der Grundbehälter G als auch der Zusatzbehälter Z mit dem vollen Druck im Kühlkreislauf beaufschlagt. Es ist in 2 jedoch noch eine weitere Methode zur Einstellung des Ausdehnungsvolumens dargestellt. In den Zusatzbehälter Z können dazu Verdrängungskörper V eingebracht werden, die vorteilhaft aus einem inkompressiblen Werkstoff bestehen. Mit Hilfe diesem äußerst kostengünstig bereitzustellenden Verdrängungskörper V kann bei der Ausstattung verschiedener Kühlkreislaufe mit dem erfindungsgemäßen Kühlmittelausgleichsbehälter die Teileanzahl noch weiter reduziert werden: Es kann nun mit einem Grundbehälter-Typ und einem Zusatzbehälter-Typ eine sehr große Bandbreite an Ausdehnungsvolumina ermöglicht werden.The maximum expansion volume of the coolant is greatest when between the base tank G and the intermediate tank Z no differential pressure valve 2 what is arranged in 2 is shown. It is then a one-chamber system. In this case, both the basic container G and the additional container Z is acted upon by the full pressure in the cooling circuit. It is in 2 However, another method for adjusting the expansion volume shown. In the additional container Z can to displacer V are introduced, which advantageously consist of an incompressible material. With the help of this extremely inexpensive to be provided displacement body V, the number of parts can be further reduced when equipping different cooling circuit with the coolant reservoir according to the invention: It can now be made possible with a basic container type and an additional container type, a very wide range of expansion volumes.

In 3 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlmittelausgleichsbehälters dargestellt. Hier ist der Zwischenbehälter Z durch einen baugleichen Behälter B ersetzt. Diese Variante kann zum Einsatz kommen, wenn ein besonders großes Ausdehnungsvolumen des Kühlmittels notwendig ist oder auch wenn eine besonders große Kühlmittelvorlage als Reserve nötig ist, beispielsweise bei großen Dachkühlkreisläufen oder als Nachsaugbehälter. In diesem Fall kann der Behälter B auch mit Kühlmittel nicht nur mit dem gasförmigen Medium gefüllt sein, wobei in diesem Fall die Position, an der der Grundbehälter G „angezapft” wird, unterhalb des Flüssigkeitsspiegels F liegen kann. Der Behälter B und der Grundbehälter G müssen dabei nicht übereinander angeordnet sein, vielmehr können sie auch auf gleicher Höhe liegen.In 3 a further embodiment of the coolant expansion tank according to the invention is shown. Here, the intermediate container Z is replaced by a container B of identical construction. This variant can be used when a particularly large expansion volume of the coolant is necessary or even if a particularly large coolant reservoir is required as a reserve, for example, in large roof cooling circuits or as Nachsaugbehälter. In this case, the container B may also be filled with coolant not only with the gaseous medium, in which case the position at which the base container G is "tapped" may be below the liquid level F. The container B and the basic container G need not be arranged one above the other, but they can also be at the same height.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010010398 A1 [0003] DE 102010010398 A1 [0003]
  • DE 102012000955 A1 [0004] DE 102012000955 A1 [0004]

Claims (10)

Modularer Kühlmittelausgleichsbehälter, der einen Grundbehälter (G) aufweist, der mit einem Kühlmittel zumindest teilweise befüllbar ist, wobei – mit dem Grundbehälter (G) zumindest ein Zusatzbehälter (Z) zur Aufnahme zumindest eines Gasvolumens fluidisch und auswechselbar gekoppelt ist und – der Grundbehälter (G) als Zuführungs- oder Entnahmeport für Kühlmittel zumindest einen Hydraulikanschluss (3) aufweist.Modular coolant expansion tank having a base container (G) which is at least partially filled with a coolant, wherein - at least one additional container (Z) for receiving at least one gas volume is fluidically and interchangeably coupled to the base container (G) and - the basic container (G ) as a supply or removal port for coolant at least one hydraulic connection ( 3 ) having. Kühlmittelausgleichsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zusatzbehälter (Z) zumindest ein Verdrängungskörper (V) auswechselbar angeordnet ist.Coolant expansion tank according to claim 1, characterized in that in the additional container (Z) at least one displacement body (V) is interchangeable. Kühlmittelausgleichsbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundbehälter (G) zumindest zwei Hydraulikanschlüsse (3) aufweist und mit dem Zusatzbehälter (Z) mittels eines Verbindungsstücks verbunden ist, das fluidisch mit einem der zumindest zwei Hydraulikanschlüsse (3) des Grundbehälters verbunden ist.Coolant expansion tank according to claim 1 or 2, characterized in that the basic container (G) at least two hydraulic connections ( 3 ) and is connected to the additional container (Z) by means of a connecting piece which is fluidically connected to one of the at least two hydraulic connections ( 3 ) of the basic container is connected. Kühlmittelausgleichsbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück ein Differenzdruckventil (2) mit einer vorbestimmten Auslösecharakterisktik aufweist, wobei – eine Seite des Differenzdruckventils (2) mit einem Druck in dem Grundbehälter (G) und die andere Seite des Differenzdruckventils (2) mit einem Druck in dem Zusatzbehälter (Z) beaufschlagt ist und – das Differenzdruckventil (2) bevorzugt ein Differenzdruckventil (2) mit einem austauschbaren Ventileinsatz ist.Coolant expansion tank according to claim 3, characterized in that the connecting piece is a differential pressure valve ( 2 ) having a predetermined tripping characteristic, wherein - one side of the differential pressure valve ( 2 ) with a pressure in the basic container (G) and the other side of the differential pressure valve ( 2 ) is subjected to a pressure in the additional container (Z) and - the differential pressure valve ( 2 ) preferably a differential pressure valve ( 2 ) with a replaceable valve core. Kühlmittelausgleichsbehälter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundbehälter (G) eine Füllöffnung (4) mit einem Deckel für das Kühlmittel aufweist.Coolant equalizing tank according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the basic container (G) has a filling opening ( 4 ) having a cover for the coolant. Kühlmittelausgleichsbehälter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzbehälter (Z) ein Überdruckventil (1) mit einer vorbestimmten Auslösecharakteristik aufweist, wobei eine Seite des Überdruckventils mit dem Druck in dem Zusatzbehälter (Z) beaufschlagt ist und die andere Seite des Überdruckventils mit Atmosphärendruck.Coolant expansion tank according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the additional tank (Z) is a pressure relief valve ( 1 ) having a predetermined triggering characteristic, wherein one side of the pressure relief valve is acted upon by the pressure in the auxiliary reservoir (Z) and the other side of the pressure relief valve with atmospheric pressure. Kühlmittelausgleichsbehälter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundbehälter (G) und der Zusatzbehälter (Z) mechanisch verbunden sind, bevorzugt lösbar verbunden, besonders bevorzugt mittels einer Schraub-, Klemm-, Schnapp-, Nietverbindung oder einer Kombination daraus.Coolant expansion tank according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the basic container (G) and the auxiliary container (Z) are mechanically connected, preferably releasably connected, more preferably by means of a screw, clamp, snap, rivet or combination it. Kühlmittelausgleichsbehälter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzbehälter (Z) ein zu dem Grundbehälter (G) baugleicher Behälter (B) ist.Coolant equalizing tank according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the additional container (Z) is a container (B) of identical construction to the basic container (G). Kühlmittelausgleichsbehälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (B) zur Aufnahme eines Gasvolumens und eines Kühlmittelsvolumens fluidisch mit dem Grundbehälter (G) gekoppelt ist.Coolant expansion tank according to claim 8, characterized in that the container (B) for receiving a gas volume and a coolant volume is fluidly coupled to the basic container (G). Kraftfahrzeug mit Kühlmittelausgleichsbehälter, das zumindest einen Kühlkreislauf mit einem Kühlmittelausgleichsbehälter aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelausgleichsbehälter ein Kühlmittelausgleichsbehälter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.Motor vehicle with coolant expansion tank, which has at least one cooling circuit with a coolant expansion tank, characterized in that the coolant compensation tank is a coolant expansion tank according to at least one of claims 1 to 9.
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