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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Flanschstruktur zur Verwendung
in Motorkühlsystemen
und Schmiersystemen für
Fahrzeuge und Industriemaschinen.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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In
manchen Kühlsystemen
oder manchen Schmiersystemen für
einen Motor wird ein Flansch, der normalerweise Verbindungsflansch
genannt wird, an den Körper,
der mit einem Fluiddurchlass vorgesehen ist, einer Fluidvorrichtung
befestigt.
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Bezüglich 5 ist
ein herkömmlicher
Verbindungsflansch 2 an eine Struktur 1 angebracht,
die intern mit einem Fluiddurchlass 3 vorgesehen ist. Der Verbindungsflansch 2 ist
intern mit einem Ansatz 4 vorgesehen. Der Verbindungsflansch 2 ist
durch ein Gussteil oder Schmiedeteil ausgebildet. Ein Verbindungsrohr 5 ist
fest mit dem Ansatz 5 verbunden. Der Verbindungsflansch 2 weist
eine Verbindungsoberfläche 7a auf,
die mit einer Verbindungsoberfläche 7b der
Struktur 1 verbunden ist. Eine Dichtung 8 wird zwischen
der Verbindungsoberfläche 7b der
Struktur 1 und der Verbindungsoberfläche 7a des Verbindungsflanschs 2 gehalten,
und der Verbindungsflansch 2 ist an die Struktur 1 mittels
Bolzen 9 (Schrauben) befestigt. Die Verbindungsoberflächen 7a und 7b müssen so
endbearbeitet werden, dass die Verbindungsoberfläche 7a und 7b in
engen Kontakt mit der Dichtung 8 kommen können. Generell
ist eine Öffnung
zur Aufnahme des Verbindungsrohrs 5 des Ansatzes 4 mit
einer Achse ausgebildet, die sich senkrecht zu Verbindungsoberflächen 7a und 7b erstreckt,
um die maschinelle Bearbeitung zur Ausbildung der Öffnung zu
erleichtern.
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In
den meisten Fällen,
sind verschiedene Vorrichtungen nahe des Verbindungsflansches 2 in dem
Kühlsystem
oder dem Schmiersystem für
Fahrzeugmotoren angeordnet. Gewöhnlich
ist der Ansatz 4 in einem oberen Bereich des Verbindungsflansches 2 angeordnet,
und das Verbindungsrohr 5 ist an einem erhöhten Niveau
angeordnet, um eine Störung zwischen
dem Verbindungsrohr 5 und der Vorrichtung 50 zu
vermeiden, wenn die Struktur 1 installiert wird.
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Ein
weiterer herkömmlicher
Verbindungsflansch 2, der in 6 gezeigt
ist, ist mit einem Ansatz 4 an einer Position, die leicht
unterhalb des Zentrums davon ist, vorgesehen. Der Ansatz 4 erstreckt sich
schräg
nach oben, um eine Störung
zwischen einem Verbindungsrohr 5, das an dem Ansatz 4 angebracht
ist, und einer Vorrichtung 50 zu vermeiden.
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In
manchen Fällen
strömt
ein zweiphasiges Gas-Flüssigkeitsfluid,
wie beispielsweise Kühlwasser oder
Schmieröl
und Blasen eines Gases, das bei der Vergasung von der Flüssigkeit
aufgrund eines Anstiegs der Temperatur der Flüssigkeit entsteht oder Blasen,
die durch Hinzufügen
von Luft in die Flüssigkeit
entstehen, durch den Fluiddurchlass 3. Blasen 51 neigen
dazu sich in einem oberen Bereich des Fluiddurchlasses 3 der
Struktur anzusammeln, wenn das zweiphasige Gas-Flüssigkeitsfluid
durch den Fluiddurchlass 3 strömt.
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Blasen,
die sich in dem Fluiddurchlass 3 angesammelt haben, strömen tendenziell
in ein äußeres Rohr,
das mit dem Verbindungsrohr 5 verbunden ist, vor allem
dann, wenn das Verbindungsrohr 5 mit einem oberen Bereich
des Verbindungsflansches 2 wie in 5 gezeigt
ist, verbunden ist. Solche Blasen wachsen oder verschwinden, während das zweiphasige
Gas-Flüssigkeitsfluid
durch das Rohr strömt, was
eine lokale Druckänderung
in dem zweiphasigen Gas-Flüssigkeitsfluid
bewirkt. Solch eine lokale Druckänderung
erzeugt schwingende Kräfte,
die dazu führen,
dass das Rohr schwingt. Schwingungen des Rohrs erzeugen Geräusche und
im schlimmsten Fall bricht das Rohr.
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Angenommen
das Rohr ist in einem Kühlsystem
zur Kühlung
eines Motors enthalten und der Körper 1 der
Fluidvorrichtung ist ein Heizkern zum Heizen des Fahrgastraums eines
Fahrzeugs. Dann erzeugt das Blasen enthaltende und durch den Heizkern
und durch Röhren,
die mit dem Heizkern verbunden sind, strömende Kühlwasser, unangenehme Geräusche und
der Fahrgastraum erzeugt einen Widerhall der unangenehmen Geräusche.
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Da
das Rohr 5 mit einem unteren Bereich des Verbindungsflansches 2,
der in 6 gezeigt ist, verbunden ist, können Blasen,
die sich in dem Fluiddurchlass 3 angesammelt haben nicht
einfach in ein externes Rohr strömen.
Daher weist der Verbindungsflansch 2 einige Wirkung der
Trennung der Gasblasen von der Flüssig auf. Allerdings, da der
Ansatz 4 sich schräg
nach oben erstreckt, um eine Störung
zwischen dem Ansatz 4 und der Vorrichtung 50 zu
vermeiden, ist eine komplizierte, teure Gießform notwendig, um den Verbindungsflansch 2 durch
Gießen
auszubilden oder ein kompliziertes, teures Gesenk ist notwendig,
um den Verbindungsflansch 2 durch Schmieden auszubilden.
Da die Achse des Verbindungsrohrs 5 mit einem Winkel zur
Verbindungsoberfläche 7a geneigt
ist, ist eine Maschinenbearbeitung schwierig. Demzufolge weist der
Verbindungsflansch 2 hohe Herstellungskosten auf.
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Die
US 5,103,878 A offenbart
eine Vorrichtung zum Spülen
und Entwässern
des Kühlsystems eines
Fahrzeugs. Diese Vorrichtung besteht aus einer Spülkappe,
die eine einstückig
ausgebildete vertikale Seitenwand mit zwei Nasen, um zu erlauben, dass
die Kappe auf ein Radiatoreinlassrohr geschraubt wird, und eine
horizontale Wand aufweist, unter der ein Dichtung angeordnet und
auf das obere Ende des Radiatoreinlassrohrs gepresst ist, um eine wasserfeste
Dichtung auszubilden. Ein Auslassrohr kann an eine Auslassöffnung der
Kappe befestigt sein. Die Auslassöffnung erstreckt sich nach
unten unterhalb der Seitenwand, so dass ein getrenntes, zweites
Auslassrohr, das in den Radiator führt, angebracht sein kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Dementsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die oben genannten
Probleme zu lösen
und eine Flanschstruktur bereit zu stellen, die im Stande ist es
einem Verbindungsrohr, das daran befestigt ist, zu erschweren, mit
Vorrichtungen, die etwa dort angeordnet sind in eine störende Wechselwirkung
zu geraten, die eine verbesserte Gastrennungsfunktion aufweist und
im Stande ist mit erheblich reduzierten Herstellungskosten hergestellt
zu werden.
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Eine
Flanschstruktur nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung
enthält:
einen Hauptteil, der einen Flansch aufweist und im Inneren mit einem
Fluiddurchlass ausgestatte ist und auch als Gehäuse für die Fluidvorrichtung dient;
ein Plattenelement, das an einer Verbindungsoberfläche des Flansches
des Hauptteils so angebracht ist, dass es eine Dichtung auf der
Verbindungsoberfläche
hält; und
ein Verbindungsrohr, das durch das Plattenelement in den Fluiddurchlass
eingebracht und an das Plattenelement so befestigt ist, dass es
sich vom Plattenelement nach außen
hin schräg
nach oben erstreckt.
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In
der Flanschstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung ist
das Verbindungsrohr durch eine schräge Öffnung eingebracht, die in
dem Plattenelemet in dem Hauptteil ausgebildet ist und mit dem Plattenelement
verlötet
ist.
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In
der Flanschstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung weist
das Verbindungsrohr ein schiefes inneres Ende auf, das bezüglich einer
Achse davon geneigt angeordnet ist und das an das Plattenelement
so angebracht ist, dass das schiefe innere Ende dem Boden des Hauptteils
zugewandt ist.
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Vorzugsweise
ist in der Flanschstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung
die schräge Öffnung in
einem mittigen Bereich des Plattenelements ausgebildet.
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Vorzugsweise
weist die Flanschstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung
eine einheitliche Dicke auf.
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Vorzugsweise
ist in der Flanschstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung
eine Saugöffnung
im inneren Ende des sich in den Fluiddurchlass erstreckenden Verbindungsrohres
ausgebildet. Der Flansch des Hauptteils ist mit Ansätzen mit
Löchern mit
Innengewinde vorgesehen, in die Bolzen (Schrauben) zur Befestigung
des Plattenelements an den Flansch eingeschraubt sind, und die Saugöffnung ist
in der Nähe
der Ansätze
vorgesehen.
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Vorzugsweise
weist das Verbindungsrohr der Flanschstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung
einen äußeren Teil
auf, der aus dem Plattenelement nach außen hervorragt, und ein Harzrohr ist
mit dem äußeren Teil
des Verbindungsrohres verbunden.
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Vorzugsweise
ist in der Flanschstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung
das äußere Ende
des Verbindungsrohrs in das Harzrohr gepresst.
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Vorzugsweise
fließt
in der Flanschstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung ein
Fluid in der Umgebung des Flanschs in einer horizontalen Richtung
in den Fluiddurchlass.
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Vorzugsweise
sind in der Flanschstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung
eine Verbindungsoberfläche
des Flanschs und eine Verbindungsoberfläche des Plattenelements vertikal.
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Vorzugsweise
ist in der Flanschstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung
die Fluidvorrichtung eine Vorrichtung zum Zirkulieren eines Kühlmittels,
das in einem Antriebskühlsystem
zum Kühlen eines
Fahrzeugsantriebs verwendet wird, oder eine Vorrichtung zum Zirkulieren
von Schmieröl,
das in einem Schmiersystem für
Kraftwagen verwendet wird. Die Fluidvorrichtung ist ein Heizkern,
um ein Kühlmittel,
das in einem Antriebskühlsystem
zum Kühlen
eines Fahrzeugantriebs verwendet wird, zum Heizen zu verwenden.
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Vorzugsweise
ist in der Flanschstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung
die Fluidvorrichtung eine Vorrichtung zum Zirkulieren eines Kühlmittels,
das in einem Antriebskühlsystem
für eine
Industriemaschine verwendet wird.
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In
der Flanschstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung fließt ein zweiphasiges Gas-Flüssigkeitsfluid
durch den Fluiddurchlass. Das Verbindungsrohr der Flanschstruktur
und Vorrichtungen, die ungefähr
dort angeordnet sind, stören
sich kaum, die Flanschstruktur ist im Stande Gas von einer Flüssigkeit
zu trennen und kann zu stark reduzierten Herstellungskosten hergestellt
werden.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Obige
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden
Figuren deutlich werden:
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer Flanschstruktur in einer ersten Ausführungsform
entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Vorderansicht einer Flanschstruktur, die in 1 gezeigt
ist;
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3 ist
eine Schnittansicht einer Flanschstruktur in einer zweiten Ausführungsform
entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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4A, 4B und 4C sind
Hilfsschnittansichten, die den Betrieb und die Wirkung der Flanschstruktur
in der zweiten Ausführungsform
verglichen mit denen der Flanschstruktur in der ersten Ausführungsform
beschreibt;
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5 ist
eine Schnittansicht einer herkömmlichen
Flanschstruktur; und
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6 ist
eine Schnittansicht einer weiteren herkömmlichen Flanschstruktur.
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Beschreibund der bevorzugten
Ausführungsformen
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Erste Ausführungsform
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1 zeigt
eine Flanschstruktur in einer ersten Ausführungsform entsprechend der
vorliegenden Erfindung, die mit einem Hauptteil 10 eines
Heizkerns verbunden ist, d.h. eine Fluidvorrichtung zum Heizen,
die Kühlwasser
zum Kühlen
eines Fahrzeugmotors verwendet. 2 ist eine
Vorderansicht der Flanschstruktur, die in 1 gezeigt
ist. Der Hauptteil 10 des Heizkerns weist einen Fluiddurchlass 12 auf,
durch den das Kühlwasser
strömt.
Ein Flansch 14, der eine Verbindungsoberfläche aufweist,
ist an einem freien Ende des Hauptteils 10 ausgebildet. Diese
Flanschstruktur enthält
ein Plattenelement 16. Das Plattenelement 16 ist
ein flaches Element und weist eine einheitliche Dicke auf, im Unterschied
zu einem herkömmlichen
Verbindungsflansch 2, der in 5 gezeigt
ist und mit dem Ansatz 4 vorgesehen ist. Das Plattenelement 16 ist
eine Metallplatte, die in einer Gestalt entsprechend der des Flanschs 14 des Hauptteils 10 ausgebildet
ist. Eine Dichtung 17 wird zwischen der Verbindungsoberfläche des
Flanschs 14 und dem Plattenelement 16 gehalten.
Das Plattenelement 16 wird an dem Flansch 14 mittels
vier Bolzen (Schrauben) 18 gehalten, wie in 2 gezeigt
ist.
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Ein
Verbindungsrohr 20 aus einem Metall ist an das Plattenelement 16 durch
Löten angebracht. Ein
Harzrohr 23, das in einem Kühlwasserzirkulationssystem
enthalten ist, ist mit dem Verbindungsrohr 20 verbunden.
Das Plattenelement 16 ist in einem im Wesentlichen mittleren
Bereich davon mit einer schrägen
Durchgangsöffnung 22 vorgesehen.
Das Verbindungsrohr 20 ist durch die schräge Durchgangsöffnung 22 in
den Hauptbereich 10 eingebracht und ist durch Löten an das
Plattenelement 20 befestigt, so dass es sich schräg nach oben
nach außen erstreckt.
Das innere Ende, d.h. das Ansaugende des Verbindungsrohrs 20 ist
nahe den Ansätzen 14a angeordnet,
die von der inneren Oberfläche
des Flanschs 14 hervorstehen. Interne Gewinde sind jeweils
in den Ansätzen 14a ausgebildet.
Die Bolzen 18 sind jeweils in die Öffnungen mit Innengewinde der Ansätze 14 eingeschraubt.
Ein äußerer Bereich
des Verbindungsrohrs 20, das sich außerhalb des Hauptteils 10 erstreckt,
ist in das Rohr 23, das in den Kühlwasserzirkulationssystem
enthalten ist, eingepresst.
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Bezüglich 1 sind
Blasen in dem Kühlwasser
aufgrund eines Anstiegs der Temperatur des Kühlwassers, das durch von dem
Motor erzeugte Wärme
erhitzt wird, und von einer Aufnahme von externem Gas herrühren, wie
beispielsweise Luft, in dem Kühlwasser,
während
das Kühlwasser
kontinuierlich zirkuliert wird, ausgebildet. Infolgedessen fließt ein zweiphasiges
Gas-Flüssigkeitsfluid
in dem Fluiddurchlass 12. Dadurch sammeln sich Blasen 51 in
einem oberen Raum des Fluiddurchlasses 12 in dem Hauptteil 10 des
Heizkerns an. Da die Blasen 51 tendenziell in dem Kühlwasser
ansteigen, weist ein unterer Bereich des Fluiddurchlasses 12 eine
geringere Blasendichte auf.
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In
dem herkömmlichen
Verbindungsflansch 2, der in 5 gezeigt
ist, ist der Ansatz 4 in einem oberen Bereich des Verbindungsflanschs 2 ausgebildet
und das Verbindungsrohr 5 ist an einem erhöhten Niveau
angeordnet. Daher werden Blasen 51, die sich in dem Fluiddurchlass 12 angesammelt
haben in das Verbindungsrohr 20 eingesaugt. In der Flanschstruktur
in der ersten Ausführungsform
ist das Verbindungsrohr 20 an dem Plattenelement 16 befestigt,
so dass es sich schräg
nach oben nach außen
erstreckt, so dass sich das innere Ende des Verbindungsrohrs 20 an
einer unteren Position in dem Fluiddurchlass 12 befindet.
Daher können
die Blasen 52, die sich in dem Fluiddurchlass 12 angesammelt
haben kaum in das Verbindungsrohr 20 eingesaugt werden.
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Da
sich das Verbindungsrohr 20 schräg nach oben nach außen erstreckt,
stören
sich das Verbindungsrohr 20 und eine Vorrichtung 50,
die in der Nähe
des Hauptteils 10 angeordnet ist, nicht. Daher weist die
Flanschstruktur in der ersten Ausführungsform eine Funktion, die
eine Störung
oder Beeinflussung zwischen dem Verbindungsrohr 20 und
der Vorrichtung 50 verhindert und eine Funktion zum Trennen
der Blasen 51 von dem Kühlwasser,
das in das Verbindungsrohr 20 fließt, auf.
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Da
die Flanschstruktur das Plattenelement 16 verwendet, das
einfach durch ein Stanzverfahren (blanking process) gefertigt werden
kann, im Gegensatz zum Verbindungsflansch, der durch ein Gies- oder
Schweißverfahren
gefertigt ist, kann die Flanschstruktur mit sehr geringen Herstellungskosten
hergestellt werden.
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Da
die schräge Öffnung 22 in
dem mittleren Bereich des Plattenelements 16 ausgebildet
ist, kann das Verbindungsrohr 20 stabil mit dem Plattenelement 16 verlötet werden.
Da das Plattenelement 16 eine einheitliche Dicke aufweist,
kann das Plattenelement 16 einfach ausbildet werden.
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Zweite Ausführungsform
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Es
wird eine Flanschstruktur in einer zweiten Ausführungsform entsprechend der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 3 beschrieben.
Die Flanschstruktur in der zweiten Ausführungsform ist ähnlich der
Flanschstruktur in der ersten Ausführungsform und daher werden
die Teile der zweiten Ausführungsform,
die gleich der oder denen der ersten Ausführungsform sind oder denen
entsprechen mit denselben Referenzzeichen versehen und die Beschreibung
davon wird ausgelassen.
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Die
Flanschstruktur in der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich
von der Flanschstruktur der ersten Ausführungsform lediglich in der
Gestalt des inneren Endes eines darin enthaltenen Verbindungsrohrs 30.
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Bezüglich 3 weist
das Verbindungsrohr 30 ein schiefes inneres Ende 30a auf,
das in einer Ebene liegt, die bezüglich der Achse des Verbindungsrohrs 30 geneigt
ist. Das schiefe innere Ende 30a verbessert eine Funktion
zur Trennung eines Gases von einer Flüssigkeit. Das Verbindungsrohr 30 ist durch
eine schiefe Öffnung 22 eingebracht,
die in einem Plattenelement 16 in dem Hauptteil 10 ausgebildet
ist. Das Verbindungsrohr 30 ist mittels Löten an das
Plattenelement 16 befestigt, so dass das schiefe innere
Ende 30a dem Boden des Hauptteils 10 zugeneigt
ist.
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Die
Funktion und die Wirkung der Flanschstruktur in der zweiten Ausführungsform
werden im Vergleich mit denen der Flanschstruktur der ersten Ausführungsform,
mit Bezug auf die 4A, 4B und 4C,
beschrieben. 4A und 4C zeigen
das Verbindungsrohr 20 der ersten Ausführungsform und 4B zeigt
das Verbindungsrohr 30 der zweiten Ausführungsform.
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Wenn
sich das Verbindungsrohr 20 tief in den Hauptteil 10 erstreckt,
ist es möglich,
dass das innere Ende des Verbindungsrohrs 20 sich über den Ansatz 14a erstreckt
und mit dem Ansatz 14a in eine störende Wechselwirkung tritt,
wenn der Ansatz 14a so ausgebildet ist, dass er in die
Erweiterung des Verbindungsrohrs 20 vorsteht. Eine störung zwischen dem
Verbindungsrohr 20 und dem Ansatz 14 kann verhindert
werden, indem das innere Ende des Verbindungsrohrs in einem erhöhten Niveau,
wie in 4A gezeigt ist, angeordnet ist.
Allerdings sind die Blasen 51 im Stande einfacher in das
Verbindungsrohr 20 zu strömen, wenn das innere Ende des
Verbindungsrohrs 20 an einem erhöhten Niveau angeordnet ist,
wie in 4A gezeigt ist, dann, wenn das innere
Ende des Verbindungsrohrs 20 in einem unteren Niveau, wie
in 4C gezeigt ist, angeordnet ist.
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Da
das schiefe innere Ende des Verbindungsrohrs 30 der zweiten
Ausführungsform
dem Boden des Hauptteils 10 zugewandt ist, werden sich das
Verbindungsrohr 30 und der Ansatz 14, nicht stören. Da
sich das schiefe innere Ende des Verbindungsrohrs 30 in
einen Fluiddurchlass 12 in einem unteren Niveau, im Vergleich
mit dem inneren Ende des Verbindungsrohrs 20, das in einer
Ebene senkrecht zur Achse des Verbindungsrohrs 20 liegt,
wie in 4b gezeigt ist, öffnet. Infolgedessen
weist das Kühlwasser,
das in das Verbindungsrohr 30 fließt, eine geringere Blasendichte
auf. Daher weist die Flanschstruktur der zweiten Ausführungsform
eine verbesserte Funktion zum Trennen von Gas von Flüssigkeit
auf.
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Obwohl
die Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsformen mit einem gewissen
Maß an
Besonderheit beschrieben wurde, sind viele Veränderungen und Variationen darin
offensichtlich möglich. Es
versteht sich daher, dass die vorliegende Erfindung anders ausgeführt werden
kann als sie speziell hier beschrieben ist, ohne sich von dem Gegenstand der
Ansprüche
zu entfernen.