DE2821994B2

DE2821994B2 - Querstromkühler

Info

Publication number: DE2821994B2
Application number: DE2821994A
Authority: DE
Inventors: Alex Shu-Ki Crescent Mississauga Ontario Cheong (Kanada)
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1977-06-16
Filing date: 1978-05-19
Publication date: 1980-12-04
Also published as: IT7823217A0; IT1094994B; US4098328A; BR7803795A; CA1092596A; DE2821994A1; DE2821994C3

Description

Die Erfindung betrifft einen Querstromkühler mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Querstromkühler solcher Bauart sind bekannt (ATZ 73 (1971), 8, Seiten 293-297). Die Trennwand unterteilt dort den Auslaßwasserkasten in eine Auffangkammer in der die Kühlflüssigkeit aus den Rohren nach unten strömt, wobei in Strömungsrichtung der Strömungsquerschnitt größer wird, und in eine Luftabscheidekammer im Nebenstrom, wobei in der Trennwand Öffnungen zum Übertritt von abgeschiedenen Gasblasen vorgesehen sind. Die Luftabscheidekammer dient auch als Ausgleichsraum und ist am oberen Ende mit dem Einfüllstutzen und am unteren Ende mit der Abflußöffnung versehen.

Auch ist es bekannt (US-PS 39 89 103) den Auslaßwasserkasten eines Querstromkühlers durch eine Trennwand vollständig so abzuteilen, daß die aus einem unteren Rohrbündel austretende Kühlflüssigkeit gezwungen wird in das obere Rohrbündel zurückzuströmen. Dabei ist die Trennwand nach oben zu vom Rohrbündel schräg fortgeneigt und ist am oberen Ende der Kammer eine Entgasungsöffnung angeordnet

ferner ist es bekannt, in einen Wasserkasten eines Querstromkühlers eine Hochgeschwindigkeitskammer und eine damit verbundene Vorratskammer niedriger Geschwindigkeit anzuordnen. In der Vorratskammer sammeln sich der Kühlflüssigkeitsvorrat und die Luftoder Gaseinschlüsse, die über einen Füllverschluß und/oder ein Überdruckventil entlüftet werden. Ein solcher Kühler weist jedoch eine verhältnismäßig komplizierte Bauweise auf und erfordert Steigleitungen, Schwimmerventile und/oder Venturidüsen zum Betrieb der Entgasungseinrichtung.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe

zugrunde einen Querstromkühler so auszubilden, daß er eine sehr einfache Bauweise aufweist und eine wirksame Entgasung der Kühlflüssigkeit vermittelt
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Durch den sich in der Auffangkammer und in der Vorratskammer in Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit stetig vergrößernden Strömungsquerschnitt verlangsamt sich die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit Während in der Auffangkammer die Kühlflüssigkeit nach oben in einem turbulenten Zustand und mit einer höheren Geschwindigkeit strömt, die das Abscheiden der leichteren Gasblasen aus der Flüssigkeit begünstigt, strömt in der sich anschließenden Vorratskammer die Flüssigkeit nach unten mit einer niedrigeren Geschwindigkeit und in einem weitgehend entgasten, beruhigten Zustand.

Bei dem erfindungsgemäßen Querstromkühler sind

keine Steigrohre oder Nebenstromleitungen erforderlich, der Kühler ist in einfacher Weise zu füllen bzw. nachzufüllen. Außerdem weist der Kühler eine besonders einfache Bauweise auf und zeichnet sich durch Zuverlässigkeit im Betrieb aus.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist in Anspruch 2 gekennzeichnet Damit wird erreicht, daß die Kühlflüssigkeit und die Gasblase oberhalb der Trennwand in Richtung zur Vorrätskammer zu umgelenkt werden.
Auch die Merkmale des Anspruchs 3 zielen auf eine vorteilhafte Weiterbildung ab, die darin besteht daß die abgeschiedenen Gasblasen durch die Entlüftungsöffnungen in der Verlängerung des Einfüllstutzens austreten können ohne die Gefahr, daß die Gasblasen sich wieder mit der Kühlflüssigkeit vereinigen. Ferner wird durch das sich in der Verlängerung ansammelnde Gas ein Einsaugen von Flüssigkeit in die Verlängerung vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines Querstromkühlers,

Fig.2 einen senkrechten Teilschnitt durch den Auslaßwasserkasten und
F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie HI-III der F i g. 2.

F i g. 1 zeigt einen Querstromkühler 12 fftr die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einem senkten Einlaßwasserkasten 11, der am oberen Ende den Einlaß 12 für die Kühlflüssigkeit aufweist und mit einem senkrechten Auslaßwasserkasten 13, an dessem unteren Ende eine Abflußöffnung 14 angeordnet ist Die Wasserkästen U und 13 sind durch ein Rohrbündel 15 miteinander verbunden, das aus Kühlrohren 16 und Kühlrippen 17 besteht, die die Kühlrohre 16 miteinander verbinden und die Wärmeübertragung von der durch die Kühlrohre 16 strömenden Kühlflüssigkeit zu der die Kühllamellen passierenden Luftströmung verbessern.

Gemäß den Fi g. 2 und 3 ist der Auslaßwasserkasten 13 gegenüber dem Einiaßwasserkasten 11 vergrößert ausgebildet und im Inneren mit einer im wesentlichen vertikalen Trennwand 18 versehen, die nach oben geringfügig vom Rohrbündel fortgeneigt ist und die sich vom Behälterboden 19 zur oberen Wand 21 des Kastens erstreckt oder kurz vor dieser endet. Die Trennwand 18 verläuft durchgehend zwischen den Seitenwänden 22

f>5 und ist mit diesen dicht verbunden, so daß sie den Wasserkasten 13 in eine Auffangkammer 23 und eine Vorratskammer 24 unterteilt. Zum Entleeren des System ist mit der Auffangkammer 23 ein Entleerungs-

hahn 25 verbunden und im Behälterboden 19 befindet sich ein zweiter Entleerungshahn 26 im Bereich der Vorratskammer 24. Falls am unteren Ende der Trennwand 18 eine die Kammern 23 und 24 miteinander verbindende öffnung ausgebildet ist, genügt ein einziger Entleerungshahn 25 oder 26. Der Auslaß 14 ist derart am Behälter 13 angeordnet, daß er mit dem unteren Ende der Vorratskammer 24 in Verbindung steht

Die Trennwand 18 ist von einer Vielzahl von Perforationen oder Übertrittsöffnungen 27 in einem Teilflächenbereich durchsetzt der sich gemäß den Fig.2 und 3 im oberen Abschnitt der Trennwand 18 befindet, um einen Kühlf lüssigkeitsstrom in die Vorratskammer 24 zu ermöglichen. An der oberen Behälterwand 21 und neben dem Rohrbündel 15 ist ein gebogenes Ablenkblech 28 angeordnet das die Kühlflüssigkeit und die Lufteinschlüsse oberhalb der Trennwand 18 oder durch diese hindurch zur Vorratskammer 24 umlenkt. Oberhalb der Vorratskammer 24 befindet sich in der oberen Behälterwand 21 ein Einfüllstutzen 29 mit einer von der Behälterwand 21 nach unten vertaufenden Verlängerung 31. Auf den Einfüllstutzen 29 ist ein Druckverschluß 33 aufgesetzt, der ein nicht gezeigtes Auslaßventil enthält, das ein Entlüften der Luft- oder Gaseinschlüsse gestattet Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels sind in der Verlängerung 31 eine oder mehrere Entlüftungsöffnungen 32 ausgebildet, über die die Luft- oder Gaseinschlüsse in den Einfüllstutzen 29 überströmen können. In der Rückwand 22 ist ferner eine öffnung 34 angeordnet die die Auffangkammer 23 mit einem Entlüftungsanschluß für den Motor verbindet der beispielsweise am nicht gezeigten Thermostatgehäuse liegt

Das Kühlsystem wird über den Einfüllstutzen 29 und nicht — wie üblich — über eine Nebenstromleitung gefüllt; eine solche ist bei dem gezeigten Kühlsystem nicht erforderlich. Das Kühlmittel gelangt zunächst in die Vorratskammer 24 und strömt über die Abflußöffnung 14 in den Kühlmantel der Brennkraftmaschine. Da die Entlüftungsöffnung 34 über dem Flüssigkeitsspiegel liegt, bevor der Motor gefüllt ist und mit dem Motor-Entlüftungsanschluß in Verbindung steht sorgt die Entlüftungsötfnung 34 für eine ordnungsgemäße Entlüftung des Motors und des Kühlers während des Füllvorganges. Wenn sich die Vorratskammer 24 füllt, strömt das Kühlmittel über die öffnungen 27, woraufhin sich die Auffangkammer 23, die Kühlrohre 16 im Rohrbündel 15 und der Einlaßwasserkasten 11 zu füllen beginnen. Nach Beendigung des Füllvorgangs wird der Druckverschluß 33 auf den Einfallstutzen 29 befestigt Auch bei einem sorgfältigen Füllen sind im Kühlsystem LufteinschlOsse vorhanden, und wenn der Motor anschließend gestartet wird, werden diese Luft- und Gaseinschlüsse über den Einlaßwasserkasten 11 und das Rohrbündel 15 rasch zur Auffangkammer 23 transportiert, wo sich das Kühlmittel im turbulenten Strömungszustand befindet Während das Kühlmittel nach oben fließt, die Übertrittsöffnung 27 in der Trennwand 18 durchsetzt, in die Vorratskammer 24 einströmt und dann nach unten zur Abflußöffnung 14 fließt, steigen die Luftoder Gaseinschlüsse zum oberen Ende der Vorratskammer 24. Diese ist im Querschnitt so bemessen, daß die Geschwindigkeit, mit der die Kühlflüssigkeit in einem beruhigten Zustand nach unten strömt geringer ist, als die Aufstiegsgeschwindigkeit der Gasblasen, so daß die Abscheidung der Luft- oder Gaseinschlüsse von der Kühlflüssigkeit vervollständigt wird. Nachdem die Kühlflüssigkeit im wesentlichen vollständig von den Luft- oder Gaseinschlüssen befreit ist entweicht sie über die Abflußöffnung 14 am unteren Ende der Vorratskammer 24 und wird durch >,e nicht gezeigte Wasserpumpe in den Kühlmantel des Mo: ors gefördert

Wenn das Volumen der Gaseinschlüsse in der Vorratskammer 24 zu groß wird, ermöglicht das Auslaßventil in dem Druckverschluß 33 eine Entlüftung der Gi-'e nach außen. Leckstellen im Kühlsystem können dazu führen, daß Gase in den Kühlmantel des Motors eindringen, und diese Gase werden durch die Kühlflüssigkeit zum Kühler transportiert wo sie ebenfalls abgeschieden werden. Ferner können vom Motor-Entlüftungsanschluß Gase über die Entlüftungsöffnung 34 zur Auffangkammer 23 entweichen. Wenn der Motor abgeschaltet wird oder mit sehr geringen Drehzahlen umläuft liegt die Entlüftungsöffnung 34 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in der Auffangkammer 23, so daß nach dem Abschalten eine Flüssigkeitssperre entsteht durch die verhindert wird, daß Luft zum Motor und zum Rohrbündel 15 zurückströmt wenn sich der Kühlmittelstand im Kühlsystem ausgleicht

Zum Entleeren des Kühlsystems werden die beiden Entleerungshähne 25 und 26 geöffnet und der Druckverschluß 33 wird entfernt Es ist kein Hebe- oder Steigrohr vorhanden, noch ist eine Nebenstrom- oder Überbrückungsleitung erforderlich.

Die Trennwand 18 ist im wesentlichen senkrecht ausgerichtet, die genaue Form und Lage der Zwischenwand 18 und der Perforationen 27 ist jedoch variabel und wird in Abhängigkeit von dem Kühlmitteldurchsatz des Kühlen festgelegt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Querstromkühler, insbesondere für die Rückkühlung der Kühlflüssigkeit von Brennkraftmaschinen, mit seitlich angeordneten Wasserkästen, von denen der Auslaßwasserkasten durch eine mit Obertrittsöffnungen versehene Trennwand in eine Auffang- und eine mit der Abflußöffnung versehene Verratskammer unterteilt ist, wobei die Trennwand zur Vergrößerung des Durchströmquerschnitts in Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit schräg geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der vom Boden (19) ausgehenden Trennwand (18) die gesamte Strömung in der Auffangkammer (23) nach oben, in eine die Ausscheidung von Gasblasen begünstigende Richtung geführt ist und in der Vorratskammer (24) mit langsamerer Geschwindigkeit nach unten gerichtet ist

2. Querstromkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende der Auffangkammer {{23) ein gebogenes Ablenkblech (28) angeordnet ist

3. Querstromkühler nach Anspruch 1 oder 2 mit einem in die Vorratskammer mündenden, mit wenigstens einer Entlüftungsöffnung versehenen Einfüllstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfüllstutzen (29) mit einer in die Kühlflüssigkeit eintauchenden Verlängerung (31) versehen ist und in der Verlängerung oberhalb der Kühlflüssigkeit mehrere Entlüftungsöffnungen (32) angeordnet sind.