DE1128705B - Device for venting the cooling water circuits of internal combustion engines, especially for motor vehicles - Google Patents

Device for venting the cooling water circuits of internal combustion engines, especially for motor vehicles

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DE1128705B
DE1128705B DES60830A DES0060830A DE1128705B DE 1128705 B DE1128705 B DE 1128705B DE S60830 A DES60830 A DE S60830A DE S0060830 A DES0060830 A DE S0060830A DE 1128705 B DE1128705 B DE 1128705B
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Willi Frank
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Mahle Behr GmbH and Co KG
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Behr GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0231—Header boxes having an expansion chamber

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Description

Vorrichtung zur Entlüftung der Kühlwasserkreisläufe von Verbrennungsmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entlüftung der Kühlwasserkreisläufe von Verbrennungsmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge.Device for venting the cooling water circuits of internal combustion engines, in particular for motor vehicles The invention relates to a device for venting the cooling water circuits of internal combustion engines, especially for motor vehicles.

In einem einfachen Kühlwasserkreislauf, bestehend aus Motor, Kühler und Kühlwasserpumpe, darf der Kühler nicht vollständig mit Wasser gefüllt sein. Im oberen Wasserkasten des Kühlers muß ein ausreichender Luftstrom vorhanden sein, damit sich das Wasser bei der Erwärmung ausdehnen kann, ohne daß Wasser durch die Überlaufleitung austritt. An der freien Wasseroberfläche des oberen Wasserkastens soll sich die Luft, die im Wasserkreislauf enthalten ist, abscheiden. Dies geschieht bisher jedoch nur sehr unvollkommen, da die Wasseroberfläche durch das Wasser, das vom Motor kommend in den oberen Wasserkasten eintritt, sehr stark bewegt wird. Vielfach tritt die gegenteilige Wirkung auf, nämlich daß Luft durch die starke Wasserströmung aus dem oberen Wasserkasten in den Kühlwasserkreislauf zusätzlich mitgerissen wird.In a simple cooling water circuit, consisting of motor and radiator and cooling water pump, the radiator must not be completely filled with water. There must be a sufficient flow of air in the upper water tank of the cooler so that the water can expand when heated without water passing through the Overflow line emerges. On the free water surface of the upper water tank the air contained in the water cycle should be separated. this happens so far, however, only very imperfectly, since the water surface is affected by the water that Coming from the engine enters the upper water tank, is moved very strongly. Multiple the opposite effect occurs, namely that air is caused by the strong water current is additionally entrained from the upper water tank into the cooling water circuit.

Die Erfindung bezweckt mit einfachen Mitteln eine besonders wirkunasvolle Entlüftunc, von Kühlwasser-Z, im kreisläufen jeglicher Art, insbesondere bei Kraftfahrzeugen zu erreichen.The aim of the invention is to use simple means to achieve a particularly effective ventilation of cooling water in all types of circulation, in particular in motor vehicles.

Es ist bereits eine Kühleranordnung bekannt, bei der der obere Wasserkasten mit einer mit Öffnungen verschenen Trennwand in eine Ober- und eine Unterkammer unterteilt ist, bei der die Wasservorlaufleitung an die Unterkammer angeschlossen ist und bei der die Oberkammer mittels einer Nebenstronfleitung mit der Rücklaufleitung vom unteren Wasserkasten bzw. mit der Saugseite der Pumpe verbunden ist. Die Trennwand zwischen der Ober- und Unterkammer des oberen Wasserkastens ist bei der bekannten Anordnung mit einer großen Anzahl von Bohrungen versehen. Auf diese Weise kann das Wasser in der Oberkammer des oberen Wasserkastens durch die turbulente Strömung in der Unterkammer stark beunruhigt werden, wodurch die Abscheidung der Lufteinschlüsse in der Oberkammer weitgehend verhindert wird. Die Nebenstromleitung von der Oberkammer des oberen Wasserkastens zur Saugseite der Pumpe weist einen sehr kleinen Querschnitt auf. Dadurch ist einerseits der Widerstand an den Trennwandöffilungen wegen des relativ großen Gesamtquerschnittes der zahlreichen Öffnungen klein und andererseits ist der Widerstand in der Nebenstromleitung wegen des relativ kleinen Strömungsquerschnittes groß. Die sich ergebende große Strömungsgeschwindigkeit in der Nebenstromleitung bringt jedoch wesentliche Nachteile mit sich.A cooler arrangement is already known in which the upper water tank with a partition wall with openings into an upper and a lower chamber is divided, in which the water supply line is connected to the lower chamber and in which the upper chamber is connected to the return line by means of a secondary flow line from the lower water tank or with the suction side of the pump. The partition between the upper and lower chambers of the upper water tank is in the known Arrangement provided with a large number of holes. That way it can Water in the upper chamber of the upper water tank due to the turbulent flow in the sub-chamber are greatly disturbed, causing the deposition of air pockets is largely prevented in the upper chamber. The bypass line from the upper chamber the upper water tank to the suction side of the pump has a very small cross-section on. As a result, on the one hand, the resistance at the partition openings because of the relatively large overall cross-section of the numerous openings small and on the other hand is the resistance in the bypass line due to the relatively small flow cross-section great. The resulting high flow velocity in the bypass line however, it has significant disadvantages.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß das Optimum der Entlüftungswirkung dann erreicht wird, wenn die Strömungsgeschwindigkeit in der Nebenstromleitung sich nach Möglichkeit dem Wert Null nähert.It has been shown, however, that the ventilation effect is optimum is reached when the flow velocity in the bypass line is up if possible approaches the value zero.

Dies wird aernäß der Erfindung bei einer Vorrichtung zur Entlüftung der Kühlwasserkreisläufe von Verbrennungsmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei welcher der Motor mittels einer Wasservorlaufleitung mit dem oberen Wasserkasten eines Kühlers und - unter Zwischenschaltung einer Pumpe - mittels einer Rücklaufleitung mit dem unteren Wasserkasten dieses Kühlers verbunden ist, wobei der obere Wasserkasten durch eine Öffnungen aufweisende Trennwand in eine Ober- und eine Unterkammer unterteilt ist, die Wasservorlaufleitung an die Unterkammer des oberen Wasserkastens angeschlossen ist und die Oberkammer mittels einer Nebenstromleitung mit der Rücklaufleitung vom unteren Wasserkasten bzw. mit der Saugseite der Pumpe in Verbindung steht, dadurch erreicht, daß der freie Querschnitt der Nebenstromleitung größer ist als der freie Querschnitt der Verbindungsöffnung in der Trennwand zwischen den beiden Kammern des oberen Wasserkastens und daß dieser freie Querschnitt der Verbindungsöffnung so bemessen ist, daß deren Strömungswiderstand wesentlich größer ist als der Strömungswiderstand des Kühlers selbst. Dadurch wird erreicht, daß der Nebenstrom möglichst klein ist. Dazu genügt bei bevorzugten Ausführungsformen schon die Anordnung einer einzigen öffnung in der Trennwand zwischen Ober- und Unterkammer.This is aernäß the invention in a device for venting the cooling water circuits of internal combustion engines, especially for motor vehicles, in which the engine is connected to the upper water tank of a radiator by means of a water supply line and - with the interposition of a pump - by means of a return line to the lower water tank of this cooler , wherein the upper water tank is divided into an upper and a lower chamber by a partition having openings, the water supply line is connected to the lower chamber of the upper water tank and the upper chamber is connected to the return line from the lower water tank or to the suction side of the pump by means of a bypass line Connection is achieved in that the free cross section of the bypass line is greater than the free cross section of the connection opening in the partition between the two chambers of the upper water tank and that this free cross section of the connection opening s o is dimensioned so that their flow resistance is significantly greater than the flow resistance of the cooler itself. This ensures that the secondary flow is as small as possible. In preferred embodiments, it is sufficient to arrange a single opening in the partition between the upper and lower chambers.

Diese Trennwand kann gewölbt ausgebildet sein, sie kann aber auch flach gestaltet und geneigt im oberen Wasserkasten untergebracht sein. In jedem Falle ist die Trennwand dicht mit der Wandung des Wasserkastens zu verbinden. Die Öffnung an der Trennwand wird an der höchsten Stelle derselben angebracht. Je nach der Bauart des Kühlers, insbesondere entsprechend seinen Abmessungen, können gegebenenfalls statt einer öffnung in der Trennwand auch mehrere öffnungen vorgesehen sein. Wesentlich ist, daß der Strömungswiderstand dieser öffnungen erheblich größer ist als der Strömungswiderstand des Kühlers selbst.This partition can be curved, but it can also designed to be flat and inclined in the upper water tank. In each Trap, the partition wall is to be connected tightly to the wall of the water tank. the Opening on the partition is made at the highest point of the same. Depending on the design of the cooler, in particular accordingly its dimensions, If necessary, several openings can also be used instead of one opening in the partition be provided. It is essential that the flow resistance of these openings is considerable is greater than the flow resistance of the cooler itself.

Durch diese Anordnung gemäß der Erfindung entsteht ein kleiner Nebenstromkreis von der unteren zur oberen Kammer des oberen Wasserkastens und durch die Verbindungsleitung zur Saugseite der Pumpe. Es ist ein Vorteil, daß dieser Nebenstrom klein gehalten werden kann, weil er den Kühler umgeht und weil er im oberen Teil des oberen Wasserkastens keine Verwirbelung der Wasseroberfläche erzeugen soll. Die Lufteinschlüsse im Hauptstromkreislauf sammeln sich an der Trennwand in der unteren Kammer des oberen Wasserkastens und gelangen durch die kleine öffnung in die obere Kammer, wo sie sich an der freien Wasseroberfläche abscheiden. Dieser Vorgang wird durch die Nebenstromleitung begünstigt, weil die Auftriebskräfte der Lufteinschlüsse infolge der verschiedenen spezifischen Gewichte gegenüber den dynamischen Kräften der Strömung im unteren Teil des oberen Wasserkastens gering sind. Der turbulente Kühlwasserhauptstrom im unteren Teil des oberen Wasserkastens verläuft abseits von der freien Wasseroberfläche, so daß ein Mitreißen der Luft aus dem Luftraum des durch die Trennwand abgeteilten oberen Teiles des Wasserkastens ausgeschlossen wird. Die Wasserströmung im oberen Teil des oberen Wasserkastens ist so klein, daß sie das Aufsteigen der Luftblasen zur freien Wasseroberfläche nicht verhindert.This arrangement according to the invention creates a small auxiliary circuit from the lower to the upper chamber of the upper water tank and through the connecting pipe to the suction side of the pump. It is an advantage that this bypass flow is kept small because it bypasses the radiator and because it is in the upper part of the upper water tank should not create turbulence on the water surface. The air pockets in the main circuit collect on the partition wall in the lower chamber of the upper water tank and get through the small opening into the upper chamber, where they are attached to the free one Separate the water surface. This process is facilitated by the bypass line, because the buoyancy of the air pockets as a result of the different specific Weights against the dynamic forces of the flow in the lower part of the upper Water box are low. The turbulent main flow of cooling water in the lower part of the upper water box runs away from the free water surface, so that a Entrainment of the air from the air space of the upper part divided by the partition the water tank is excluded. The flow of water in the upper part of the upper The water box is so small that it causes the air bubbles to rise to the clear surface of the water not prevented.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht eines Motors mit einem diesem Motor zugeordneten Kühler in schematischer Darstellung, Fig. 2 und 3 den oberen Wasserkasten des Kühlers teilweise im Schnitt in zwei weiteren Ausführungsbeispielen hinsichtlich der Art der Ausgestaltung der Trennwand.Further details of the invention emerge from the exemplary embodiments shown in the drawing. 1 shows a side view of an engine with a cooler associated with this engine in a schematic representation, FIGS. 2 and 3 the upper water tank of the cooler, partly in section, in two further exemplary embodiments with regard to the type of design of the partition.

Die Anordnung gemäß Fig. 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 1 mit einem Kühler 2. Dieser Kühler ist mit einem unteren Wasserkasten 3 und einem oberen Wasserkasten 4 versehen. Das Kühlwasser strömt vom Motor 1 über die Wasservorlaufleitung 5 in den oberen Wasserkasten 4. Der untere Wasserkasten 3 ist mittels der Rücklaufleitung 6 mit dem Motor 1 verbunden, unter Zwischenschaltung einer Pumpe 7. The arrangement according to FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 with a cooler 2. This cooler is provided with a lower water tank 3 and an upper water tank 4. The cooling water flows from the engine 1 via the water supply line 5 into the upper water tank 4. The lower water tank 3 is connected to the engine 1 by means of the return line 6, with a pump 7 interposed.

Im oberen Wasserkasten 4 ist eine Trennwand 8 vorgesehen, die diesen oberen Wasserkasten 4 in die Oberkammer 4 a und die Unterkammer 4 b unterteilt. Die Trennwand 8 weist eine kleine Verbindungsöffnung 9 auf. Der Wasserspiegel in der Oberkammer 4a ist mit W bezeichnet. Im übrigen weist die Oberkammer die übliche Kühlerverschraubung 10 auf. Die Oberkammer 4a ist in bekannter Weise breiter gehalten als die Unterkammer 4 b. Die an der Rückwand des Kühlers 2 über die Unterkammer 4 b vorstehende Bodenfläche 12 der Oberkammer 4 a ist mittels einer Nebenstromleitung 11 mit der Rücklaufleitung 6, und zwar vor -der Pumpe 7verbunden.In the upper water tank 4, a partition 8 is provided which divides this upper water tank 4 into the upper chamber 4 a and the lower chamber 4 b. The partition wall 8 has a small connecting opening 9 . The water level in the upper chamber 4a is denoted by W. In addition, the upper chamber has the usual radiator screw connection 10 . The upper chamber 4a is kept wider than the lower chamber 4b in a known manner . The bottom surface 12 of the upper chamber 4 a protruding on the rear wall of the cooler 2 beyond the lower chamber 4 b is connected by means of a bypass line 11 to the return line 6, namely upstream of the pump 7.

Gemäß Fig. 2 ist die Trennwand 8a gewölbt ausgebildet, während gemäß Fig. 3 die Trennwand 8 b flach gestaltet ist und eine geneigte Lage im oberen Wasserkasten einnimmt. Die kleine Öffnung 9 in der Trennwand ist in beiden Ausführungsbeispielen an der höchsten Stelle der Trennwand angebracht, um die restlose Entlüftung des Wassers unterhalb der Trennwand in dem Unterkasten 4 b und auch aus dem Kühlersystem 2 heraus zu unterstützen. Der Wasserspiegel W liegt auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 und 3 oberhalb der Trennwand 8 a bzw. 8 b. According to FIG. 2, the partition 8a is arched, while according to FIG. 3, the partition 8b is flat and occupies an inclined position in the upper water tank. The small opening 9 in the partition wall is attached to the highest point of the partition wall in both exemplary embodiments in order to support the complete ventilation of the water below the partition wall in the lower box 4 b and also out of the cooler system 2. The water level W is also in the exemplary embodiments according to FIGS. 2 and 3 above the partition wall 8 a and 8 b.

Der freie Querschnitt der Nebenstromleitung ist größer als der freie Querschnitt der Verbindungsöffnung in der Trennwand zwischen den beiden Kammern des oberen Wasserkastens. Diese Anweisung stützt sich auf die Überlegung, daß die Strömungsgeschwindigkeit in dieser Leitung zweckmäßig so klein ist, daß etwa in der Leitung vorhandene Lufteinschlüsse nicht mitgerissen werden und möglichst der volle hydrostatische Druck an der Saugseite der Pumpe zur Verfügung steht.The free cross-section of the bypass line is larger than the free Cross section of the connection opening in the partition between the two chambers of the upper water tank. This instruction is based on the idea that the Flow rate in this line is expediently so small that about in air inclusions in the line are not carried away and, if possible, the full hydrostatic pressure is available on the suction side of the pump.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zur Entlüftung der Kühlwasserkreisläufe von Verbrennungsmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei welcher der Motor mittels einer Wasservorlaufleitung mit dem oberen Wasserkasten eines Kühlers und - unter Zwischenschaltung einer Pumpe - mittels einer Rücklaufleitung mit dem unteren Wasserkasten dieses Kühlers verbunden ist, wobei der obere Wasserkasten durch eine öffnungen aufweisende Trennwand in eine Ober- und Unterkammer unterteilt ist, die Wasservorlaufleitung an die Unterkammer des oberen Wasserkastens angeschlossen ist und die Oberkammer mittels einer Nebenstromleitung mit der Rücklaufleitung vom unteren Wasserkasten bzw. mit der Saugseite der Pumpe in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Querschnitt der Nebenstromleitung größer ist als der freie Querschnitt der Verbindungsöffnung in der Trennwand zwischen den beiden Kammern des oberen Wasserkastens, und daß der freie Querschnitt der Verbindungsöffnung so bemessen ist, daß deren Strömungswiderstand wesentlich größer ist als der Strömungswiderstand des Kühlers selbst. PATENT CLAIMS: 1. Device for venting the cooling water circuits of internal combustion engines, especially for motor vehicles, in which the engine is connected to the upper water tank of a radiator by means of a water supply line and - with the interposition of a pump - by means of a return line to the lower water tank of this cooler, the The upper water tank is divided into an upper and lower chamber by a partition with openings, the water supply line is connected to the lower chamber of the upper water tank and the upper chamber is connected to the return line from the lower water tank or to the suction side of the pump by means of a bypass line characterized in that the free cross section of the bypass line is greater than the free cross section of the connection opening in the partition between the two chambers of the upper water tank, and that the free cross section of the connection opening is dimensioned so that de Ren flow resistance is much greater than the flow resistance of the cooler itself. 2. Vorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand nach oben gewölbt ausgebildet ist und die öffhung der Trennwand sich an der höchsten Stelle dieser Trennwand befindet. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand ganz oder im wesentlichen flach gestaltet und geneigt im oberen Wasserkasten eingebaut ist, und daß die Öffnung auch in diesem Fall sich an der höchsten Stelle der Trennwand befindet. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkammer des oberen Wasserkastens in an sich bekannter Weise, an der zum Motor gerichteten Rückwand des Kühlers -über die Unterkammer übersteht, und daß die Nebenstromleitung an die über die Unterkammer überstehende Bodenfläche der Oberkammer angeschlossen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 1782 058, 2 343 145.2. Device according to spoke 1, characterized in that the partition is curved upwards and the opening of the partition is located at the highest point of this partition. 3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the partition is designed entirely or substantially flat and inclined in the upper water tank, and that the opening is also in this case at the highest point of the partition. 4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the upper chamber of the upper water tank protrudes in a known manner, on the rear wall of the radiator facing the engine -over the lower chamber, and that the bypass line to the floor surface protruding over the lower chamber the upper chamber is connected. References considered: U.S. Patents Nos. 1782 058, 2,343,145.
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