DE1576696C3 - Vorrichtung zum Verhindern von Flüssigkeitsströmungen in einem abgesperrten Leitungszweig - Google Patents

Description

Bereich des Rückkühlers und der Rücklaufleitung unterbunden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Ventilgehäuse einschließlich der Zuführung und einem zur Kühlerrücklaufleitung führenden Leitungsstutzen als in einen bestehenden Kühlmittelkreislauf einbaufähige Einheit ausgebildet. Diese ist nachträglich in vorhandene Kühlmittelkreise einbaubar, so daß auch bereits bei vorhandenen Systemen ein Wärmeaustausch innerhalb der Kühlerrücklaufleitung unterbunden werden kann.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung wiedergegeben, die an Hand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 die Gesamtanordnung eines Kühlmittelkreises einer Brennkraftmaschine,

F i g. 2 eine Ausführungsform des Ventils,

F i g. 3 und 4 auswechselbare Ausführungsformen des Ventils und F i g. 5 eine weitere Ausführungsform des Ventils.

In F i g. 1 ist der Aufbau eines Kühlkreises einer Brennkraftmaschine dargestellt. Von einer Brennkraftmaschine 10 führt eine Leitung 11 zu einem Thermostatventil 12, von dem in bekannter Weise eine Kurz-Schlußleitung 13 abzweigt, während eine weitere Leitung 14 in den oberen Sammler eines Rückkühlers 15 mündet. Unter Einschluß eines Ventils 20,30,40 ist eine Leitung 16 an den unteren Kühlersammler angeschlossen und führt zu einem offenen T-Stück 17, in dem die Leitungen 13 und 16 zusammenlaufen und an das eine zur Umwälzpumpe 19 führende Leitung 18 angeschlossen ist. Die Umwälzpumpe 19 befindet sich unmittelbar vor oder bereits innerhalb der Brennkraftmaschine 10. Das Thermostatventil 12 ist in an sich bekannter Weise ausgebildet, hat jedoch vorzugsweise im Ventilteller keine Sicherheitsöffnung, die eine ständige, wenn auch sehr geringe Beaufschlagung des Kühlers 15 mit Kühlflüssigkeit sicherstellt. Derartige Öffnungen wirken einer schnellen, wirkungsvollen Erwärmung des Kühlwassers entgegen und sind als Einfrierschutz für den Rückkühler überflüssig, da bereits aus Sicherheitsgründen nur noch aufbereitete Kühlwasser verwendet werden, die ohnehin nicht gefrieren.

Das keinerlei von außen wirkende Steuereinrichtungen aufweisende Ventil besteht aus einem Gehäuse 20, das unmittelbar an den unteren Kühlersammler angeschlossen ist. Am Übergang zum Gehäuse 20 befindet sich eine Öffnung 21 zu der konzentrisch ein Sitz 23 vorgesehen ist, gegen den sich ein schwimmfähiger Körper 22 mit der Dichtkante 24 legt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel besteht der schwimmfähige Körper aus Glas und ist hohl ausgebildet und weist die Form einer flachen Halbkugel auf, die am freien Rand der flachen Schnittfläche einen ringförmigen Ansatz mit der Dichtkante 24 trägt. Die Seitenwandungen 25 des Gehäuses sind so ausgebildet, daß sie dem Körper 22 eine gewisse Führung verleihen, wenn sich dieser unter einem innerhalb des Rückkühlers 15 herrschenden Überdruck nach unten bewegt und den Durchtrittsquerschnitt freigibt, oder bei abgeschalteter Leitung 14 durch das Thermostatventil 12 infolge des Auftriebes gegen den Sitz 23 drückt. Seitlich an das Gehäuse 20 ist die Leitung 16 unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Anschlußstutztens 50 angeschlossen. Der Eintrittsquerschnitt 26 zum Stutzen 50 ist so bemessen, daß der schwimmfähige Körper 22 nicht in diesen hineingedrückt werden kann und diesen auch bei starker, turbulenter Strömung nicht verschließt.

Am unteren Ende weist das Ventilgehäuse 20 einen Entleerungshahn 51 auf, der auch an einem Deckel 52 angebracht sein kann, der auf das Gehäuse 20 aufgeschraubt oder in sonstiger Weise mit diesem verbunden ist. Durch den Deckel 52 wird der Einbau des Körpers 22 erleichtert. Ein sich in dem Raum 54 sammelnder Sumpf kann durch den Hahn 51 oder durch Abschrauben des Deckels 52 entfernt werden.

In F i g. 3 ist das Ventil als austauschbare Einheit ausgelegt, die in bestehende Anlagen eingebaut werden kann. Über eine Zuleitung 31 steht das Gehäuse 30 mit dem Kühler in Verbindung. Der schwimmfähige Körper 32 ist als Kugelausschnitt ausgebildet, dessen Kegelmantel 34 als Ventilkegel gegen einen Sitz 33 drückt, der am Übergang der Zuführung 31 zum Gehäuse 30 ausgebildet ist. Eine Kegelspitze 35 ragt in die Leitung 31 hinein und verleiht dem Körper 32 eine Führung innerhalb des Gehäuses 30, die durch eine Warze 36 am gegenüberliegenden Ende unterstützt wird.

In F i g. 4 ist eine besonders flache Ausführung einer nachträglich einbaufähigen Einheit wiedergegeben. Diese entspricht dem Grundprinzip gemäß F i g. 2, wobei der schwimmfähige Körper 22 sehr flach ausgebildet ist. Das Gehäuse 28 weist einen kreiszylindrischen Querschnitt auf, dessen Mantelflächen 29 dem Körper 22 die Führung verleihen. Der Stutzen 50 ist vorzugsweise etwas nach unten versetzt.

In F i g. 5 ist ein flaches Gehäuse 40 dargestellt, das bei 41 in eine entsprechende Öffnung des unteren Kühlersammlers eingeschweißt sein kann oder gemäß F i g. 3 und 4 lösbar mit dem Sammler verbunden ist. Der schwimmfähige Körper 42 ist dabei so gestaltet, daß er innerhalb der Zuleitung 41 geführt ist, jedoch gleichzeitig über eine Prallfläche 45 ein schnelles Öffnen gestattet. Die Dichtungsflächen 43, 44 sind so gestaltet, daß sie dem Flüssigkeitsstrom nur einen geringen Widerstand entgegensetzen, wenn der Kühler 15 durchströmt wird.

Die Gestaltung des schwimmfähigen Körpers kann auch anders als in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgen. Beispielsweise kann der Körper als Hohlkugel aus Glas oder einem anderen geeigneten Werkstoff ausgebildet sein, die sich gegen einen konischen, den Übergang der Zuführung zum Gehäuse bildenden Sitz legt.

Neben Glas können auch Vollkugeln aus Leichtkunststoffen Anwendung finden, die einen harten, geschlossenen flüssigkeitsdichten Überzug aufweisen. Glas ist wegen der glatten Oberfläche besonders geeignet, da sich keine Verschmutzungen an den Oberflächen festsetzen können. Polierte Kugeln aus Metall sind ebenfalls einsetzbar.

Wird die Brennkraftmaschine, insbesondere bei Fahrzeugen, in Gebieten niedriger Temperatur betrieben, so ist es bei herkömmlichen Kühlmittelkreisen häufig schwierig, den Motor schnell auf die volle Leistung zu bringen. Bei Stadtlinienomnibussen wird die volle Leistung nur beim Anfahren, d. h. höchstens 10 see benötigt, was dazu führt, daß das Thermostatventil ständig öffnet und schließt. Dieses verkürzt die Lebensdauer des Thermostaten erheblich. Durch die vorliegende Erfindung wird die häufige Betätigung des Thermostaten reduziert. Obgleich beide Organe schaltungsmäßig nicht miteinander in Verbindung stehen, sind ihre Wirkungen aufeinander abgestimmt, was zu einer Leistungssteigerung und Erhöhung der Lebensoauer führt. Die eingangs näher behandelte Thermosy-

phonwirkung ergibt sich ohne weiteres aus dem konstruktiven Höhenunterschied zwischen der Leitung 16, 18, insbesondere dem T-Stück 17 und den oberen Bereichen des Kühlers 15. Berücksichtigt man ferner, daß im Bereich des T-Stückes 17 Temperaturen zwischen 80 und 90⁰C herrschen, während die Temperaturen im oberen Teil des Kühlers 15 minus 20⁰C und mehr betragen können, so wird deutlich, wie stark der Wärmeübergang im Bereich des T-Stückes 17 auf Grund der Thermosyphonwirkung werden kann. Dieser nachteilige Wärmeübergang wird gemäß der Erfindung vermieden.

Obgleich nur einige Ausführungsbeispiele für das Ventil 20,30,40 wiedergegeben wurden, ist dieses nicht auf die angegebenen Ausführungen beschränkt. Insbesondere können alle Ausführungsformen als austauschbare Einheit ausgelegt sein. Eine Anpassung an die jeweiligen baulichen Verhältnisse ist möglich, zumal der schwimmfähige Körper die verschiedensten Gestaltungen zuläßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verhindern von Flüssigkeitsströmungen in einem den Rückkühler aufweisenden und durch ein Thermostatventil in der Kühlervorlaufleitung abgesperrten Leitungszweig eines Kühlmittelkreises für Brennkraftmaschinen, wobei vom Thermostatventil eine Kurzschlußleitung zur die Pumpe enthaltenden Kühlerrücklaufleitung geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zwischen dem Rückkühler (15) und dem Anschluß (17) der Kurzschlußleitung (13) liegenden Abschnitt (16) der Kühlerrücklaufleitung (16,18) ein Ventil (20, 30, 40) angeordnet ist, dessen schwimmfähiger Ventilkörper (22, 32, 42) diesen Leitungsabschnitt (16) verschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführung (21, 31,41) vom Rückkühler (15) bzw. dessen Sammler her in den oberen Bereich des Ventilgehäuses (20, 30, 40) mündet und der Abschnitt (16) der Kühlerrücklaufleitung (16, 18) im unteren Bereich des Ventilgehäuses (20, 30, 40) seitlich an dieses angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführung (21, 31, 41) ein Ventilsitz (23, 33, 43) zugeordnet ist, gegen den sich nach Fortfall eines Überdruckes im Rückkühler (15) der schwimmfähige Körper (22, 32, 42) dichtend legt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der schwimmfähige Körper als Hohlkugel aus Glas oder einem anderen geeigneten Werkstoff ausgebildet ist, die sich gegen einen konischen, den Übergang der Zuführung zum Ventilgehäuse bildenden Sitz legt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Ventilgehäuses (20) konzentrisch zur Zuführung (21) ein schwimmfähiger Körper (22) vorgesehen ist, der im wesentlichen flach-halbkugelförmig ausgebildet ist und am oberen Umfangsrand eine scharfkantige, als Dichtung gegenüber einer Sitzfläche (23) ausgebildete Wulst (24) aufweist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergang zum Ventilgehäuse (30) ein scharfkantiger Sitz (33) ausgebildet ist, gegen den sich ein kugelausschnittförmiger Körper (32) legt, der mit seiner Spitze (35) in die Leitung (31) weist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (23, 33, 43) mit einem die Dichtwirkung erhöhenden Einsatz versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (20, 30, 40) einschließlich der Zuführung (21, 31, 41) und einem zur Kühlerrücklaufleitung (16) führenden Leitungsstutzen (50) als in einen bestehenden Kühlmittelkreislauf einbaufähige Einheit ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (20, 30, 40) einen tiefer als der Leitungsstrang (16) liegenden Entleerungshahn (51) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (20, 30,40) einen von unten aufschraubbaren Deckel (52) mit dem Entleerungshahn (51) aufweist.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verhindern von Flüssigkeitsströmungen in einem den Rückkühler aufweisenden und durch ein Thermostatventil in der Kühlervorlaufleitung abgesperrten Leitungszweig eines Kühlmittelkreises für Brennkraftmaschinen, wobei vom Thermostatventil eine Kurzschlußleitung zu der die Pumpe enthaltenden Kühlerrücklaufleitung geführt ist.

Bei derartigen Kühlmittelkreisen ist in Strömungsrichtung betrachtet das Thermostatventil hinter der Brennkraftmaschine angeordnet, und zwischen dem Thermostatventil und der Pumpe unmittelbar vor bzw. in der Brennkraftmaschine sind keinerlei Ventile vorgesehen. Bei einer anderen Ausführung befindet sich das Thermostatventil unmittelbar vor der Pumpe im zur Brennkraftmaschine zurückführenden Leitungszweig.

Es sind auch Anordnungen bekannt, mittels derer der Rückkühler von einem Teilstrom beaufschlagt wird. Bei diesen Anordnungen besteht jedoch der Nachteil, daß der Rückkühler nicht vollständig abgeschaltet und wirksam stillgesetzt werden kann, was bei Schienen- und Kraftfahrzeugen beim Anfahren und insbesondere in der kalten Jahreszeit bzw. in kalten Klimazonen erforderlich ist. Es hat sich nämlich gezeigt, daß trotz völliger Abschaltung des Rückkühlers ein Wärmeaustausch zwischen dem Kühlerinhalt und der über die Kurzschlußleitung erfolgenden Strömung stattfindet. Dieses Phänomen erklärt sich aus der Tatsache, daß über die Kurzschlußleitung ständig warmes Wasser der Pumpe zugeführt wird, während sich in dem Leitungszweig des Rückkühlers sehr kaltes Wasser befindet. Da die beiden unterschiedlich erwärmten Wassermengen beim Übergang zur Pumpenvorlaufleitung ständig miteinander in Berührung stehen, stellt sich im Rückkühler und im Kühlerrücklauf eine Strömung auf Grund der Thermosyphonwirkung ein. Im unteren Bereich der Kühlerrücklaufleitung sammelt sich kaltes Wasser, das in Richtung Pumpe fließt, während im oberen Bereich der Leitung warmes Wasser aus der Kurzschlußleitung in den Kühler zurückströmt. Dort steigt dieses auf, kühlt sich ab und drückt das kalte Wasser in den über die Kurzschlußleitung stattfindenden Warmwasserumlauf.

Diese sich unter den eingangs angegebenen Bedingungen einstellende sehr nachteilige Wirkung kann durch wärmeisolierende Jalousien oder Abdeckungen des Rückkühlers bis zu einem gewissen Grad herabgesetzt werden. Andererseits sind Gefrierschutzmittel für das Kühlwasser bekannt, die dieses bis zu minus 5O⁰C in flüssigem Zustand halten.

Durch die vorliegende Erfindung soll hiernach die Aufgabe gelöst werden, ohne Zuhilfenahme konstruktiv aufwendiger bzw. zusätzlicher Steuerorgane zur Verhinderung des Kältezutrittes zum Rückkühler eine völlige Abschaltung des Kühlers zu erreichen.

Dieses wird bei der eingangs näher erläuterten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in dem zwischen dem Rückkühler und dem Anschluß der Kurzschlußleitung liegenden Abschnitt der Kühlerrücklaufleitung ein Ventil angeordnet ist, dessen schwimmfähiger Ventilkörper diesen Leitungsabschnitt verschließt.

Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß ohne Zuhilfenahme von aufwendigen Zusatzeinrichtungen mit Organen und Leitungen zum Steuern von außen der Rückkühler von der Rücklaufleitung, insbesondere der Kurzschlußleitung, vollständig getrennt ist. Ein Austausch von warmem und kaltem Kühlmittel ist damit im