DE3127986A1 - Gas separator for the liquid of a cooling circuit - Google Patents
Gas separator for the liquid of a cooling circuitInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasabscheider gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf die Verwendung eines derartigen Gasabscheiders.The invention relates to a gas separator according to the preamble of claim 1 and the use of such a gas separator.
Automobi1konstrukteure sind in wachsendem Maße bestrebt, ein Maximum an Leistungsfähigkeit der Motoren zu erzielen, was zu immer höheren Betriebstemperaturen der Motoren führt. Dabei kommt der GasabscheIdung aus der Kühlflüssigkeit eines Motors eine besondere Bedeutung zu: Und zwar führt das Vorhandensein von Luft-oder Gasblasen in der Kühlflüssigkeit, deren Anzahl In dem Maße steigt, wie die KühlfIüssigkeItstemperatur sich dem Siedepunkt nähert, zum Auftreten sogenannter "Heißpunkte" an Stellen, wo sich die Gasblasen ansammeln können, was wiederum die Gefahr einer raschen Beschädigung oder Zer-Störung bestimmter Motorteile auf Grund unzureichender Kühlung mit sich bringt. Es ist daher von größter Bedeutung, die Flüssigkeit eines Kühlkreisi aufes von einem Verbrennungsmotor rasch und vollständig entgasen zu können. Automobile designers are increasingly striving to to achieve maximum engine performance, which leads to ever higher operating temperatures of the engines leads. The gas separation comes from the cooling liquid a motor has a special meaning: namely, the presence of air or gas bubbles in the leads Cooling liquid, the number of which increases as the cooling liquid temperature is the boiling point approaches, to the occurrence of so-called "hot spots" in places where the gas bubbles can collect, what in turn, the risk of rapid damage or destruction of certain engine parts due to insufficient Brings cooling with it. It is therefore of the utmost importance, the liquid of a Kühlkreisi aufes from a To be able to degas the internal combustion engine quickly and completely.
Es ist bekannt, bei einem Wasserbehälter eines Wärmetauschers, welcher Bestandteil eines Kühlkreisi aufes ist, eine Sammelkammer, In welcher die Kühlflüssigkeit zirkuliert, sowie eine ein Ausdehnungsgefäß bildende AusgleIchskammer vorzusehen, wobei diese beiden Kammern durch eine innere Trennwand des Wasserbehälters voneinander getrennt sind und über einen oberen sowie einen unteren Durchgang miteinander in Verbindung stehen. Der mit geeignetem Querschnitt ausgebildete obere Durchgang dient zur Gasabscheidung, während der mit einem wesentlich größeren Durchmesser versehene untere Durchgang in die Ausgleichskammer unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der dort vorhandenen Flüssigkeit mündet.It is known to provide a collecting chamber in which the cooling liquid circulates in a water tank of a heat exchanger, which is part of a cooling circuit, as well as an equalization chamber forming an expansion vessel, these two chambers being separated from one another by an inner partition of the water tank and via a upper and a lower passage are in communication with each other. The upper passage formed with a suitable cross-section is used for gas separation, while the lower passage, which is provided with a significantly larger diameter, opens into the compensation chamber below the liquid level of the liquid present there.
Der Gasabscheidedurchgang bzw. die -öffnung befindet sich generell in der 1ongitudInalen Medianebene des Wasserbehälters, so daß der Flüssigkeitsstrahl und das In die Ausgleichskammer über den oberen Durchgang eintretende Gas dazu neigt, auf die freie FlüssigkeiLsoberfläche der In der Ausgleichskammer befindlichen Flüssigkeit heftig aufzuprallen, mit der Folge, daß sich nicht nur neue Gasblasen In der Flüssigkeit bilden, sondern darüberhlnaus die von dem FlüssigkeitsstrahlThe gas separation passage or opening is located generally in the longitudinal median plane of the Water container, so that the liquid jet and the Entering the equalization chamber via the upper passage Gas tends to hit the free liquid surface the one located in the compensation chamber Violently impacting liquid, with the result that Not only do new gas bubbles form in the liquid, but also those from the liquid jet
mitgerissenen Gasblasen in manchen Fällen in den unteren, die AusgleIchskammer mit der Sammelkammer verblndenen Durchgang und von dort in den Kühlkreislauf zurück gelangen können, wodurch der Wirkungsgrad der Gasabscheidung wesentlich verringert wird.entrained gas bubbles in some cases in the lower, the equalization chamber with the collection chamber blinded passage and from there back into the cooling circuit, which increases the efficiency the gas separation is significantly reduced.
Wenn die Ausgleichskammer einen Flüssigkeitsstandsanzeiger aufweist, kann es vorkommen, daß der aus dem Gasabscheidedurchgang austretende Flüssigkeitsstrahl auf diesen Anzeiger auftrifft und dessen Funktion beeinträchtigt.If the compensation chamber has a liquid level indicator has, it can happen that the liquid jet emerging from the gas separation passage hits this indicator and affects its function.
Die durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöste Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem Wärmetauscher, welcher Bestandteil eines Kühlkreislaufes 1st, einen Gasabscheider vorzusehen, welcher die genannten Mangel des Standes der Technik vermeIdet.The achieved by the features of claim 1 object of the invention is in a Heat exchanger, which is part of a cooling circuit Is to provide a gas separator, which the mentioned deficiencies of the prior art avoids.
Der bei dem erfindungsgemäßen Gasabscheider aus dem oberen Durchgang austretende, von einer Flüssigkeitsemulsion und Gas gebildete Strahl wird durch seine eigene Geschwindigkeit längs der die AusgleichskammerThe in the gas separator according to the invention from the The jet emerging from the upper passage, formed by a liquid emulsion and gas, is passed through its own speed along the equalization chamber
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begrenzenden Wasserbehälterwand entlang gerissen und progressiv über diese Wand verteilt, was eine gute Gas-Flüssigkeits-Trennung vor dem Auftreffen des Strahls auf der freien Oberfläche der In der Ausgleichskammer befindlichen Flüssigkeit gewährleistet. Ferner wird die Gefahr eines Wiedereintritts und einer Erzeugung von Gasblasen im Kühlkreislauf vollständig vermieden. Falls die Ausgleichskammer mit einem Flüssigkeitsstandsanzeiger ausgerüstet ist, werden Funtionsstörungen dieses Anzeigers mit Sicherheit ausgeschlossen. .torn along the bounding water tank wall and progressively distributed over this wall, providing a good gas-liquid separation before the jet hits on the free surface of the In the compensation chamber located liquid guaranteed. Furthermore, the risk of reentry and generation completely avoided from gas bubbles in the cooling circuit. If the compensation chamber with a liquid level indicator equipped, malfunctions this indicator is definitely excluded. .
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail with reference to the drawings. It shows:
FIg. 1 Einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscherabschnitt mit einem erfindungsgemäßen Gasabscheider; FIg. 1 A longitudinal section through a heat exchanger section with a gas separator according to the invention;
Fig. 2 einen Schnitt längs der Schnittlinie II - II in Fig. 1f undFIG. 2 shows a section along the section line II - II in FIG. 1 f and
Fig. 3 eine schematische, perspektivische Ansicht des in FIg. 1 dargestellten Wärmetauscherabschn i tts.3 is a schematic, perspective view of the in fig. 1 shown heat exchanger section.
Das in den Ffgn. 1 bis 3 dargestellte AusführungsbeI~ spiel der Erfindung zeigt einen Wärmetauscher mit einem Röhrenkühler aus horizontal verlaufenden, mit Kühlrippen 11 versehenen Rohren 10, die mit ihren Enden in zwei Wasserbehälter eintauchen, von denen der eine, nicht dargestellte Wasserbehälter einen Stutzen zum Einleiten von Flüssigkeit In den Wärmetauscher und der andere Wasserbehälter 12 einen Stutzen 13 zum Austreten von Flüssigkeit aus seinem Inneren aufweist. Die Enden der Rohre 10 des Wärmetauschers sind in üblicher Weise wasserdicht in entsprechende Sammler 1ochungen bzw. Lochplatten 14 eingepaßt, an deren Rand der Wasserbehälter 12 mit Hilfe von gefalzten Seitenflanschen 15 der Lochplatte 14 befestigt ist.The in the Ffgn. 1 to 3 illustrated embodiments game of the invention shows a heat exchanger with a tubular cooler from horizontally extending, with cooling fins 11 provided pipes 10, the ends of which are immersed in two water tanks, one of which, Not shown water tank a nozzle for introducing liquid into the heat exchanger and the other water tank 12 a nozzle 13 to exit of liquid from its interior. The ends of the tubes 10 of the heat exchanger are in a conventional manner watertight in appropriate collector holes or Perforated plates 14 fitted, at the edge of the water tank 12 with the help of folded side flanges 15 the perforated plate 14 is attached.
Der Wasserbehälter 12 besitzt einen oberen Flansch 16 zum Befestigen eines Über- und Unterdruckventi1 deckels 17'bekannter Bauart.The water tank 12 has an upper flange 16 for attaching an overpressure and underpressure valve cover 17 'of known design.
Das Innere des Wasserbehälters 12 wird durch ein darin eingesetztes Innengehäuse 18 in eine erste Sammelkammer 19, eine zweite Sammelkammer 20 und eine Ausg1eichskammer 21 unterteilt, wobei am Ende der Ausgleichskammer der für den Über- und UnterdruckventM deckel 17 vorge-The interior of the water tank 12 is through a therein inserted inner housing 18 in a first collection chamber 19, a second collection chamber 20 and an equalization chamber 21 divided, at the end of the compensation chamber the one provided for the overpressure and underpressure valve cover 17
sehene Flansch 16 ausmündet. Die Enden der Rohre 10 des Röhrenkühlers, welche in die beiden Sammelkammern 19 und 20 münden, sind durch e i ne querl i egende TrennwandSee flange 16 opens out. The ends of the tubes 10 of the tube cooler, which are in the two collecting chambers 19 and 20 open, are through a transverse partition
22 flüssigkeitsdicht voneinander getrennt, welche an dem Innengehäuse 18 angebracht ist und sich flüssigkeitsdicht an der Lochplatte 14 abstützt. Die untere Sammelkammer 20 steht über eine untere Flanschöffnung22 separated from each other in a liquid-tight manner, which at is attached to the inner housing 18 and is supported on the perforated plate 14 in a liquid-tight manner. The lower one Collection chamber 20 is above a lower flange opening
23 des Innengehäuses 18 mit dem Austrittsstutzen 1323 of the inner housing 18 with the outlet nozzle 13
des Wärmetauschers In Verbindung, während die Ausgleichskammer 21 in gleicher Weise über eine an Ihrer Unterseite vorgesehene öffnung 2h mit dem Austrittsstutzen 13 . stromungsdurchgängig verbunden ist.of the heat exchanger In connection, while the compensation chamber 21 is connected in the same way to the outlet connection 13 via an opening 2h provided on its underside. is continuously connected.
Der in den Zeichnungen dargestellte Wärmetauscher bildet einen S-förmigen Flüssigkeitskreislauf, wobei die Flüssigkeit in den Wärmetauscher durch den dem anderen, nicht dargestellten Wasserbehälter zugeordneten Einlaß- stutzen eintritt, dann durch die oberen Rohre des Röhrenkühlers des Wärmetauschers in die erste Sammelkammer 19 gelangt, anschließend von der ersten Kammer 19 Im gegenläufigen Sinn über die horizontalen Rohre des Wärmetauschers in den ersten, nicht dargestellten Wasserbehälter zurückströmt, von wo die Kühlflüssigkeit wiederum über die unteren Rohre des RöhrenkühlersThe heat exchanger shown in the drawings forms an S-shaped liquid circuit, wherein the liquid into the heat exchanger through the inlet associated with the other, not shown water tank nozzle, then through the upper tubes of the tube cooler of the heat exchanger into the first Arrived collection chamber 19, then from the first Chamber 19 In the opposite sense over the horizontal Pipes of the heat exchanger flows back into the first, not shown water tank, from where the cooling liquid again via the lower tubes of the tube cooler
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zurückfließt und in die zweite Samme 1 kammer 20 gelangt, von wo sie den Austrittsstutzen 13 erreicht.flows back and enters the second collecting chamber 20, from where it reaches the outlet nozzle 13.
Stromabwärts von dem Austrittsstutzen 13 befindet sich in dem Kühlkreislauf eine ηicht dargestel1 te Flüssigkeitsumwälzpumpe, welche durch Ansaugen von Flüssigkeit in der Ausgleichskammer 21 einen Unterdruck erzeugt.Downstream of the outlet nozzle 13 is located in the cooling circuit a not shown liquid circulation pump, which generates a negative pressure in the compensation chamber 21 by sucking in liquid.
Im Betriebszustand ist die Ausgleichskammer 21 teilweise bis zu einem Flüssigkeitsspiegel 25 mit Flüssigkeit gefüllt. Die von der Kühlflüssigkeit mitgeschleppten oder gebildeten Gasblasen neigen dazu, sich in dem oberen linken Eck der ersten Sammelkammer 19 anzusammeln, so daß aus diesem Grund das Oberteil des Innengehäuses 18 über einen Durchgang 26 mit dem Unterteil der Ausgleichskammer 21 in Verbindung steht, um das in dem oberen linken Eck der ersten Sammelkammer 19 angesammelte Gas in die Ausgleichskammer 21 zu leiten, und zwar an eine Stelle unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 25 der in der Ausgleichskammer 21 befindlichen Flüssigkeit.In the operating state, the compensation chamber 21 is partially filled with liquid up to a liquid level 25. Those dragged along by the coolant or formed gas bubbles tend to accumulate in the upper left corner of the first plenum chamber 19, so that for this reason the upper part of the inner housing 18 via a passage 26 with the lower part of the compensation chamber 21 is in communication to the in the upper left corner of the first collection chamber 19 accumulated gas to lead into the compensation chamber 21, namely to a Place below the liquid level 25 in the Compensation chamber 21 located liquid.
Erfindungsgemäß verläuft der Durchgang 26 quer zu dem Innengehäuse 18 derart, daß er in die Ausgleichskammer 21 tangential zu der die Ausgleichskammer 21 begrenzen-According to the invention, the passage 26 runs transversely to the Inner housing 18 in such a way that it enters the compensation chamber 21 tangentially to the limit the compensation chamber 21-
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den Seitenwand 27 des Wasserbehälters 12 einmündet. Da die Seitenwand 27 des Wasserbehälters 12 etwa halbzylindrisch ausgebildet Ist, tritt die von der Flüssigkeit und dem Gas gebildete Emulsion aus dem Durchgang 26 in Form eines Strahls aus, der von der halbzylindrischen Wand 27 gelenkt wird und sich längs der Wand 27 auszubreiten und zu zerteilen sucht, was die Trennung von Gas und Flüssigkeit begünstigt. Die längs der Seitenwand 27 der Ausgleichskammer 21 abfließende Flüssigkeit wird auf diese Weise bis zu ihrem Auftreffen auf dem Flüssigkeitsspiegel 25 der in der Ausgleichskammer 21 vorhandenen Flüssigkeit weitgehend von Gasblasen befreit, wodurch das Eindringen von Gasblasen in die in der Ausgleichskammer 21 befindliche Flüssigkeit und das dadurch hervorgerufene Ansaugen von Gasblasen über die öffnung 24 in dem Austritts-.stutzen 13 vollständig vermieden wird.the side wall 27 of the water container 12 opens. Since the side wall 27 of the water container 12 is about Is semi-cylindrical, occurs from the Liquid and gas formed emulsion from the passage 26 in the form of a jet, which from the semi-cylindrical wall 27 is directed and extends longitudinally the wall 27 seeks to spread and to divide what the separation of gas and liquid favors. The outflowing along the side wall 27 of the compensation chamber 21 Liquid is in this way until it hits the liquid level 25 in the Compensation chamber 21 existing liquid largely freed of gas bubbles, whereby the penetration of gas bubbles into the chamber 21 located in the compensation Liquid and the suction caused by it of gas bubbles via the opening 24 in the outlet 13 is avoided completely.
Die Lenkung und fortschreitende Zerteilung des aus dem Durchgang 26 austretenden Flüssigkeits-Gas-Strahls wird weiter begünstigt, wenn die Seitenwand 27 des Wasserbehälters 12 Trennwände in Form von querliegenden, U- oder hufeisenfÖrmigen Innenrfppen'28 aufweist, dieThe steering and progressive fragmentation of the the passage 26 exiting liquid-gas jet is further favored if the side wall 27 of the water container 12 partitions in the form of transverse, U-shaped or horseshoe-shaped inner bodies'28 which
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als Schikanen zur Verstärkung der Gas-Flüssigkeits-Trennung dienen.as harassment to reinforce the gas-liquid separation to serve.
In bevorzugter Welse stellt der Durchgang 26 nicht eine einfache, quer zu einer Trennwand des Innengehäuses ausgebildete öffnung/ sondern einen rohrförmigen Flansch dar, welcher über eine geeignete Länge hinweg eine Führung des in die Ausgleichskammer 21 eintretenden Flüssigkeits-Gasstrahls gewährle i stet.In preferred catfish the passage 26 does not constitute one simple opening formed transversely to a partition wall of the inner housing / rather a tubular flange represents, which over a suitable length a guide of the entering the compensation chamber 21 Liquid-gas jet guaranteed.
Im dargestellten BeispIeIsfal 1 weist das Innengehäuse 18 zwei Seitenwände 30 auf, welche auf den zugeordneten Seitenwänden des Wasserbehälters 12 angebracht sind und durch eine zur Ausgleichskammer 21 hin konkav gekrümmte Vorderwand 31, eine obere Wand 32 und eine untere WandIn the illustrated example 1, the inner housing 18 two side walls 30, which on the associated Side walls of the water container 12 are attached and by a towards the compensation chamber 21 concavely curved Front wall 31, a top wall 32 and a bottom wall
33 miteinander verbunden sind.33 are connected to each other.
Der den Durchgang 26 begrenzende rohrförmige FlanschThe tubular flange defining the passage 26
34 Ist an das Innengehäuse 18 angegossen, und zwar am Übergang zwischen einer Seitenwand 30, der konkaven Vorderwand 31 und der oberen Wand 32. Der Flansch 34 kann viertelzylIndrisch wie in Fig. 3 dargestellt oder ebensogut halb- oder vol1zylIndrisch je nach Gegebenheit ausgebildet sein.34 Is cast on the inner housing 18, on Transition between a side wall 30, the concave front wall 31 and the top wall 32. The flange 34 can be quarter cylinder as shown in Fig. 3 or just as well semicylindrical or vol1cylindric depending on the circumstances be trained.
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Wie aus Vorstehendem ohne weiteres ersichtlich ist, wird das In die Ausgleichskammer 21 an deren Oberseite über den Durchgang 26 eintretende Flüssigkeits-Gasgemisch von der etwa halbzylindrischen Wand 27 des Wasserbehälters 12 und gegebenenfalls von den Schikanen 28 in einer strudeiförmigen, annähernd gewendelten Bewegung geführt, wodurch eine ausgezeichnete Flüssigkeits-Gas-Trennung ohne Gefahr eines Eintritts von Gasblasen in die im unteren Teil der Ausg1eIchskammer 21 vorhandene Flüssigkeit gewährleistet wird.As can be seen from the above, is the In the compensation chamber 21 at the top Liquid-gas mixture entering via passage 26 from the approximately semi-cylindrical wall 27 of the water container 12 and, if necessary, from the harassment 28 in a swirl-like, almost spiraling movement leading to excellent liquid-gas separation without the risk of gas bubbles entering the lower part of the equalization chamber 21 Liquid is guaranteed.
Es hat sich gleichermaßen gezeigt, daß sich die Gasabscheidung aus der im Wärmetauscher mit einer daran angeschlossenen Umwälzpumpe ζ IrkulIerten FlüssIgkeit rasch und vollständig durchführen läßt.It has also been shown that the gas separation from the one in the heat exchanger with one connected to it Circulation pump ζ Liquid drained quickly and has it carried out completely.
Obwohl sich das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel auf einen Kühler mit S-förmiger Flüssigkeitszirkulation bezieht, versteht es sich, daß die Erfindung auch auf andere Kühlertypen anwendbar ist.Although the embodiment described above is based on a cooler with S-shaped liquid circulation it is understood that the invention is applicable to other types of coolers.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |