DE2840813B1 - Kuehler mit vertikalen Kuehlrohren und einer Entlueftungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühler mit vertikalen Kühlrohren und einer Einrichtung zur Entlüftung des Kühlwasserkreislaufs einer Brennkraftmaschine von der im Oberbegriff des Anspruchs umschriebenen Art.

Derartige Kühler sind beispielsweise in der US-PS 23 43 145 und der DE-AS 19 56 589 geoffenbart. Diese bekannten Anordnungen weisen im oberen Wasserkasten eine waagrecht verlaufende Trennwand auf, welche diesen Wasserkasten in eine untere Wassersammelkammer und eine darüberliegende Luftabscheidekammer unterteilen, wobei beide Kammern durch eine oder mehrere Öffnungen in der Trennwand miteinander verbunden sind. Durch diese Ausgestaltung des oberen Wasserkastens kann dieser unter Verzicht auf einen

ίο zusätzlichen Ausgleichsbehälter für die Abscheidung der Gas- bzw. Luftteilchen aus dem Kühlwasser herangezogen werden. Hinsichtlich der Funktion wurden bei solchen Entlüftungsvorrichtungen zufriedenstellende Ergebnisse festgestellt, d. h. die im

is Kühlwasserkreislauf enthaltene Luft wurde in einer für die Praxis abnehmbaren Zeit abgeschieden. Dagegen ist eine rationelle Fertigung des oberen Wasserkastens, beispielsweise aus Kunststoff im Spritzverfahren, nicht möglich, da sich ein solcher Wasserkasten aus mehreren Teilen zusammensetzt und somit nicht in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden kann.

Der US-PS 31 32 690 ist ein Kühler entnehmbar, in dessen oberen Wasserkasten ebenfalls eine Entlüftungseinrichtung vorgesehen ist. Diese besteht aus zwei horizontal sowie in der Höhe zueinander versetzt angeordneten Prall- oder Stauplatten, die im oberen Wasserkasten zwei übereinanderliegende Kammern bilden. Diese beiden Platten sind an jeweils drei Seitenwänden des Wasserkastens angeschweißt bzw. angelötet und überlappen sich an den einander zugeordneten Enden um einen kleinen Betrag, wodurch ein die beiden Kammern verbindender Spalt entsteht. Der obere Wasserkasten dieser bekannten Kühleranordnung ist ebenfalls nur relativ aufwendig herstellbar.

Schließlich kennt man aus der GB-PS 4 34 907 einen Kühler, in dessen oberem Sammelkasten eine geschlossene Verteilkammer angeordnet ist, in welche das von der Brennkraftmaschine kommende Kühlwasser strömt. Die Verteilkammer steht außerdem über düsenartige Auslaßöffnungen mit den Kühlrohren in Verbindung, wodurch im Betrieb ein kleiner Überdruck in der Verteilkammer entsteht. Die vorerwähnte Druckschrift enthält jedoch keinen Hinweis auf eine Entlüftungseinrichtung im oberen Sammelkasten. Eine im Querschnitt etwa in einer Diagonalen des Sammelkastens verlaufende Wand der Verteilkammer hat lediglich die Funktion einer Begrenzungswand, die außerhalb der Rohrreihen in die Bodenwand der Verteilkammer übergeht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer

so Vorrichtung zur Entlüftung des Kühlwasserkreislaufs für den oberen Wasserkasten eine solche Ausgestaltung anzugeben, daß einerseits eine wirtschaftliche Herstellung desselben nach modernen Fertigungsverfahren, vorzugsweise im Kunststoffspritzverfahren gewährleistet ist, andererseits das Kühlwasser in einer kürzestmöglichen Zeit entlüftet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß bei der Herstellung des oberen Wasserkastens auch gleich die Trennwand angespritzt werden kann, so daß der Wasserkasten zusammen mit allen für die Luftabscheidung erforderlichen und gegebenenfalls noch weiteren Teilen, wie beispielsweise Anschlußstutzen, Füllstutzen usw., in einem einzigen Arbeitsgang gefertigt werden kann, wodurch wiederum die Voraussetzungen für eine kostengünstige Herstellung des oberen Wasserkastens in großen Serien geschaffen sind. In funktioneller

ORIGINAL INSPECTED

Hinsicht werden durch die Erfindung zwei Kammern geschaffen, die einen relativ langen Strömungsweg für das Kühlwasser im oberen Wasserkasten ergeben, wodurch eine rasche Abscheidung der Luft aus dem gesamten Wasserkreislauf begünstigt wird. Versuche haben ergeben, daß der Kühlwasserkreislauf mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Entlüftungsvorrichtung innerhalb einer überraschend kurzen Zeit entlüftet war.

Aus der DE-OS 25 02 291 ist zwar ein Wasserkühler bekannt, bei dem in einem Wasserkasten eine in dessen Längsrichtung sowie von der Deckwand gegen den Rohrboden verlaufende Trennwand vorgesehen ist, wodurch in dem Wasserkasten zwei Kammern gebildet werden. Diese Wand hat lediglich eine Trennfunktion, da es sich bei der bekannten Anordnung um einen Zweiflußkühler handelt Eine Verbindungsöffnung ist in dieser Trennwand nicht vorgesehen.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in welcher ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes erläutert ist. Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellungsweise die Vorderansicht eines Kühlers mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten oberen Wasserkasten,

Fig.2 den oberen Wasserkasten dieses Kühlers in Draufsicht sowie teilweise im Schnitt,

F i g. 3 u. 4 Schnitte durch den oberen Wasserkasten entlang der Linie IH-III bzw. IV-IV in F i g. 1.

Von einem an sich bekannten und daher nicht weiter gezeigten Kühlwasserkreislauf für eine Brennkraftmaschine ist in F i g. 1 der Zeichnung lediglich der Kühler veranschaulicht Dieser weist ein nur vereinfacht dargestelltes, außen von Luft beaufschlagtes Kühlnetz 1 auf, das aus senkrecht verlaufenden Kühlrohren 2 und fest mit diesen verbundenen Rippen oder Lamellen 3 in bekannter Weise aufgebaut ist. Die Enden der Rohre 2 sind in je einem Rohrboden 3 bzw. 5 fest angeordnet, und mit jedem Rohrboden wiederum ist ein Wasserkasten 6 bzw. 7 fest sowie flüssigkeitsdicht verbunden. Der obere bzw. untere Wasserkasten 6 bzw. 7 steht — wie an sich bekannt — über eine Wasservorlauf- bzw. -rücklaufleitung mit der Brennkraftmaschine in Verbindung, wobei üblicherweise im Rücklaufteil des Kühlwasserkreislaufs eine Umwälzpumpe angeordnet ist

Der obere Wasserkasten 6 ist so ausgestaltet, daß in ihm die im Kühlwasser enthaltenen Gase abgeschieden werden können. Hierzu weist dieser Wasserkasten erfindungsgemäß zwei Kammern 8 und 9 auf, die durch eine gemeinsame, in Längsrichtung des Wasserkastens verlaufende Trennwand 10 abgeteilt sind. Diese Trennwand schließt an der Deckwand 11 des oberen Wasserkastens 6 dicht ab und verläuft mit ihrer Unterkante 12 unmittelbar über dem Rohrboden 4. Im einen Endbereich des Wasserkastens 6 ist in der Trennwand 10 eine öffnung 13 vorgesehen, durch welche die beiden Kammern 8 und 9 miteinander in Verbindung stehen. Die Verbindungsöffnung 13 geht von dem dem Rohrboden 4 benachbarten Bereich der Trennwand 10 aus, so daß auch bei relativ niederem Wasserstand im oberen Wasserkasten 6 Wasser von der Kammer 8 in die Kammer 9 gelangen kann. Im Bereich der Verbindungsöffnung 13 ist die Unterkante der Trennwand 10 mit 14 bezeichnet.

Wie aus der Zeichnung weiter ersichtlich, ist an der Längsseitenwand 15 der Kammer 8 ein Zulaufstutzen 16 angeordnet, welcher mit der nicht dargestellten Wasservorlaufleitung in Verbindung steht. Der Stutzen 16 wiederum liegt in dem der Verbindungsöffnung 13 der Trennwand 10 entgegengesetzten Bereich des Wasserkastens 6, und der Strömungsweg zwischen Stutzen und Verbindungsöffnung in der Kammer 8 kann als Vorberuhigungsstrecke für das Kühlwasser angesehen werden. Zu diesem Zweck ist die Kammer 8 so ausgebildet, daß ihre Höhe in Strömungsrichtung zunimmt Durch diese Maßnahme wird die Luftabscheidung vorteilhaft beeinflußt Der Verlauf der oberen Begrenzungswand der Kammer 8 ist in F i g. 1 durch die Kante 17 veranschaulicht Gemäß der Erfindung ist im Bereich der Verbindungsöffnung 13 an der Trennwand 10 eine von dieser senkrecht abstehende Prallfläche 18 vorgesehen, die ihrerseits mit einer Durchgangsöffnung 19 versehen ist. Diese Prallfläche 18 übt eine Stauwirkung auf das die Kammer 8 durchströmende Wasser aus, wodurch die Aufnahme von Luft durch das Wasser verringert wird. Stromauf der Prallfläche 18 kann in der Trennwand 10 zusätzlich eine Verbindungsöffnung vorgesehen sein, durch welche ein Teil des gestauten Wassers unmittelbar unter der Deckwand 11 in die Kammer 9 überströmen kann. Dadurch wird ebenfalls die Luftabscheidung verbessert

Der Zeichnung ist weiter entnehmbar, daß die Höhe der Kammer 9 gleich der größten Höhe der Kammer 8 ist Dadurch steht dem Wasser in der Kammer 9 ein relativ großes Raumvolumen zur Verfügung, so daß sich hier aus einem entsprechend großen Teil des Kühlwassers die Luft abscheiden kann, wodurch der Kühlwasserkreislauf innerhalb relativ kurzer Zeit frei von Luft ist.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Kammer 8 in der Nähe des Stutzens 16 durch eine Querwand 20 begrenzt. Dadurch verlängert sich die Kammer 9 um den zusätzlichen Raum 21. Zum Füllen des Kühlwasserkreislaufs ist in der Deckwand 11 ein Stutzen 22 angeordnet, welcher in die Kammer 9 mündet und mit einem Ventildeckel 23 verschlossen ist. Die Lage der Trennwand 10 geht aus Fig.3 und 4 hervor, und zwar liegt die Trennwand in einer Ebene, weiche zwischen den durch strichpunktierte Linien angedeuteten Rohrreihen 2 verläuft. Durch die senkrechte Anordnung der Trennwand 10 kann der Wasserkasten 6 mit der Trennwand in einfacher Weise aus Kunststoff in einem Arbeitsgang gespritzt werden.

Das Füllen des Kühlwasserkreislaufs geht infolge der erfindungsgemäßen Anordnung und Ausgestaltung der Trennwand 10 in relativ kurzer Zeit vonstatten. Im Betrieb gelangt das Wasser durch den Stutzen 16 zunächst in die Kammer 8, wobei das Wasser in der Anfangsphase noch mit Luft vermischt ist Aus der Kammer 8 fließt ein Teil des Wassers unmittelbar durch die in diese Kammer mündenden Rohre 2 zum unteren Wasserkasten, während der andere Teil des Wassers durch die Verbindungsöffnung 13 in die bezüglich der Kammer 8 nachgeschaltete Kammer 9 überströmt In dieser Kammer findet eine Verzögerung und Beruhigung des durchströmenden Wassers statt so daß sich in diesem Raum die Luft abscheiden und durch den Stutzen 22 entweichen kann. Da in der Kammer 9 ein relativ großes Raumvolumen zur Verfügung steht, ist die Luft innerhalb kurzer Zeit aus dem Wasserkreislauf abgeschieden.

Der Querschnitt der Verbindungsöffnung 13 kann eine von der Darstellung abweichende Form haben. So kann diese Verbindungsöffnung 13 beispielsweise die Form eines Rechtecks haben, welches sich von der Unterkante 12 der Trennwand 10 bis zur Deckwand 11

des Wasserkastens 6 oder lediglich im unteren Bereich dieser Trennwand erstreckt. Diese beiden Möglichkeiten sind in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien 24 bzw. 25 angedeutet. Die Trennwand 10 kann je nach Lage des Stutzens 16 bis zur schmalen Außenwand 26 des Wasserkastens 6 durchgezogen sein, so daß in diesem Falle die Querwand 20 entfällt und die Kammer 8 von der einen Schmalseite des Wasserkastens bis zur anderen durchgehend verläuft. Schließlich kann der Füllstutzen 22 so angeordnet sein, daß er in die Kammer 8 oder in beide Kammern 8 und 9 mündet. Bei mehr als zwei, beispielsweise drei Rohrreihen können im oberen Wasserkasten entsprechend mehr, in diesem Falle 2 Trennwände vorgesehen sein, wobei die Verbindungsöffnungen in den Trennwänden so angeordnet sind, daß die durch sie gebildeten Kammern strömungstechnisch ebenfalls hintereinander liegen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist außerdem nicht auf Wärmeaustauscher mit den Wärmeaustauschmedien Luft und Wasser beschränkt, sondern sie kann allgemein bei solchen Wärmeaustauschern zur Anwendung kommen, bei denen das Problem der Abscheidung von Gasen aus einem im Wärmeaustauscher geführten flüssigen Medium besteht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Kühler mit vertikalen Kühlrohren und einer Einrichtung zur Entlüftung des Kühlwasserkreislaufs einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die mittels Wasservorlaufleitung mit dem oberen Wasserkasten des Kühlers und mittels einer Rücklaufleitung mit dem unteren Wasserkasten dieses Kühlers verbunden ist, wobei im oberen Wasserkasten eine Trennwand mit einer Verbindungsöffnung zur Bildung von Kammern vorgesehen ist, die sowohl mit der Wasservorlaufleitung als auch mit den Kühlrohren in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (10) in Längsrichtung des Wasserkastens (6) zwischen dessen Längsseitenwänden sowie von dessen Deckwand (11) gegen den zugeordneten Rohrboden (4) und in dessen Bereich zwischen den Rohrreihen (2) verläuft.

2. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnung (13) näher zum Rohrboden (4) liegt als gegen die Deckwand (11) des Wasserkastens (6).

3. Kühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (10) senkrecht oder nahezu senkrecht verläuft und die Verbindungsöffnung (13) von dem dem Rohrboden (4) benachbarten Bereich der Trennwand ausgeht.

4. Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnung (13) in einem Bereich der Trennwand (10) angeordnet ist, welcher von der Anschlußstelle der Wasservorlaufleitung am Wasserkasten (6) am weitesten entfernt liegt, so daß die Kammern (8 und 9) strömungstechnisch hintereinander geschaltet sind.

5. Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Verbindungsöffnung (i3) an der Trennwand (10) eine von dieser abstehende Prallfläche (18) angeordnet ist.

G. Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Wasservorlaufleitung unmittelbar verbundene Kammer (8) eine in Strömungsrichtung zunehmende Höhe hat.

7. Kühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Höhe der mit der Wasservorlaufleitung unmittelbar verbundenen Kammer (8) gleich der Höhe der nachgeschalteten Kammer (9) ist.

8. Kühler nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschaltete Kammer (9) durch einen Raum (21) verlängert ist, der in der Ebene der stromauf angeordneten, mit der Wasservorlaufleitung unmittelbar verbundenen Kammer (8) liegt.

9. Kühler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in eine der beiden Kammern (8 und 9) oder in beide ein Füllstutzen (16) mündet.