DE3226191A1

DE3226191A1 - Wasserbehaelter mit integriertem expansionsbehaelter fuer einen beispielsweise zum kuehlmittelkreis einer brennkraftmaschine gehoerigen waermetauscher

Info

Publication number: DE3226191A1
Application number: DE19823226191
Authority: DE
Inventors: Denis 78310 Maurepas Villeval
Original assignee: Valeo SE
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1981-07-16
Filing date: 1982-07-13
Publication date: 1983-02-03
Also published as: FR2509788B1; IT1156042B; ES514037A0; FR2509788A1; ES8305462A1; IT8267866A0; US4422502A

Description

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Wasserbehälter mit integriertem Expansionsbehälter für einen beispielsweise zum Kühlmittelkreis einer Brennkraftmaschine gehörigen Wärmetauscher

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserbehälter mit integriertem Expansionsbehälter für einen z.B. zum Kühlmittelkreis einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs gehörigen Wärmetauscher.

Ein solcher Kühlmittelkreis umfaßt gewöhnlich eine Pumpe zum Umwälzen eines flüssigen Kühlmittels, einen vom Kühlmittel durchströmten Wärmetauscher oder Kühler, einen Expansionsbehälter und die verschiedenen Elemente des Kühlmittelkreises miteinander verbindende Leitungen. Die Kühlmittel-Rückleitung vom Kühler zum Motor enthält zumeist ein thermostatisch betätigtes Absperrorgan oder Ventil, welches bei niedriger Temperatur des Kühlmittels, d.h. solange der Motor noch nicht seine Betriebstemperatur erreicht hat, die Rückleitung sperrt· und den Kühlmittelauslaß des Motors unter Überbrückung des Kühlers mit dem Kühlmitteleinlaß des Motors kurzschließt, und nach Erreichen einer vorbestimmten Temperatur des Kühlmittels den normalen Strömungskreis desselben freigibt.

Insbesondere bei einem Dieselmotor ist es vorteilhaft, während des Warmlaufens eine geringe Menge des Kühlmittels durch den Kühler hindurchzuleiten, um das flüssige Kühlmittel zu entgasen und der Ausbildung von Überhitzungsstellen im Zylinderkopf vorzubeugen. Die Entgasung des Kühlmittels geschieht gewöhnlich mittels einer das obere Teil eines Wasserbehälters des Kühlers, welcher gegenüber einem anderen Wasserbehälter desselben, an welchem " der Kühlmitteleinlaß des Kühlers angeschlossen ist, mit dem Expansionsbehälter verbindenden Leitung. Ein unteres

fs.

Teil des Expansionsbehälters ist mit dem Sauganschluß der Kühlmittel-Umwälzpumpe verbunden, um den erwünschten Durchfluß einer geringen Kühlmittelmenge zu gewährleisten.

Eine Anordnung der vorstehend beschriebenen Art erbringt befriedigende Ergebnisse, solange der Expansionsbehälter eine von den Wasserbehältern des Kühlers unabhängige Einheit darstellt, !"alls der Expansionsbehälter jedoch als Teil eines der Wasserbehälter des Kühlers ausgebildet, in seinem oberen Teil über eine Entgasungsleitung und am unteren Teil über einen Ausgleichsdurchlaß mit diesem strömungsverbunden ist, kann, die Wirksamkeit der Entgasung während des Warmlaufens des Motors, d.h. solange das thermostatisch betätigte Ventil die Rücklaufleitung vom Kühler geschlossen hält, erheblich beeinträchtigt sein.

Ein Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieses Nachteils bei einer Anordnung der eingangs genannten Art.

Dementsprechend ist bei einem Wasserbehälter mit integriertem .Expansionsbehälter für einen Wärmetauscher, z.B. einen zum Kühlmittelkreis einer Brennkraftmaschine gehörigen Kühler, bei welchem der Wasserbehälter und der Ex-'

pansionsbehälter über einen Entgasungsdurchlaß oder eine Entgasungsleitung sowie über einen Ausgleichsdurchlaß miteinander strömungsverbunden sind und das untere Teil des Expansionsbehälters außerdem mit dem Sauganschluß

einer das Kühlmittel im Kühlmittelkreis umwälzenden Pumpe 30

strömungsverbunden ist, gemäß der Erfindung eine Einrichtung vorgesehen, mittels welcher der Ausgleichsdurchlaß derart verschließbar ist, daß jede Strömung des flüssigen Kühlmittels vom Wasserbehälter zum Expansionsbehälter

gesperrt, die Durchströmung des Ausgleichsdurchlasses in 35

Gegenrichtung jedoch möglich ist.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann das Kühlmittel somit vom Wasserbehälter nicht über den diesen mit dem

Expansionsbehälter verbindenden Ausgleichsdurchlaß in den Letzteren strömen, so daß die den Kühler während des Warmlaufens des Motors durchströmende geringe Kühlmittelmenge allein über die Entgasungsleitung in den Expansionsbehälter gelangen kann, wodurch eine gute Entgasung des Kühlmittels gewährleistet ist.

Auf der anderen Seite ist die Durchströmung des Ausgleichsdurchlasses vom Expansionsbehälter zum Wasserbehälter durch die genannten Einrichtung nicht behindert, so daß der Expansionsbehälter die für ihn bestimmte Aufgabe erfüllen kann, sobald der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat und das thermostatisch gesteuerte Ventil die Rücklaufleitung vom Kühler freigibt.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung des Kühlraittelkreislaufs einer Brennkraftmaschine mit einer Anordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Teil-Schnittansicht einer, ersten Ausführungsform der Erfindung,
25

Fig. 3 eine Schrägansicht eines in der Ausführungsform nach Fig. 2 verwendeten Ventilkörpers,und

Fig. 4 eine Fig. 2 entsprechende Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt in schematisierter Darstellung den Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine 10, insbesondere eines

Dieselmotors.
35

Der Kühlmittelkreislauf umfaßt eine Kühlmittel-Umwälzpumpe 11, deren Druckanschluß 12 mit einem.Kühlmitteleinlaß 13 des Motors 10 verbunden ist.

Ein Kühlmittelauslaß 14 des Motors ist über eine Leitung 15 mit einem Einlaß 16 eines zu einem Kühler 17 gehörigen Wasserbehälters 18 verbunden. Ein an einem anderen Teil des Wasserbehälters 18 angeordneter Auslaß 19 des Kühlers ist über eine Rückleitung 20 mit dem Sauganschluß 21 der Pumpe 11 verbunden.

Gegenüber dem Wasserbehälter 18 weist der Kühler 17 einen Kasten 22 auf, welcher durch eine Trennwand 23 in einen Wasserbehälter 24- und einen Expansionsbehälter 25 unterteilt ist. Der Expansionsbehälter 25 ist oben mit einem Deckel 26 verschlossen, welcher jeweils auf einen vorbestimmten Überdruck bzw. Unterdruck ansprechende Ventile enthält. Das untere Teil des Expansionsbehälters 25 ist über eine Leitung 27 mit dem Sauganschluß 21 der Pumpe 11 verbunden.

Der Wasserbehälter 24 ist am oberen Teil über eine Entgasungsleitung 28 und am unteren Teil über einen Ausgleichsdurchläß 29 mit dem Expansionsbehälter 25 strömungsverbunden. Die Entgasungsleitung 28 geht vom obersten Teil des Wasserbehälters 24 aus und mündet unterhalb des Spiegels 30 des im Expansionsbehälter 25 vorhandenen Kühlmittels. Oberhalb des Ausgleichsdurchlasses 29 ist der Wasserbehälter durch eine Querwand 31 in eine obere und eine untere Kammer unterteilt, welche über einen an der Querwand 31 vorhandenen Durchlaß 32 miteinander strömungsverbunden sind.

Zwischen dem Kühlmittelauslaß 14 des Motors 10 und der vom Auslaß 19 des Kühlers 17 zum Sauganschluß 21 der Pumpe 11 führenden Rückleitung 20 ist ein thermostatisch betätigbares Ventil 35 angeordnet. Solange die Temperatur

des Kühlmittels unterhalb eines vorbestimmten Werts liegt, 35

öffnet das Ventil 35 eine Verbindung 36 zwischen dem Kühlmittelauslaß 14 des Motors 10 und dem zum Sauganschluß 21 der Pumpe 1.1 führenden Teil der Rückleitung 20 und schließt dabei das zuströmseitige Teil der Rückleitung 20. Erreicht

dann die Temperatur des Kühlmittels den vorbestimmten Wert, schließt das Therraostatventil 35 die Verbindung 36 und öffnet die liückleitung 20.

Der vorstehend beschriebene Kühlmittelkreislauf arbeitet folgendermaßen:

Solange der Motor 10 kalt ist bzw. noch nicht seine normale Betriebstemperatur erreicht hat, hält das Ventil 35 die Verbindung 36 offen und die Rückleitung 20 geschlossen. Das von der Pumpe 11 umgewälzte Kühlmittel durchströmt unter diesen Bedingungen den Motor 10 und gelangt über den Auslaß 14, die Leitung 15 und den Einlaß 16 in den Wasserbehälter 18, von welchem aus sie das Rohrbündel des Kühlers 1? in Richtung auf den Wasserbehälter 24 durchströmt. Dieser Anteil des Kühlmittels kann anschließend allein über die das untere Teil des Expansionsbehälters 25 mit dem Sauganschluß 21 der Pumpe 11 zu dieser zurückfließen. Der übrige Toil dee Kühlmittels fließt über die Verbindungsleitung 36 direkt zum Sauganschluß 21 der Pumpe 11 zurück. Die Querschnitte der einzelnen Leitungen sind so gewählt, daß der den Kühler 17 durchströmende Anteil des Kühlmittels erheblich kleiner ist als der die Verbindungsleitung 36 Durchströmende. Der den Kühler 17 durchströ- mende Anteil des Kühlmittels enthält Gas- oder Luftbläschen, welche sich in der linken oberen Ecke des Wasserbehälters 24 sammeln und von dort über die Entga— sungsleitung 28 in das obere Teil des Expans ions behält er s

25 entweichen können. .

Um eine ausreichende Entgasung des Kühlmittels zu gewährleisten, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Ausgleichsdurchlaß 29 in diesem Zustand durch ein Rückschlagventil 40 geschlossen gehalten wird. Dadurch kann das Kühlmittel aus dem Wasserbehälter 24 nicht über den Durchlaß 32 und den Ausgleichsdurchlaß 29 in. das untere Teil des Expansionsbehälters 25 fließen. Das Schließen des Ausgleichsdurchlasses 29 durch das Rückschlagventil 40 wird

hervorgerufen durch den in dem Expansionsgefäß vorhandenen relativen Unterdruck, v/elcher durch das Ansaugen des Kühlmittels über die Leitung 27 entsteht.

Erreicht der Motor dann seine normale Betriebstemperatur, so schließt das Thermo st atventil 35 cLie Verbindungsleitung 36 und gibt die Durchströmung der vom Auslaß 19 des Kühlers 17 zum Sauganschluß 21 der Pumpe 11 führenden Rückleitung 20 frei. Damit durchströmt dann die Gesamtmenge des aus dem Motor 10 austretenden Kühlmittels das Rohrbündel des Eühlers 17 vom Wasserbehälter 18 zum Wasserbehälter 24, von welchem aus es in Gegenrichtung durch das Rohrbündel des Kühlers 17 zum Wasserbehälter 18 zurückfließt, um schließlich über den Auslaß 19 und die Rückleitung 20 zum Sauganschluß 21 der Pumpe 11 zu gelangen. In diesem Zustand gibt das Rückschlagventil 40 den Ausgleichsdurchlaß 29 frei, so daß der Expansionobehälter die für ihn vorgesehene Aufgabe erfüllen kann. Der Querschnitt der das untere Teil des Expansionsbehälters 25 mit dem Sauganschluß 21 der Pumpe 11 verbindenden Leitung 27 ist so bemessen, daß die die Leitung 27 durchströmende Menge des Kühlmittels erheblich kleiner ist als die die Rückleitung 20 Durchströmende. Dadurch ist ein sicheres

öffnen des Rückschlagventils 40 gewährleistet. 25

In I¹Ig. 2 bis 4 sind Ausführungsformen des Rückschlagventils 40 im einzelnen dargestellt.

In der Ausführungsform nach Fig. 2 und 3 hat das Rückschlagventil 40 einen den Ausgleichsdurchlaß 29 durchsetzenden, zylindrischen Ventilkörper 45, welcher an seinem dem Wasserbehälter 24 zugewandten.Endstück einen ein Absperrglied darstellenden, kegelstumpfförmigen Kopf 46 aufweist und dessen anderes, dem Expansionsbehälter 25 zugewandtes Endstück mit elastisch verformbaren, radialen Fingern 4? bestückt ist. Der Ventilkörper 45 ist unter elastischer Verformung der radialen Finger vom Wasserbehälter 24 aus in den Durchlaß 29 einsetzbar.

Während der Durchmesser des zylindrischen Körpers 45 kleiner ist als der des Ausgleichsdurchlasses 29, sind die Abmessungen des kegelstumpfförmigen Kopfs 46 so gewählt, daß dieser den Ausgleichsdurchlaß 29 in der in Fig. 2 gezeigten, nach links verschobenen Stellung des Ventilkörpers im wesentlichen abdichtend verschließt. Bei einer Verschiebung des Ventilkörpers nach rechts in Fig. 2 kann das Kühlmittel dagegen zwischen dem zylindrischen Körper 45 und dem Umfang des Durchlasses 29 hindurch vom Expansionsbehälter 25 in den Wasserbehälter 24 strömen»

In der Ausführungsform nach Fig. 4 ist das Rückschlagventil ein einfaches Plättchen 48 aus flexiblem Werkstoff, dessen Fläche größer ist als der Querschnitt des Ausgleichsdurchlasses 29 und welches innerhalb des Wasserbehälters 24 an wenigstens einer oberhalb des Durchlasses 29 liegenden Stelle 49 an der Trennwand 23 zum Expansionsbehälter 25 befestigt ist. In einer solchen Anordnung erstreckt oich das Plättchen 48 im wesentlichen voll-

^2t) ständig über den Ausgleichadurchlaß 29 hinweg, so daß es diesen vollständig abdeösn kann. Solange sich das Plättchen 48 in Anlage an der Trennwand 23 befindet, hält es den Durchlaß 29 verschlossen, so daß das Kühlmittel nicht vom Wasserbehälter 24 in den Expansionsbehälter 25 fließen kann.. Die Durchströmung des Ausgleichsdurchlasses in Gegenrichtung gibt es dagegen frei.

Bei dem Plättchen 48 kann es sich um ein einfaches Stück Metallblech handeln, welches mit seinem oberen Rand an

wenigstens einer Stelle 49 an der Trennwand befestigt,

beispielsweise angenietet, gelötet od. dergl. ist. Das Plättchen 48 kann nahe seinem oberen Rand auch eine oder . · mehrere öffnungen für die Aufnahme von an der Trennwand 23 hervorstehenden Befestigungselementen haben.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern erlaubt die verschiedensten Abwand-

lungen derselben im Rahmen der Ansprüche. Insbesondere kann das Rückschlagventil zum selektiven Verschließen des Durchlasses 29 der.Trennwand 23 in beliebiger Weise ausgebildet sein, solange gewährleistet ist, daß ein solches Rückschlagventil die Durchströmung des Durchlasses 29 vom Wasserbehälter 24- zum Expansionsbehälter sperrt und die Durchströraung in Gegenrichtung freigibt.

Die Erfindung ist auch anwendbar für eine Anordnung, in welcher der mit dem Expansionsbehälter einstückige Wasserbehälter den Kühlmitteleinlaß des Kühlers aufweist. In diesem Falle kann das obere Teil des anderen zum Kühler gehörigen Wasserbehälters über eine Entgasungsleitung, beispielsweise über eines der oberen Rohre des Kühlers, mit dem Exoansionsbehälter strömungsverbunden sein.

Die Erfindung ist insbesondere für Dieselmotore anwendbar, kann dabei jedoch auch für Vergasermotoren angewendet werden.
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Leerseite

Claims

P_a_t_e_n_t__a_n_s_2_r_ü__c_h_e

[Λ./ Wasserbehälter mit integriertem Expansionsbehälter für einen Wärmetauscher, beispielsweise einen zum Kühlmittelkreis einer Brennkraftmaschine gehörigen Kühler, bei welchem der Wasserbehälter und der Expansionsbehälter über einen Entgasungsdurchlaß oder eine Entgasungsleitung sowie über einen Ausgleichsdurchlaß miteinander strömungsverbunden sind und das untere Teil des Exp^ansionsbehälters außerdem mit dem Sauganschluß einer das Kühlmittel in dem Kühlmittelkreis umwälzenden Pumpe ströraungsverbunden ist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (40), mittels welcher der Ausgleichddurchlaß

(29) derart verschließbar ist, daß jede Strömung des flüssigen Kühlmittels vom Wasserbehälter (24) zum Expansionsbehälter (25) gesperrt, die Durchströmung des Ausgleichsdurchlasses in Gegenrichtung jedoch möglich ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Einrichtung (40) unter Einwirkung des den Ausgleichsdurchlaß in der einen oder anderen Richtung durchströmenden flüssigen Kühlmittels zwischen einer ersten Stellung, in welcher die Strömung, des Kühlmittels vom Expansionsbehälter (25) durch den Ausgleichsdurchlaß (29) zum Wasserbehälter (24·) freigegeben ist, und einer zweiten Stellung bewegbar ist, in

. welcher diese Strömung gesperrt ist. 15
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Einrichtung (40) den Ausgleichsdurchlaß (29) bei z.B. mittels eines thermostatisch betätigten Ventils (35) gedrosselter Durchströmung des Wärmetauschers schließt.
4. Anordnung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die

genannte Einrichtung (40) ein Rückschlagventil enthält. 25
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,· daß das Rückschlagventil aus einem flexiblen Blatt (48) gebildet ist, welches sich über den Ausgleichsdurchlaß hinweg erstreckend im Wasserbe-

hälter (24) angeordnet und in im wesentlichen abdichtende Anlage an den Rändern des Ausgleichsdurchlasses (29) bringbar ist.
6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η — zeichnet, daß das Rückschlagventil einen in den Ausgleichsdurchlaß (29) eingesetzten Körper (45) aufweist, dessen im Wasserbehälter (24) angeordnetes Endstück mit einem ein Absperrglied für den Durchlaß dar-

stellenden, kegelstumpfförmigen Kopf (46) verbunden ist und dessen anderes, im Expansionsbehälter (25) angeordnetes Endstück mit elastisch verformbaren radialen Fingern (47) bestückt ist. 5 7· Anordnung nach. Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper des Rückschlagventils mit dem die elastisch verformbaren radialen Finger (47) aufweisenden Endstück voraus in den Durchlaß (29) eingesetzt ist.