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Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Kühleinrichtung für einen Kraftwagen ist beispielsweise bereits aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau hinlänglich bekannt. Die Kühleinrichtung wird genutzt, um wenigstens eine Komponente des Kraftwagens zu kühlen. Hierzu umfasst die Kühleinrichtung einen Niedertemperaturkreislauf als ersten Kreislauf, welcher von einem Kühlmedium mit einer ersten Temperatur durchströmbar ist. Ferner umfasst die Kühleinrichtung einen Hochtemperaturkreislauf als zweiten Kreislauf, welcher von einem Kühlmedium mit einer gegenüber der ersten Temperatur höheren, zweiten Temperatur durchströmbar ist. Üblicherweise ist das Kühlmedium als Kühlflüssigkeit oder Kühlwasser ausgebildet, sodass ein vorteilhafter Wärmeabtransport und somit eine besonders hohe Kühlleistung realisierbar sind.
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Beispielsweise wird der Niedertemperaturkreislauf (NT-Kreislauf) genutzt, um wenigstens eine erste Komponente des Kraftwagens zu kühlen, wobei der Hochtemperaturkreislauf (HT-Kreislauf) genutzt wird, um wenigstens eine zweite Komponente des Kraftwagens zu kühlen. Die jeweilige Komponente kann dabei durch einen Wärmeübergang von der jeweiligen Komponente an das jeweilige Kühlmedium gekühlt werden. Durch die unterschiedlichen Temperaturen, mit denen das jeweilige Kühlmedium durch den jeweiligen Kreislauf strömt, sind zwei unterschiedlichen Temperaturniveaus gebildet, wobei das Temperaturniveau des zweiten Kreislaufs höher ist als das Temperaturniveau des ersten Kreislaufs ist, sodass der zweite Kreislauf als Hochtemperaturkreislauf und der erste Kreislauf als Niedertemperaturkreislauf bezeichnet wird. Üblicherweise weist eine solche Kühleinrichtung eine hohe Teileanzahl und somit ein hohes Gewicht und einen hohen Bauraumbedarf auf.
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Ferner offenbart die
DE 10 2007 054 855 A1 einen Ausgleichsbehälter für wenigstens zwei ansonsten voneinander getrennte Wärmeübertragungsmittelkreisläufe, umfassend einen ersten Wärmeübertragungsmittelaufnahmebereich, wenigstens einen weiteren Wärmeübertragungsmittelaufnahmebereich, eine gemeinsame Behälterdecke sowie eine Trennwand zwischen dem ersten und dem weiteren Wärmeübertragungsmittelaufnahmebereich. Dabei ist es vorgesehen, dass die Trennwand beabstandet unterhalb der Behälterdecke, jedoch oberhalb einer Maximalfüllstandslinie endet.
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Außerdem ist der
DE 33 19 365 A1 ein Ausgleichsbehälter für die Kühlflüssigkeit flüssigkeitsgekühlter Brennkraftmaschinen als bekannt zu entnehmen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühleinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Teileanzahl und somit das Gewicht und der Bauraumbedarf der Kühleinrichtung besonders gering gehalten werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kühleinrichtung mit den Merkmalen des Patenanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Kühleinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen derart weiterzuentwickeln, dass die Teileanzahl und somit der Bauraumbedarf und das Gewicht sowie die Kosten der Kühleinrichtung besonders gering gehalten werden können, ist erfindungsgemäß ein den Kreisläufen gemeinsamer Ausgleichsbehälter vorgesehen, welcher einen Aufnahmeraum aufweist. Der Aufnahmeraum ist durch wenigstens eine Trenneinrichtung in eine fluidisch mit dem Hochtemperaturkreislauf verbundene erste Kammer und eine fluidisch mit dem Niedertemperaturkreislauf verbundene zweite Kammer unterteilt, wobei die Kammern vorzugsweise mittels der Trenneinrichtung thermisch voneinander getrennt sind. Ferner weist der Ausgleichsbehälter einen den Kammern und den Kreisläufen gemeinsamen Einfüllstutzen auf, über welchen das Kühlmedium in die Kammern und über diese in die Kreisläufe einfüllbar ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Ausgleichsbehälter genau einen Einfüllstutzen aufweist, über welchen das Kühlmedium in die Kammern und über diese in die Kreisläufe einfüllbar ist.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass bei üblichen Kühleinrichtungen, welche jeweils einen Niedertemperaturkreislauf und einen Hochtemperaturkreislauf aufweisen, zwei voneinander separate Ausgleichsbehälter zum Einsatz kommen, wobei ein erster der Ausgleichsbehälter mit dem Niedertemperaturkreislauf und der zweit Ausgleichsbehälter mit dem Hochtemperaturkreislauf fluidisch verbunden ist. Jeder Ausgleichsbehälter weist dabei wenigstens einen Einfüllstutzen auf, über welchen das jeweilige Kühlemedium in den jeweiligen Kreislauf eingefüllt werden kann.
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Um nun die Teileanzahl und somit den Bauraumbedarf, das Gewicht und die Kosten der Kühleinrichtung besonders gering zu halten, ist ein Mehrkammer-Prinzip des Ausgleichsbehälters vorgesehen, wobei dieses Mehrkammer-Prinzip mittels der Trenneinrichtung realisiert ist. Mittels der Trenneinrichtung ist ferner eine thermische Trennung dargestellt, sodass eine gegenseitige Temperaturbeeinflussung der Kammern beziehungsweise des jeweiligen in den Kammern aufgenommenen Mediums zumindest gering gehalten werden kann. Da der Ausgleichsbehälter ferner den den Kammern und den Kreisläufen gemeinsamen Einfüllstutzen aufweist, ist genau eine Befüll-Station ausreichend, um sowohl den Niedertemperaturkreislauf als auch Hochtemperaturkreislauf mit dem Medium zu befüllen. Dadurch kann beispielsweise eine zeit- und kostengünstige sowie aufwandsarme Herstellung des Kraftwagens realisiert werden, da beispielsweise die Kreisläufe an einem Montageband zum Herstellen des Kraftwagens befüllt werden.
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Darüber hinaus kann durch den Einsatz des den Kreisläufen gemeinsamen Ausgleichsbehälters eine Schlauchführung, mittels welcher das Medium zu entsprechenden Komponenten des Kraftwagens geführt wird, besonders gering gehalten werden. Ferner ist es möglich, auch im Niedertemperaturkreislauf einen hohen Systemdruck zu realisieren, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einem lokalen Sieden kommt, besonders gering gehalten werden kann. Außerdem ist eine Füllstandsüberwachung der Kreisläufe über genau einen Sensor realisierbar, sodass die Teileanzahl und somit die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden können. Außerdem ist es möglich, ein mit Silikat gefülltes Reservoir in der ersten Kammer unterzubringen, um so sicherzustellen, dass die Löslichkeitstemperatur des Silikats erreicht werden kann, wobei beide Kreisläufe mit Silikat versorgt werden können. Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Löslichkeit von Silikat abhängig von der Temperatur des Kühlmediums ist, welches auch als Kühlmittel bezeichnet wird.
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Im Vergleich zum Einsatz von zwei separaten Ausgleichsbehältern ist bei der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung eine Optimierung des Ausgleichsbehälters vorgesehen, welche dadurch realisiert wird, dass der Ausgleichsbehälter für beide Kreisläufe genutzt wird. Über den Augleichsbehälter können beide Kreisläufe mit dem Kühlmedium befüllt werden. Ferner kann über den Ausgleichsbehälter eine beispielsweise temperaturbedingte Volumenschwankung in beiden Kreisläufen kompensiert werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Darstellung einer Kühleinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform für einen Kraftwagen, mit einem Niedertemperaturkreislauf, mit einem Hochtemperaturkreislauf und mit einem gemeinsamen Ausgleichsbehälter;
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2 eine schematische Darstellung der Kühleinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
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3 eine schematische Schnittansicht des Ausgleichsbehälters der Kühleinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine ganz mit 10 bezeichnete Kühleinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen. Die Kühleinrichtung wird genutzt, um wenigstens zwei Komponenten des Kraftwagens zu kühlen. Hierzu umfasst die Kühleinrichtung 10 einen ersten Kreislauf 12, welcher als Niedertemperaturkreislauf (NT-Kreislauf) ausgebildet ist. Der Niedertemperaturkreislauf ist von einem Kühlmedium mit einer ersten Temperatur durchströmbar. In dem ersten Kreislauf 12 ist wenigstens eine mit 14 bezeichnete erste der Komponenten angeordnet, sodass die Komponente 14 von dem Kühlmedium durchströmbar ist. Dabei wird die Komponente 14 gekühlt, indem ein Wärmeübergang von der Komponente 14 an das die Komponente 14 durchströmende Kühlmedium erfolgt.
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Ferner umfasst die Kühleinrichtung 10 einen zweiten Kreislauf 16, welcher als Hochtemperaturkreislauf (HT-Kreislauf) ausgebildet ist. Der zweite Kreislauf 16 ist von einem Kühlmedium mit einer gegenüber der ersten Temperatur höheren, zweiten Temperatur durchströmbar. In dem zweiten Kreislauf 16 ist wenigstens eine mit 18 bezeichnete, zweite der Komponenten angeordnet, sodass die Komponente 18 von dem den Kreislauf 16 durchströmenden Kühlmedium durchströmbar ist. Die Komponente 18 wird beispielsweise dadurch gekühlt, dass ein Wärmeübergang von der Komponente 18 an das die Komponente durchströmende Kühlmedium erfolgt.
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In Folge des jeweiligen, geschilderten Wärmeübergangs wird das Kühlmedium erwärmt. In dem jeweiligen Kreislauf 12 beziehungsweise 16 ist beispielweise wenigstens ein in 1 nicht dargestellter Kühler angeordnet, welcher als Wärmetauscher ausgebildet sein kann. Der Wärmetauscher ist von dem jeweiligen Kühlmedium durchströmbar, sodass ein Wärmeübergang von dem den Wärmetauscher durchströmenden Kühlmedium an ein den Wärmetauscher umströmendes weiteres Medium wie beispielsweise Luft erfolgen kann. Hierdurch wird das jeweilige Kühlmedium gekühlt, woraufhin das Kühlmedium wieder zu der jeweiligen Komponente 14 beziehungsweise 18 geführt werden kann, um dann die jeweilige Komponente 14 beziehungsweise 18 zu kühlen. Um eine besonders vorteilhaften Wärmeübergang und somit eine besonders hohe Kühlleistung zu realisieren, ist das Kühlmedium vorzugsweise als Kühlflüssigkeit beziehungsweise Kühlwasser ausgebildet.
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Um nun die Teileanzahl, den Bauraumbedarf, das Gewicht und die Kosten der Kühleinrichtung 10 besonders gering zu halten, ist ein den Kreisläufen 12 und 16 gemeinsamer Ausgleichsbehälter 20 vorgesehen. Der Ausgleichsbehälter 20 weist einen Aufnahmeraum 22 auf, in welchem das in 1 mit 24 bezeichnete Kühlmedium aufnehmbar beziehungsweise aufgenommen ist. Die Kühleinrichtung 10 umfasst ferner eine in dem Aufnahmeraum 22 angeordnete Trenneinrichtung 26, welche beispielsweise wenigstens eine Trennwand 28 aufweist. Mittels der Trenneinrichtung 26 ist der Aufnahmeraum 22 in eine fluidisch mit dem Hochtemperaturkreislauf verbundene erste Kammer 30 und eine fluidisch mit dem Niedertemperaturkreislauf verbundene zweite Kammer 32 unterteilt, wobei die Kammern 30 und 32 mittels der Trenneinrichtung 26 thermisch voneinander getrennt beziehungsweise isoliert sind.
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Ferner weist der Ausgleichsbehälter 20 genau einen den Kammern 30 und 32 und somit den Kreisläufen 12 und 16 gemeinsamen Einfüllstutzen 34 auf, über welchen das Kühlmedium in die Kammern 30 und 32 und über diese in die Kreisläufe 12 und 16 einfüllbar ist. Da der Aufnahmeraum 22 durch die Trenneinrichtung 26 in die mehreren Kammern 30 und 32 unterteilt ist, ist ein Mehrkammerprinzip des Ausgleichsbehälters 20 geschaffen. Durch dieses Mehrkammerprinzip kann eine thermische Trennung des NT-Kreislaufs und des HT-Kreislaufs in dem Ausgleichsbehälter 20 erfolgen. Durch jeweilige, beispielsweise als Durchgangsöffnungen ausgebildete Öffnungen 36 und 38 kann ein Druckaustausch sowohl in einem Flüssigkeitsbereich 40 als auch in einem Luftbereich 42 des Aufnahmeraumes 22 stattfinden. Über die Öffnungen 36 und 38 sind die Kammern 30 und 32 fluidisch miteinander verbunden. Der Flüssigkeitsbereich 40 ist dabei ein jeweiliger Bereich der Kammern 30 und 32, wobei in diesem jeweiligen Bereich das Kühlmedium 24 aufgenommen ist. Der Luftbereich 42 ist ein jeweiliger Teilbereich der jeweiligen Kammern 30 beziehungsweise 32, wobei sich dieser jeweilige Teilbereich an den jeweiligen Flüssigkeitsbereich 40, in dem das Kühlmedium 24 aufgenommen ist, anschließt, sodass in dem Luftbereich 42 nicht das Kühlmedium 24, sondern Luft aufgenommen ist. Bezogen auf die Fahrzeughochrichtung ist die Öffnung 36 über der Öffnung 38 angeordnet, sodass die Kammern 30 und 32 jeweils oben und unten fluidisch miteinander verbunden sind. Das Merkammerprinzip und die Anordnung der als Ausgleichsöffnungen fungierenden Öffnungen 36 und 38 verhindern eine übermäßige Durchmischung des NT- und des HT-Kreislaufs. Ein besonderer Vorteil ist, dass durch das Mehrkammerprinzip noch mehr als zwei Kreisläufe an den genau einen Ausgleichsbehälter 20 angeschlossen werden können. Dies ist in 2 veranschaulicht, welche eine zweite Ausführungsform der Kühleinrichtung 10 veranschaulicht.
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In Zusammenschau mit 1 ist erkennbar, dass die Kammer 32 einen ersten Anschluss 44 und einen zweiten Anschluss 46 aufweist, sodass die Kammer 32 über die Anschlüsse 44 und 46 fluidisch mit dem Kreislauf 12 verbunden ist. Ferner weist die Kammer 30 einen dritten Anschluss 48 und einen vierten Anschluss 50 auf, sodass die Kammer 30 über die Anschlüsse 48 und 50 fluidisch mit dem Kreislauf 16 verbunden ist.
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Bei der zweiten Ausführungsform sind ein dritter Kreislauf 52 und ein vierter Kreislauf 54 vorgesehen. Ferner ist der Aufnahmeraum 22 in die Kammern 30 und 32 sowie in weitere Kammern 56 und 58 mittels der Trenneinrichtung 26 unterteilt. Dabei weist die Trenneinrichtung 26 Öffnungen 36 und 38 auf, über welche die Kammern 30, 32, 56 und 58 fluidisch miteinander verbunden sind. Dadurch können die Kammern 30, 32, 56 und 58 und über diese die Kreisläufe 12, 16, 52 und 54 über den genau einen Einfüllstutzen 34 mit dem Kühlmedium befüllt werden.
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Die Kammer 56 ist dem vierten Kreislauf 54 zugeordnet und weist demzufolge Anschlüsse 60 und 62 auf, über welche die Kammer 56 fluidisch mit dem Kreislauf 54 verbunden ist. Die Kammer 58 ist dem Kreislauf 52 zugeordnet und weist demzufolge Anschlüsse 64 und 66 auf, über welche die Kammer 58 fluidisch mit dem Kreislauf 52 verbunden ist. Dabei ist in dem Kreislauf 52 eine weitere Komponente 68 angeordnet, welche mittels des den Kreislauf 52 durchströmenden Kühlmediums gekühlt werden kann. Ferner ist im Kreislauf 54 eine weitere Komponente 70 angeordnet, welche mittels des den Kreislauf 54 durchströmenden Kühlmediums gekühlt werden kann.
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3 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform, wobei diese dritte Ausführungsform anhand des Ausgleichsbehälters 20 veranschaulicht ist. Der Ausgleichsbehälter gemäß 3 entspricht im Grunde dem Ausgleichsbehälter 20 gemäß 1, wobei der Ausgleichsbehälter 20 die mittels der Trenneinrichtung 26 thermisch getrennten Kammern 30 und 32 aufweist.
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Um nun die Kammern 30 und 32 und somit die Kreisläufe 12 und 16 besonders gut thermisch voneinander zu trennen, insbesondere innerhalb des Aufnahmeraums 22, ist es bei der dritten Ausführungsform vorgesehen, dass die Trenneinrichtung 26 wenigstens eine zwischen den Kammern 30 und 32 angeordnete und als Trennkammer fungierende Kammer 72 aufweist. Durch den Einsatz der Trennkammer (Kammer 72) ist eine weitere Kammertrennung geschaffen, wobei die Kammer 72 beispielsweise durch jeweilige Zwischenwände der Trenneinrichtung 26 begrenzt ist. Durch Öffnungen in diesen Zwischenwänden im Luftbereich 42 und/oder im Flüssigkeitsbereich 40 kann ein Druckaustausch zwischen den Kammern 30 und 32 und somit zwischen den Kreisläufen 12 und 16 stattfinden. Unter anderem ist so auch das Befüllen beider Kammern 30 und 32 über den genau einen Einfüllstutzen 34 möglich, wobei der Einfüllstutzen 34 auch als Befüllstutzen bezeichnet wird. Die Kammer 72 fungiert somit als thermische Trennkammer, mittels welcher die Kammern 30 und 32 besonders gut thermisch getrennt sind, um eine übermäßige Beeinflussung des in der Kammer 30 aufgenommenen Kühlmediums durch das in der Kammer 32 aufgenommen Kühlmediums zu vermeiden beziehungsweise umgekehrt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kühleinrichtung
- 12
- erster Kreislauf
- 14
- Komponente
- 16
- zweiter Kreislauf
- 18
- Komponente
- 20
- Ausgleichsbehälter
- 22
- Aufnahmeraum
- 24
- Kühlmedium
- 26
- Trenneinrichtung
- 28
- Trennwand
- 30
- Erste Kammer
- 32
- Zweite Kammer
- 34
- Einfüllstutzen
- 36
- Öffnung
- 38
- Öffnung
- 40
- Flüssigkeitsbereich
- 42
- Luftbereich
- 44
- Anschluss
- 46
- Anschluss
- 48
- Anschluss
- 50
- Anschluss
- 52
- Kreislauf
- 54
- Kreislauf
- 56
- Kammer
- 58
- Kammer
- 60
- Anschluss
- 62
- Anschluss
- 64
- Anschluss
- 66
- Anschluss
- 68
- Komponente
- 70
- Komponente
- 72
- Kammer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007054855 A1 [0004]
- DE 3319365 A1 [0005]
