DE3002578A1

DE3002578A1 - Einrichtung zum entlueften und entgasen eines fluessigkeitskreislaufes

Info

Publication number: DE3002578A1
Application number: DE19803002578
Authority: DE
Inventors: Hans 8500 Nürnberg Vogel
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1980-01-25
Publication date: 1981-07-30
Also published as: TR21301A; IT1135157B; RO84550B; IT8119296A0; FR2474329B1; GB2067919A; FR2474329A1; DE3002578C2; SE8100413L; RO84550A; JPS56115814A; CH655249A5; IN152806B; US4352683A; YU326780A; DD157358A1; YU41371B; JPS622135B2; SU999955A3; GB2067919B

Description

fo/kr

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg
Aktiengeeellschaft

Nürnberg, 22. Jan. 1980

Einrichtung zum Entlüften und Entgasen eines Plüssigkeitskreislaufes

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Entlüften und Entgasen eines Plüssigkeitskreislaufes, insbesondere eines Kühlflüssigkeitskreislaufes von Brennkraftmaschinen in dem wenigstens eine Pumpe und ein Ausgleichsbehälter eingeschlossen sind.

Bei Flüssigkeitskreisläufen, insbesondere bei Kühlflüssigkeitskreisläufen, besteht immer wieder die große Schwierigkeit, das gesamte System frei von Luft-, Gas- oder Dampfblasen zu halten, die überwiegend durch Wirbelbildung, Dampfbildung oder auch bereits durch Ansaugen von Luft entstehen. Derartige Blasenbildungen beeinträchtigen nicht nur die Kühlung selbst, sie verursachen vor allem Kavitations- und Korrosionsschäden, die zur frühzeitigen Zerstörung des gesamten Flüssigkeitskreislaufes führen können. Man hat daher schon verschiedentlich versucht, diesen Nachteil zu beheben, die Bemühungen brachten jedoch nur Teilerfolge, indem eine Grobentgasung erreicht wurde.

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Hier setzt h©r@its die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrund© liegt, ©ine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen _B durch di® eine sichere Feinst= entgasung von in ©ineni Kreislauf befindlichen Flüssig= keiten möglich ist,

Mach der Erfindung wird di© Aufgabe dadurch gelöste daß im luffcseitigen Teil öes Ausgleichsbehälter Mittel zur Geschwin· öigkeitsumsetzung bzw« Entspannung der aus dem Flüssigkeitskreislauf ©inströmenden Flüssigkeit vorgesehen sind, und daß diese Mittel eine breite Abströmöffnung aufweisen, welche derart ausgebildet und angeordnet ist, daß- sich selbst kleine Luft= und/oder Gasblasen nach oben in den luftseitigen Teil abscheiden, während zum Ableiten der Flüssigkeit ebenfalls auf breiter Basis bei stark verminderter Geschwindigkeit und Energie eine Anströmwand vorgesehen ist.

Die Erfindung beruht also auf dem Prinzip der Geschwindig= k@itsuras©tzung bei FlUssigkeiten,wobei di® in der Flüssig= k©it befindlichen Schwebeanteile der Luft systematisch abgssondert werden und in der Folge reinere Flüssig=^ keit aus der Einrichtung in den Flüssigkeitskreislauf fließt» Sobald die Flüssigkeit die Einrichtung einige Mal© passiert hat, wird sie praktisch luftfrei sein.

Der Ausgleichsbehälter eignet sich besonders für die Unterbringung einer Entlüftungseinrichtung, weil sich in ihm außer der Flüssigkeit ohnehin ein Teil Luft, der den Ausdehnungsraum füllt, befindet und weil diese Luft unter dem Systemvordruck steht.

Für die Flüssigkeit^ die beispielsweise bei einem Kühlkreislauf für eine Brennkraftmaschine mit hoher Geschwin-

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digkeit und Energie ankommt, sind zunächst Mittel vorgesehen durch die eine Geschwindigkeitsumsetzung bzw. Entspannung vor genommen wird, die, je nach den Verhältnissen, schon eine ca. 7-fache Geschwindigkeitsverminderung bringen kann. Diese Mittel weisen eine breite ^Abströmöffnung auf, durch die die teilentspannte Flüssigkeit unter weiterer Entspannung in einem möglichst breiten Strom in den Ausdehnungsraum übertritt. Hier scheiden sich selbst kleine Luft- oder Dampfblasen ab und steigen nach oben in den luftseitlgen Teil des Ausgleichsbehälters. Die Flüssigkeit hingegen gelangt ohne aufzuschäumen an eine Anströmwand, durch die sie in den flüssigkeitsseitigen Teil des Ausgleichsbehälters abgeführt wird.

Im einzelnen wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Mittel zur Entspannung der Flüssigkeit als ein an beiden Stirnseiten direkt abgeschlossenes, waagrecht angeordnetes Entspannungsrohr ausgebildet sind, und daß durch eine Stirnfläche des Entspannungsrohres eine im Durchmesser wesentlich kleinere, die Flüssigkeit aus dem Kreislauf in das Entspannungsrohr leitende, an ihrer Stirnfläche abgeschlossene Rücklaufleitung eingeführt ist, welche innerhalb des Entspannungsrohres in radialer Richtung verlaufende Umlenkbohrungen aufweist. Die mit hoher Geschwindigkeit und Energie aus der Rücklaufleitung zuströmende Flüssigkeit wird also zunächst durch die Umlenkbohrungen um ca. 90° umgelenkt, bevor sie in den Entspannungsraum eintritt und sich dort bis zu seinem hinteren Ende fortpflanzt.

Die Abströmöffnung ist erfindungsgemäß als seitlich im Entspannungsrohr angeordneter, nahezu über dessen ge-

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samte Länge verlaufender Austrittsschlitz ausgebildet, dessen freier Querschnitt und das Volumen des Entspannungsrohres derart ausgelegt sind, daß der Druck der Flüssigkeit an der Abströmöffnung nahezu dem Druck im Ausgleichsbehälter und damit dem Systemdruck entspricht Wesentlich für die Erfindung ist, daß die genannte Anströmwand je nach der Auslegung des gesamten Systems in einem genau vorauszubestimmenden Abstand vor der Abströraöffnung angeordnet wird und auch bei Niedrigwasserstand noch unter Wasser taucht.

Als weitere Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß an der unteren Seite des Entspannungsrohres ein zur Anströmwand hin schräg nach unten verlaufendes, wehrartiges Führungsteil nicht befestigt ist, und daß zwischen dem Ende des Pührungsteiles und der Anströmwand ein freier Spalt verbleibt, welcher derart ausgelegt ist, daß die Flüssigkeit bei Nenndurchsatz ohne Einmischung von Luft und ohne Stau über dem FUhrungsteil in den flüssigkeitsseitigen Teil des Ausgleichsbehälters abfließt.

Durch das FUhrungsteil wird also ein Teil des über ihm verbleibenden Raumes mit Flüssigkeit ausgefüllt, wodurch ein wehrartiger Abfluß auf breiter Basis erfolgt. Der weitere laminare Abflug an der Anströmwand bis in den wasserseitigen Teil des Ausgleichsbehälters verläuft ohne Aufschäumen, so daß eine wirklich entlüftete bzw. entgaste Flüssigkeit für den weiteren Umlauf zur Verfügung steht. Zu erwähnen ist hier noch, daß durch die Einrichtung ohne weiteres eine etwa 7i2~fache Geschwindigkeitsreduzierung des Kühlmittels (Druckverhältnis etwa 52-fach) eintritt, das eine Einströmung und Vermischung im laminaren Strömungs= bereich, an der Oberfläche des Kühlmittelspiegels ergibt.

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Der Luftabscheidungsgrad der Einrichtung beträgt Je nach den Verhältnissen zwischen 3 und IO %.

Abschließend wäre lediglich noch darauf hinzuweisen, daß die Anströrawand zweckmäßigerweise als Seitenwand für den Ausgleichsbehälter ausgebildet 1st, daß an der tiefsten Stelle des Entspannungsrohres wenigstens eine Entleerbohrung angebracht ist, und daß in bzw. vor der Abflußleitung aus dem Ausgleichsbehälter eine eine Wirbelbildung vermeidende Zunge angebaut wird. Durch letztere kann die erfindungsgemäße Einrichtung auch bei abnehmendem Wasserstand im Ausgleichsbehälter voll genutzt werden, weil ein Ansaugen von Luft unterbleibt.

Einzelheiten der Erfindung können der nachfolgenden Schreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles entnommen werden. Es zeigen:

Pig. I einen Längsschnitt durch einen Ausgleichsbehälter mit der erfindungsgemäßen Einrichtung rein schematisch,

Pig. 2 einen Schnitt II-II durch Fig. 1. In Fig. 1 ist ein mit einem Füllstutzen und Druckregelventil· und einer Abflußleitung 2 versehener Ausgleichsbehälter 3* einer Abflußleitung 2 versehener Ausgleichsbehälter 3, auch Surgetank genannt, eines Kühlflüssigkeitskreislaufes angedeutet, wie er beispieisweise für Brennkraftmaschinen verwendet wird. Der Ausgleichsbehälter 3 ist innen in einem als Ausdehnungsraum dienenden, luftseitigen Teil 3a und einen flüssigkeitsseitigen Teil 3b unterteilt, wobei der Flüssigkeitsstand 4· schwankt.

Aus den Fig. I und 2 läßt sich erkennen, daß im luftseitigen

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Teil 3a ein Entspannungsrohr 5 waagrecht angeordnet ist, x-jelehes an den Stirnseiten 5a dicht abgeschlossen ist und an einer Seite in Höhe seiner Längsmittelachse χ einen nahezu über seine gesamte Länge verlaufenden Austrittsschlitz 6 aufweist. Durch eine Stirnseite 5a des Entspannungsrohres 5 führt eine in ihrem Durchmesser wesentlich kleinere . Zulaufleitung 7, deren Stirnseite 7a innerhalb des Entspannungsrohres 5 fest verschlossen ist und die an ihrem Ende eine Anzahl von radialen Umlenkbohrungen 8 aufweist« Die mit hoher Geschwindigkeit und Energie aus dem Kühlsystem zuströmende Flüssigkeit strömt also in radialer Richtung in das Entspannungsrohr 5 ein»

In einem genau vorzubestimmenden Abstand 9 vor dem Austrittsschlitz 6 ist eine Anströmwand 10 angeordnet, die bis unterhalb des niedrigsten Flüssigkeitsstandes-4 reicht und in vorliegendem Falle durch eine Wand des Ausgleichsbehälters 3 gebildet wird. Der Abstand 9 der Anströmwand 10 vom Austrittsschlitz 6 ist so abgestimmt, daß über die gesamte Länge des Austrittsschlitzes 6 eine nahezu gleichmäßige Abströmung erfolgt.

An der unteren Seite des Entspannungsrohres 5 ist ein zur Anströmwand 10 hin schräg nach unten verlaufendes Führungsteil 11 dicht befestigt. Zwischen dem Ende des Führungsteiles 11 und der Anströmwand 10 verbleibt ein Spalt 12, der so ausgelegt 1st, daß das Führungsteil 11 ein Wehr bildet, über das die Flüssigkeit breitflächig mit stark verminderter Geschwindigkeit und Energie an die Anströnwand 10 gelangt und an dieser ohne aufzuschäumen nach unten abfließt« Etwaige Luft-, Gas- oder Darapfbläschen lösen sich beim Austritt durch den Austrittsschlitz 6 von der Flüssigkeit, steigen nach oben und verbleiben im luftseitigen Teil 3a des Ausgleichsbehälters 3«

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Am tiefsten Punkt des Entspannungsrohres 5 ist eine kleine Entlehrbohrung 13 so vorgesehen, daß aus ihr austretende Flüssigkeit ebenfalls über das Führungsteil 11 abgeleitet wird. Weiter können sich durch das Führungsteil Il am Entspannungsrohr 5 keine Tropfen bilden, die zu einem Aufschäumen führen, denn auch diese werden über die Anströmwand 10 abgeleitet.

Schließlich ist vor der Abflußleitung 2 im Ausgleichsbehälter 3 noch eine Zunge 14 angebracht, durch die bei abnehmendem Flüssigkeitsstand k ein Ansaugen von Luft durch den sich üblicherweise bildenden Wasser Wirbel vermieden wird.

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Claims

fo/kr

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg
Aktiengesellschaft

Nürnberg, 22. Jan. 198O

Patentanspruch

Einrichtung zum Entlüften und Entgasen eines Flüssigkeitskreislaufes, insbesondere eines Kühlflüssigkeitskreislaufas von Brennkraftmaschinen, in dem wenigstens eine Pump© und ein Ausgleichsbehälter eingeschlossen sind^ dadurch gekennzeichnet _s daß im luftseitigen Teil (3a) des Äusglsichsbehälters (3) Mittel (5, 7, 8) zur Geschwindigkeits-Umsetzung bzw» Entspannung der aus dem Flüssigkeitskreislauf einströmenden Flüssigkeit vorgesehen sind* und daß die Mittel (5) eine breite Abströmöffnung (6)' aufweisen, welche derart ausgebildet und angeordnet ist, daß sich selbst kleine Luft= und/oder Gas» glasen nach oben in den luftseitigen Teil (3a) abscheiden,, während zum Ableiten der Flüssigkeit ebenfalls auf breiter Basis bei stark verminderter Geschwindigkeit und Energie sine Anströmwand (10) vorgesehen 1st.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Entspannung der Flüssigkeit als ein an beiden Stirnseiten (5a) dicht abgeschlossenes.

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ORIGINAL

waagrecht angeordnetes Entspannungsrohr (5) ausgebildet sind, und daß durch eine Stirnfläche (5a) des Entspannungsrohres (5) eine im Durchmesser wesentlich kleinere die Flüssigkeit aus dem Kreislauf in das Entspannungsrohr leitende, an ihrer Stirnfläche (7a) abgeschlossene Rücklaufleitung (7) eingeführt ist, welche innerhalb des Entspannungsrohres (5) in radialer Richtung verlaufende Umlenkbohrungen (8) aufweist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung (6) als seitlich im Entspannungsrohr (5) angeordneter, nahezu über dessen gesamte Länge verlaufender Austrittsschlitz ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Querschnitt der Abströmöffnung (6) und das Volumen des Entspannungsrohres (5) derart ausgelegt sind, daß der Druck der Flüssigkeit an der Abströmöffnung (6) nahezu dem Druck im Ausgleichsbehälter (3) bzw. dem Systemvordruck entspricht.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmwand (10) in einem genau vorauszubestimmenden Abstand (9) vor der Abströmöffnung (6) angeordnet 1st und auch b ei einem Niedrigflüssigkeitsstand im Ausgleichsbehälter (3) noch unter Wasser taucht.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der unteren Seite des Entspannungs-

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rohres (5) ©in zur Anströmwand (10) hin schräg nach unten varlaufendes, x-sehrartiges Führungsteil (11) dicht befestigt ist₂ und daß zwischen dem Ende des Führungsteiles (11) und der Anströnwand (10) ein freier Spalt (12) verbleibt,, welcher derart ausgelegt ist _s daß die Flüssigkeit bei Nenndurchsatz ohne Ein« mischung von Luft und ohne Stau über dem Führungsteil (II) in den flüssigkeitsseitigen Teil (3b) des Ausgleichsbehälter (3) abfließt,

7„ Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Anströmwand (10) als Seitenwand für den Äusgleichsbehälter (3) ausgebildet ist*

Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2_S dadurch gekennzeichnet,, daß an der tiefsten Stelle des Entspannungsrohres (5) wenigstens eine .Entleerbohrung (13) vorgesehen ist«

9„ Einrichtung nach Anspruch l_s dadurch gekennzeichnet, daß in bzwc vor der Abflußleitung (2) aus dem Ausgleichsbehälter (3) eine eine Wirbelbildung vermeidende Zunge (Ik) angebracht ist.

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