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GEBIET DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ausgleichsbehälter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, der zum Einbauen in eine Kühlanlage eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Kühlanlage für ein mit solch einem Ausgleichsbehälter ausgestattetes Kraftfahrzeug.
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Ein Kraftfahrzeug weist normalerweise Fahrzeugkomponenten mit unterschiedlichem Kühlbedarf auf und es müssen häufig separate Kühlkreise zum Kühlen dieser Fahrzeugkomponenten verwendet werden. Beispielsweise kann ein Hybridfahrzeug eine Stromspeichervorrichtung in Form einer Batterie oder eines Batteriesatzes zum Versorgen eines Elektroantriebsmotors des Fahrzeugs mit Strom und eine oder mehrere Leistungselektronikgeräte wie beispielsweise einen Wechselrichter und einen Gleichstromumrichter zum Steuern des Stromflusses zwischen der Stromspeichervorrichtung und dem Elektroantriebsmotor umfassen. Diese Arten von Fahrzeugkomponenten eines Hybridfahrzeugs erwärmen sich im Betrieb und müssen für einen ordnungsgemäßen Betrieb gekühlt werden. Die Temperatur der Batterien eines Hybridfahrzeugs müssen relativ niedrig gehalten werden, normalerweise unter etwa 40°C, um zu verhindern, dass sie zu schnell altern, während ein Wechselrichter und ein Gleichstromumrichter höhere Temperaturen aushalten, normalerweise bis zu etwa 60–100°C. Daher werden häufig zwei separate Kühlkreise zum Kühlen solcher Fahrzeugkomponenten eines Hybridfahrzeugs verwendet, wobei ein Kühlkreis mit zirkulierendem Kühlmittel mit einer niedrigeren Temperatur zum Kühlen der Batterien verwendet wird und ein anderer Kühlkreis mit zirkulierendem Kühlmittel mit einer höheren Temperatur zum Kühlen des Wechselrichters und Gleichstromumrichters und gegebenenfalls weiterer Leistungselektronikgeräte, die gekühlt werden müssen, verwendet wird.
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Wenn eine Fahrzeugkomponente durch in einem Kühlkreis zirkulierendes Kühlmittel gekühlt wird, gibt die Fahrzeugkomponente Wärme an das Kühlmittel ab, das sich dadurch erwärmt und ausdehnt. Die resultierende Gesamtvolumenzunahme des Kühlmittels im Kühlkreis hängt vom ursprünglichen Kühlmittelvolumen und vom Temperaturanstieg ab. Um zu verhindern, dass der Druck im Kühlkreis zu stark ansteigt, ist der Kühlkreis mit einem Ausgleichsbehälter ausgestattet, der den in Verbindung mit dem Ausdehnen des Kühlmittels erzeugten Überschuss an Kühlmittel aufnehmen kann.
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Ein niedriger Druck des Kühlmittels in einem Kühlkreis birgt die Gefahr der Kavitation am Pumpeneinlauf der Kühlmittelpumpe im Kühlkreis, was zu Schäden an der Kühlmittelpumpe führen kann. Daher ist es wünschenswert, einen bestimmten positiven Druck im Kühlkreis zu halten. Wenn sich das Kühlmittel durch Erwärmen ausdehnt, wird die Luft im Ausgleichsbehälter verdichtet und der Druck im Ausgleichsbehälter sowie im restlichen Kühlkreis steigt dadurch an, was zur Gefahr der Kavitation am Pumpeneinlauf der Kühlmittelpumpe führt.
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Eine weitere wichtige Funktion eines Ausgleichsbehälters des zuvor beschriebenen Typs besteht darin, dass das im Ausgleichsbehälter aufgenommene Kühlmittel im Ausgleichsbehälter entlüftet wird, bevor es den Ausgleichsbehälter verlässt. Die Luft, die vom Kühlmittel beim Zirkulieren im Kühlkreis aufgenommen wurde und die daher mit dem Kühlmittel in den Ausgleichsbehälter gelangt, soll zur Oberfläche des im Ausgleichsbehälter aufgenommenen Kühlmittelvolumens steigen, um sich in einem luftgefüllten Raum im oberen Teil des Ausgleichsbehälters zu sammeln. Dadurch wird das Kühlmittel im Ausgleichsbehälter entlüftet.
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In einer Kühlanlage eines Fahrzeugs mit zwei verschiedenen Kühlkreisen wird nach dem Stand der Technik ein Zweikammern-Ausgleichsbehälter mit einer ersten Ausgleichskammer zum Sammeln von Kühlmittel, das in einem ersten Kühlkreis der Kühlanlage zirkuliert, und einer angrenzenden zweiten Ausgleichskammer zum Sammeln von Kühlmittel, das in einem zweiten Kühlkreis der Kühlanlage zirkuliert, verwendet, um Platz im Fahrzeug zu sparen und die Installationskosten zu verringern. Ein Zweikammer-Ausgleichsbehälter dieser Art ist beispielsweise in der Patentschrift
US 2011/0284107 A1 beschrieben.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Erzielen einer Weiterentwicklung eines Zweikammer-Ausgleichsbehälters der zuvor beschriebenen Art, um einen Ausgleichsbehälter bereitzustellen, der wenigstens in einigen Aspekten verbessert ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die zuvor beschriebene Aufgabe durch einen Ausgleichsbehälter mit den in Anspruch 1 definierten Merkmalen erfüllt.
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Der Ausgleichsbehälter der vorliegenden Erfindung umfasst:
- – einen zum Aufnehmen von Kühlmittel, das in einem ersten Kühlkreis einer Kühlanlage zirkuliert, ausgebildete erste Ausgleichskammer, wobei die erste Ausgleichskammer einen unteren Teil, der zum Sammeln von Kühlmittel vorgesehen ist, und einen oberen Teil, der zum Sammeln von Luft vorgesehen ist, umfasst;
- – einen zum Aufnehmen von Kühlmittel, das in einem zweiten Kühlkreis der Kühlanlage zirkuliert, ausgebildete zweite Ausgleichskammer, wobei die zweite Ausgleichskammer einen unteren Teil, der zum Sammeln von Kühlmittel vorgesehen ist, und einen oberen Teil, der zum Sammeln von Luft vorgesehen ist, wobei der untere Teil der ersten Ausgleichskammer vom unteren Teil der zweiten Ausgleichskammer getrennt ist, um zu verhindern, dass Kühlmittel zwischen erster und zweiter Ausgleichskammer strömt, und wobei der obere Teil der ersten Ausgleichskammer mit dem oberen Teil der zweiten Ausgleichskammer verbunden ist, um einen Druckausgleich zwischen erster und zweiter Ausgleichskammer zu ermöglichen;
- – eine Schwimmerkammer, die eine Kühlmittel-Befüllöffnung an einem oberen Ende und eine Bodenwand an einem gegenüberliegenden unteren Ende aufweist;
- – einen in der Schwimmerkammer angeordneten Schwimmer; und
- – einen Deckel, der abnehmbar auf der Befüllöffnung zum Verschließen der Befüllöffnung montiert werden kann.
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In der Bodenwand der Schwimmerkammer sind ein oder mehrere erste Strömungsanschlüsse angeordnet, wobei jeder erste Strömungsanschluss mit dem unteren Teil der ersten Ausgleichskammer verbunden ist, um zu ermöglichen, dass Kühlmittel zwischen der Schwimmerkammer und dem unteren Teil der ersten Ausgleichskammer über diesen Strömungsanschluss strömt, wenn er offen ist. Ferner sind in der Bodenwand der Schwimmerkammer ein oder mehrere zweite Strömungsanschlüsse angeordnet, wobei jeder zweite Strömungsanschluss mit dem unteren Teil der zweiten Ausgleichskammer verbunden ist, um zu ermöglichen, dass Kühlmittel zwischen der Schwimmerkammer und dem unteren Teil der zweiten Ausgleichskammer über diesen Strömungsanschluss strömt, wenn er offen ist. Der Schwimmer ist in der Schwimmerkammer zwischen einer unteren Schließposition, in welcher der Schwimmer in Kontakt mit der Bodenwand steht und erste und zweite Strömungsanschlüsse geschlossen hält, um dadurch zu verhindern, dass Kühlmittel zwischen der Schwimmerkammer und erster und zweiter Ausgleichskammer strömt, und einer oberen Schwimmposition, in welcher der Schwimmer an der Oberfläche des Kühlmittels in der Schwimmerkammer schwimmt und die ersten und zweiten Strömungsanschlüsse offen hält, vertikal beweglich. Der Deckel ist zum Einwirken auf den Schwimmer zum Gedrückthalten des Schwimmers in der Schließposition, wenn der Deckel auf der Befüllöffnung montiert ist, ausgebildet, wobei der Schwimmer von der Schließposition in die Schwimmposition steigen kann, wenn der Deckel von der Befüllöffnung entfernt wird.
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Erste und zweite Ausgleichskammer sind an zwei verschiedenen Kühlkreisen anzuschließen, wobei das in einem der Kühlkreise zirkulierende Kühlmittel eine höhere Betriebstemperatur als das im anderen Kühlkreis zirkulierende Kühlmittel aufweist. Das Trennen des Kühlmittel sammelnden unteren Teils der ersten Ausgleichskammer vom Kühlmittel sammelnden unteren Teil der zweiten Ausgleichskammer ermöglicht es, zu verhindern, dass sich das Kühlmittel in den zwei Kühlkreisen vermischt, und es können dadurch einfach zwei verschiedene Temperaturniveaus in den an den Ausgleichsbehälter angeschlossenen Kühlkreisen gehalten werden. Der Druckausgleich zwischen erster und zweiter Ausgleichskammer beinhaltet, dass die Ausdehnung des Kühlmittels mit der höheren Temperatur zu einem höheren Druck in beiden Kühlkreisen führt, der die Gefahr der Kavitation am Pumpeneinlauf der Kühlmittelpumpe im Kühlkreis, in dem das Kühlmittel mit der niedrigeren Temperatur zirkuliert, verringert. Ferner ermöglicht die Anordnung der Schwimmerkammer und des dazugehörigen Schwimmers das Verwenden der gleichen Befüllöffnung für beide Kühlkreise. Wenn die Befüllöffnung offen ist und zugelassen wurde, dass der Schwimmer seine Schwimmposition einnimmt, stehen die unteren Teile der Schwimmerkammer sowie erste und zweite Ausgleichskammer über die ersten und zweiten Strömungsanschlüsse in Fluidverbindung miteinander und der Füllstand des Kühlmittels in erster und zweiter Ausgleichskammer sowie in der Schwimmerkammer können dadurch ausgeglichen werden. Wenn die Befüllöffnung geschlossen ist und der Schwimmer vom Deckel gezwungen wurde, seine Schließposition einzunehmen, sind die unteren Teile der Schwimmerkammer sowie erste und zweite Ausgleichskammer voneinander getrennt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schwimmer einen Schwimmerkörper und einen Flüssigkeits-Füllstandsanzeiger, der am Schwimmerkörper befestigt ist und sich vom Schwimmerkörper vertikal nach oben erstreckt. Dadurch erfolgt eine Anzeige des Kühlmittel-Füllstands in erster und zweiter Ausgleichskammer durch den Flüssigkeits-Füllstandsanzeiger des Schwimmers, wenn die Befüllöffnung offen ist.
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Weitere vorteilhafte Merkmale des Ausgleichsbehälters der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den abhängigen Ansprüchen hervor.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Kühlanlage mit den in Anspruch 12 definierten Merkmalen.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der Kühlanlage der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den abhängigen Ansprüchen hervor.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es folgt eine ausführliche Beschreibung von beispielhaft aufgeführten Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Die Zeichnungen zeigen Folgendes:
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1 zeigt einen schematischen vertikalen Schnitt durch einen Ausgleichsbehälter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit dem Schwimmer des Ausgleichsbehälters in einer Schließposition.
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2 zeigt einen schematischen vertikalen Schnitt durch den Ausgleichsbehälter von 1 mit dem Schwimmer in einer Schwimmposition.
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3 zeigt einen schematischen horizontalen Schnitt durch den Ausgleichsbehälter von 1 und 2 entsprechend der Linie III-III in 2.
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4 zeigt ein Übersichtsdiagramm einer Kühlanlage umfassend einen Ausgleichsbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Ein Ausgleichsbehälter 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 1–3 dargestellt. Dieser Ausgleichsbehälter 1 ist zum Einbauen in eine Kühlanlage eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eine Kühlanlage 3 der in 4 dargestellten Art, vorgesehen. Der Ausgleichsbehälter 1 umfasst ein Außengehäuse 2 aus einem starren Material, beispielsweise Kunststoff. Im Gehäuse 2 sind eine erste Ausgleichskammer 10 und eine zweite Ausgleichskammer 20 angeordnet. Die Ausgleichskammern 10, 20 sind durch das Gehäuse 2 von der Umgebung abgetrennt.
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Die erste Ausgleichskammer 10 ist zum Aufnehmen von Kühlmittel, das in einem ersten Kühlkreis 50 (siehe 4) der Kühlanlage 3 zirkuliert, ausgebildet und die zweite Ausgleichskammer 20 ist zum Aufnehmen von Kühlmittel, das in einem zweiten Kühlkreis 60 der Kühlanlage 3 zirkuliert. Jede Ausgleichskammer 10, 20 umfasst einen unteren Teil 11, 21, der zum Sammeln von Kühlmittel vorgesehen ist, und einen oberen Teil 12, 22, der zum Sammeln von Luft vorgesehen ist. Der untere Teil 11 der ersten Ausgleichskammer 10 ist vom unteren Teil 21 der zweiten Ausgleichskammer 20 getrennt, um zu verhindern, dass Kühlmittel zwischen erster und zweiter Ausgleichskammer 10, 20 strömt. Ferner ist der obere Teil 12 der ersten Ausgleichskammer 10 mit dem oberen Teil 22 der zweiten Ausgleichskammer 20 verbunden, um einen Druckausgleich zwischen erster und zweiter Ausgleichskammer 10, 20 zu ermöglichen. In der dargestellten Ausführungsform sind erste und zweite Ausgleichskammer 10, 20 durch eine im Gehäuse 2 angeordnete Trennwand 4 voneinander getrennt.
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Im Gehäuse 2 sind eine erste Einlauföffnung 13 und eine zweite Einlauföffnung 23 angeordnet. Die erste Einlauföffnung 13 ist zum Verbinden mit einer Entlüftungsleitung 51 (siehe 4) des ersten Kühlkreises 50 vorgesehen, um zu ermöglichen, dass Kühlmittel und Luft in die erste Ausgleichskammer 10 über diese erste Einlauföffnung 13 strömen, während die zweite Einlauföffnung 23 zum Verbinden mit einer Entlüftungsleitung 61 des zweiten Kühlkreises 60 vorgesehen ist, um zu ermöglichen, dass Kühlmittel und Luft in die zweite Ausgleichskammer 20 über diese zweite Einlauföffnung 23 strömen. Es können auch zwei oder mehr Einlauföffnungen zur ersten Ausgleichskammer 10 und/oder zur zweiten Ausgleichskammer 20 vorhanden sein.
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In der dargestellten Ausführungsform stehen ein mit der ersten Einlauföffnung 13 verbundener Rohrstutzen 15 und ein weiterer mit der zweiten Einlauföffnung 23 verbundener Rohrstutzen 25 von einer jeweiligen Seitenwand des Gehäuses 2 hervor. Die zuvor beschriebenen Entlüftungsleitungen 51, 61 sind zum Verbinden mit diesen Rohrstutzen 15, 25 vorgesehen.
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Im Gehäuse 2 sind eine erste Auslauföffnung 14 und eine zweite Auslauföffnung 24 angeordnet. Die erste Auslauföffnung 14 ist am Boden der ersten Ausgleichskammer 10 angeordnet und ist zum Verbinden mit einer Kühlmittelleitung 52 (siehe 4) des ersten Kühlkreises 50 vorgesehen, um zu ermöglichen, dass Kühlmittel aus der ersten Ausgleichskammer 10 über diese erste Auslauföffnung 14 strömt. Die zweite Auslauföffnung 24 ist am Boden der zweiten Ausgleichskammer 20 angeordnet und ist zum Verbinden mit einer Kühlmittelleitung 62 des zweiten Kühlkreises 60 vorgesehen, um zu ermöglichen, dass Kühlmittel aus der zweiten Ausgleichskammer 20 über diese zweite Auslauföffnung 24 strömt.
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In der dargestellten Ausführungsform stehen ein mit der ersten Auslauföffnung 14 verbundener Rohrstutzen 18 und ein weiterer mit der zweiten Auslauföffnung 24 verbundener Rohrstutzen 28 von der Unterseite des Gehäuses 2 hervor. Die zuvor beschriebenen Kühlmittelleitungen 52, 62 sind zum Verbinden mit diesen Rohrstutzen 18, 28 vorgesehen.
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Der Ausgleichsbehälter 1 umfasst ferner eine Schwimmerkammer 30, die im Gehäuse 2 angrenzend an erste und zweite Ausgleichskammer 10, 20 angeordnet ist. Die Schwimmerkammer 30 weist eine verschließbare Kühlmittel-Befüllöffnung 31 (siehe 2) an einem oberen Ende und eine Bodenwand 32 an einem gegenüberliegenden unteren Ende auf. Kühlmittel kann in den Ausgleichsbehälter 1 über die Befüllöffnung 31 eingefüllt werden, um die Kühlanlage 3 aufzufüllen. Ein Deckel 5 kann abnehmbar auf der Befüllöffnung 31 zum Verschließen der Befüllöffnung montiert werden. In der dargestellten Ausführungsform weist die Schwimmerkammer 30 einen hülsenförmigen Teil 33 am oberen Ende auf, der von einer oberen Wand 6 des Gehäuses 2 vorsteht, wobei der Deckel 5 für einen lösbaren Eingriff mit diesem hülsenförmigen Teil 33 ausgebildet ist. Der Deckel 5 kann beispielsweise mit einem zum Eingriff mit einem entsprechenden Außengewinde am hülsenförmigen Teil 33 ausgebildeten Innengewinde ausgestattet sein. Der Deckel 5 kann aber auch so ausgebildet sein, dass er auf eine beliebige andere geeignete Weise abnehmbar an der Befüllöffnung 31 montiert werden kann, beispielsweise mit einer Bajonettverbindung.
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Wenigstens ein verschließbarer erster Strömungsanschluss 34a und wenigstens ein verschließbarer zweiter Strömungsanschluss 34b sind in der Bodenwand 32 der Schwimmerkammer 30 angeordnet. Der erste Strömungsanschluss 34a ist mit dem unteren Teil 11 der ersten Ausgleichskammer 10 verbunden, um zu ermöglichen, dass Kühlmittel zwischen der Schwimmerkammer 30 und dem unteren Teil 11 der ersten Ausgleichskammer 10 über diesen Strömungsanschluss 34a strömen kann, wenn der Strömungsanschluss offen ist. Der zweite Strömungsanschluss 34b ist mit dem unteren Teil 21 der zweiten Ausgleichskammer 20 verbunden, um zu ermöglichen, dass Kühlmittel zwischen der Schwimmerkammer 30 und dem unteren Teil 21 der zweiten Ausgleichskammer 20 über diesen Strömungsanschluss 34b strömen kann, wenn der Strömungsanschluss offen ist. Es können auch zwei oder mehr solche ersten Strömungsanschlüsse 34a und/oder zwei oder mehr solche zweiten Strömungsanschlüsse 34b in der Bodenwand 32 der Schwimmerkammer 30 vorhanden sein.
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Die Schwimmerkammer 30 ist vorteilhafterweise in der Mitte des Ausgleichsbehälters 1 zwischen erster und zweiter Ausgleichskammer 10, 20 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform ist die Schwimmerkammer 30 zylindrisch und von erster und zweiter Ausgleichskammer 10, 20 durch eine zylindrische Wand 35 getrennt.
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In der Schwimmerkammer 30 ist ein Schwimmer 36 angeordnet. Wie in 1 und 2 kann der Schwimmer 36 einen Schwimmerkörper 37 und einen Flüssigkeits-Füllstandsanzeiger 38, der am Schwimmerkörper 37 befestigt ist und sich vom Schwimmerkörper vertikal nach oben erstreckt, umfassen. In der dargestellten Ausführungsform weist der Flüssigkeits-Füllstandsanzeiger 38 die Form eines Stifts auf und ist mit einer ersten Markierung 39a, die einen höchsten zulässigen Kühlmittel-Füllstand im Ausgleichsbehälter 1 anzeigt, und einer zweiten Markierung 39b, die einen niedrigsten zulässigen Kühlmittel-Füllstand im Ausgleichsbehälter 1 anzeigt, ausgestattet.
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Der Schwimmer 36 ist in der Schwimmerkammer 30 zwischen einer unteren Schließposition (siehe 1), in welcher der Schwimmer 36 in Kontakt mit der Bodenwand 32 steht und erste und zweite Strömungsanschlüsse 34a, 34b geschlossen hält, um dadurch zu verhindern, dass Kühlmittel zwischen der Schwimmerkammer 30 und erster und zweiter Ausgleichskammer 10, 20 strömt, und einer oberen Schwimmposition (siehe 2), in welcher der Schwimmer 36 an der Oberfläche des Kühlmittels in der Schwimmerkammer 30 schwimmt und die ersten und zweiten Strömungsanschlüssen 34a, 34b offen hält, vertikal beweglich. Somit wird verhindert, dass Kühlmittel zwischen der Schwimmerkammer 30 und erster und zweiter Ausgleichskammer 10, 20 strömt, wenn sich der Schwimmer 36 in der Schließposition befindet, und ermöglicht, dass es zwischen der Schwimmerkammer 30 und erster und zweiter Ausgleichskammer 10, 20 über erste und zweite Strömungsanschlüsse 34a, 34b strömt, wenn sich der Schwimmer 36 in der Schwimmposition befindet.
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Der Deckel 5 ist zum Einwirken auf den Schwimmer 36 zum Gedrückthalten des Schwimmers in der Schließposition, wenn der Deckel 5 auf der Befüllöffnung 31 montiert ist, ausgebildet, wie in 1 dargestellt, wobei der Schwimmer 36 von der Schließposition in die Schwimmposition steigen kann, wenn der Deckel 5 von der Befüllöffnung 31 entfernt wird, wie in 2 dargestellt. Dadurch kann in den Ausgleichsbehälter 1 über die Befüllöffnung 31 eingeführtes Kühlmittel zu erster und zweiter Ausgleichskammer 10, 20 über die Schwimmerkammer 30 sowie erstem und zweitem Strömungsanschluss 34a, 34b verteilt werden, solange kein Deckel 5 an der Befüllöffnung 31 montiert ist, wobei die Möglichkeit, dass Kühlmittel zwischen den verschiedenen Kammern 10, 20, 30 des Ausgleichsbehälters 1 strömt, automatisch gestoppt wird, wenn der Deckel 5 an der Befüllöffnung 31 montiert ist.
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In der dargestellten Ausführungsform ist ein oberes Ende 40 des Flüssigkeits-Füllstandsanzeigers 38 ausgebildet, in Kontakt mit dem Deckel 5 zu sein, wenn der Deckel an der Befüllöffnung 31 montiert ist, wobei der Flüssigkeits-Füllstandsanzeiger 38 eine solche Länge aufweist, dass eine untere Fläche 42 des Schwimmerkörpers 37 unter der Wirkung des Deckels 5 nach unten gedrückt wird und der Flüssigkeits-Füllstandsanzeiger 38 in flüssigkeitsdichten Kontakt mit der Bodenwand 32 der Schwimmerkammer 30 gebracht wird, wenn der Deckel 5 ordnungsgemäß an der Befüllöffnung 31 montiert ist. Erster und zweiter Strömungsanschluss 34a, 34b weisen solch eine Position auf der Bodenwand 32 auf, dass sie vom Schwimmerkörper 37 bedeckt sind, wenn der Schwimmer 36 die Schließposition in Kontakt mit der Bodenwand 32 einnimmt.
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Ein oberer Teil 41 der Schwimmerkammer 30 ist mit den oberen Teilen 12, 22 von erster und zweiter Ausgleichskammer 20, 30 verbunden, um einen Druckausgleich zwischen der Schwimmerkammer 30 sowie erster und zweiter Ausgleichskammer 10, 20 zu ermöglichen. In der dargestellten Ausführungsform ist der obere Teil 41 der Schwimmerkammer 30 mit dem oberen Teil 12 der ersten Ausgleichskammer 10 über einen oder mehrere in der zylindrischen Wand 35 angeordnete erste Druckausgleichskanäle 43a und mit dem oberen Teil 22 der zweiten Ausgleichskammer 20 über einen oder mehrere in der zylindrischen Wand 35 angeordnete zweite Druckausgleichskanäle 43b verbunden.
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1 zeigt eine Situation, in der das Kühlmittel im ersten Kühlkreis 50 einem relativ geringen Temperaturanstieg unterworfen war und in der das Kühlmittel im zweiten Kühlkreis 60 einem höheren Temperaturanstieg unterworfen war, was beinhaltet, dass sich das Kühlmittel im zweiten Kühlkreis 60 stärker ausgedehnt hat als das Kühlmittel im ersten Kühlkreis 50. Somit ist in dieser Situation der Kühlmittelstand 26 in der zweiten Ausgleichskammer 20 höher als der Kühlmittelstand 16 in der ersten Ausgleichskammer 10. Der Druck in erster und zweiter Ausgleichskammer 10, 20 und somit der Druck in erstem und zweiten Kühlkreis 50, 60 steigen aufgrund des Ausdehnens des Kühlmittels in erstem und zweitem Kühlkreis. Der Druckausgleich zwischen erster und zweiter Ausgleichskammer 10, 20 beinhaltet, dass der Druckanstieg in der zweiten Ausgleichskammer 20 ebenfalls einen Druckanstieg in der ersten Ausgleichskammer 10 bewirkt.
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Der Ausgleichsbehälter 1 ist mit einem Überdruckventil 7 zum Begrenzen des Drucks in erster und zweiter Ausgleichskammer 10, 20 und einem Rücklaufventil 8 ausgestattet. Das Überdruckventil 7 ermöglicht das Strömen von Luft und Kühlmittel vom Ausgleichsbehälter 1, wenn der Druck in erster und zweiter Ausgleichskammer 10, 20 aufgrund einer Zunahme des Kühlmittelvolumens einen vom Überdruckventil vorgegebenen Druckwert überschreitet. Somit stellt das Überdruckventil 7 sicher, dass der Druck in erster und zweiter Ausgleichskammer 10, 20 einen vorgegebenen Druckwert nicht überschreiten kann. Das Rücklaufventil 8 ermöglicht das Strömen von Luft in den Ausgleichsbehälter 1 aus der Umgebung, wenn der Druck in erster und zweiter Ausgleichskammer 10, 20 aufgrund einer Abnahme des Kühlmittelvolumens niedriger als ein vom Rücklaufventil vorgegebener Druckwert wird. In der dargestellten Ausführungsform sind das Überdruckventil 7 und das Rücklaufventil 8 am Deckel 5 montiert; sie können aber alternativ an einem oberen Teil des Gehäuses 2 montiert sein.
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In der dargestellten Ausführungsform ist der Ausgleichsbehälter 1 ebenfalls mit einem ersten Flüssigkeits-Füllstandssensor 17 zum Erkennen, wenn der Füllstand des Kühlmittels im ersten Ausgleichsbehälter 10 auf einen vorgegebenen unteren Füllstand gesunken ist, und einen zweiten Flüssigkeits-Füllstandssensor 27 zum Erkennen, wenn der Füllstand des Kühlmittels im zweiten Ausgleichsbehälter 20 auf einen vorgegebenen unteren Füllstand gesunken ist, ausgestattet. Jeder Flüssigkeits-Füllstandssensor 17, 27 ist am Gehäuse 2 montiert und zum Ausgeben eines Signals, wenn der Kühlmittel-Füllstand in der jeweiligen Ausgleichskammer 10, 20 einen vorgegebenen unteren Füllstand erreicht hat, ausgebildet.
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Eine für ein Kraftfahrzeug vorgesehene Kühlanlage 3 ist schematisch in 4 dargestellt. Diese Kühlanlage 3 umfasst einen ersten Kühlkreis 50 zum Kühlen von wenigstens einer ersten Fahrzeugkomponente 53 des Kraftfahrzeugs mit im ersten Kühlkreis 50 zirkulierendem Kühlmittel und einen zweiten Kühlkreis 60 zum Kühlen von wenigstens einer zweiten Fahrzeugkomponente 63a, 63b des Kraftfahrzeugs mit im zweiten Kühlkreis 60 zirkulierendem Kühlmittel. Das durch ersten und zweiten Kühlkreis 50, 60 zirkulierende Kühlmittel ist vorzugsweise Wasser, gegebenenfalls mit Frostschutzmittel wie beispielsweise Glykol. Eine Kühlmittelpumpe 54, 64 ist in jedem Kühlkreis 50, 60 zum Umwälzen des Kühlmittels im Kühlkreis angeordnet. Ferner ist eine Kühlvorrichtung 55, 65 beispielsweise in der Form eines Wärmetauschers in jedem Kühlkreis 50, 60 zum Abführen von Wärme vom darin zirkulierendem Kühlmittel angeordnet.
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Die Kühlanlage 3 ist mit einem Ausgleichsbehälter 1 der zuvor beschriebenen Art ausgestattet. Die erste Auslauföffnung 14 des Ausgleichsbehälters 1 ist mit einer Leitung 52 des ersten Kühlkreises 50 verbunden und die zweite Auslauföffnung 24 des Ausgleichsbehälters 1 ist mit einer Leitung 62 des zweiten Kühlkreises 60 verbunden. Die erste Einlauföffnung 13 des Ausgleichsbehälters 1 ist mit einer Entlüftungsleitung 51 des ersten Kühlkreises 50 verbunden, um zu ermöglichen, dass Kühlmittel und Luft vom ersten Kühlkreis 50 und in die erste Ausgleichskammer 10 über diese Entlüftungsleitung 51 und die erste Einlauföffnung 13 des Ausgleichsbehälters 1 strömen. Die zweite Einlauföffnung 23 des Ausgleichsbehälters 1 ist mit einer Entlüftungsleitung 61 des zweiten Kühlkreises 60 verbunden, um zu ermöglichen, dass Kühlmittel und Luft vom zweiten Kühlkreis 60 und in die zweite Ausgleichskammer 20 über diese Entlüftungsleitung 61 und die zweite Einlauföffnung 23 des Ausgleichsbehälters 1 strömen. Im dargestellten Beispiel wird der erste Kühlkreis 50 zum Kühlen einer Fahrzeugkomponente in der Form einer Stromspeichervorrichtung 53, beispielsweise einer Batterie oder eines Batteriesatzes zum Versorgen eines Batteriesatzes, zum Versorgen eines Elektroantriebsmotor eines Hybridfahrzeugs mit Strom verwendet, während der zweite Kühlkreis 60 zum Kühlen von Fahrzeugkomponenten in der Form von Leistungselektronikvorrichtungen, beispielsweise eines Wechselrichters 63a und eines Gleichstromumrichters, zum Steuern des Stromflusses zwischen der Stromspeichervorrichtung 53 und dem Elektroantriebsmotor verwendet wird.
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In der in 4 dargestellten Ausführungsform umfasst die Kühlanlage 3 ebenfalls eine Heizvorrichtung 56, beispielsweise in der Form eines Wärmetauschers, die im ersten Kühlkreis 50 zum Zuführen von Wärme zum darin zirkulierenden Kühlmittel in einer Situation, in der ein Bedarf zum Erhöhen der Temperatur der Stromspeichervorrichtung 53 auf eine geeignete Betriebstemperatur, beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug in einer kalten Umgebung mit einer Umgebungstemperatur unter 0°C gestartet wird, besteht, angeordnet ist. Ein im ersten Kühlkreis 50 angeordnetes Steuerventil 57 ist zum Leiten des im ersten Kühlkreis 50 zirkulierenden Kühlmittels durch die Kühlvorrichtung 55 oder durch die Heizvorrichtung 56 entsprechend der herrschenden Temperatur der Stromspeichervorrichtung 53 ausgebildet.
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Der Ausgleichsbehälter gemäß der Erfindung ist insbesondere zur Verwendung in einem Schwerlastfahrzeug wie beispielsweise einem Bus oder einem Lastkraftwagen vorgesehen.
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Die Erfindung ist in keiner Weise auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Einem Fachmann sind im Gegenteil viele Möglichkeiten von Änderungen, ohne von der grundlegenden Idee der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen abzuweichen, klar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2011/0284107 A1 [0006]
