EP0215369A2 - Ausgleichsbehälter für Kühlflüssigkeit - Google Patents

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EP0215369A2
EP0215369A2 EP86112139A EP86112139A EP0215369A2 EP 0215369 A2 EP0215369 A2 EP 0215369A2 EP 86112139 A EP86112139 A EP 86112139A EP 86112139 A EP86112139 A EP 86112139A EP 0215369 A2 EP0215369 A2 EP 0215369A2
Authority
EP
European Patent Office
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chamber
expansion
expansion tank
tank according
cooling liquid
Prior art date
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Application number
EP86112139A
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English (en)
French (fr)
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EP0215369A3 (en
EP0215369B1 (de
Inventor
Helmut Dobler
Siegfried Jenz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP0215369A2 publication Critical patent/EP0215369A2/de
Publication of EP0215369A3 publication Critical patent/EP0215369A3/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/029—Expansion reservoirs

Definitions

  • the invention relates to an expansion tank for coolant of a coolant circuit of an internal combustion engine with a filler chamber for receiving coolant, an expansion chamber separated by means of a partition and a connecting line connecting an upper region of the filler chamber with a lower region of the expansion chamber.
  • Such a coolant expansion tank is known from DE-OS 28 52 725.
  • the container is divided into a filling chamber and an expansion chamber by means of a vertically arranged partition.
  • the upper area of the replenishment chamber is connected to the lower area of the expansion chamber via a line.
  • the fill chamber is filled with coolant up to a certain height. In the event of strong heating and thus volume expansion of the cooling liquid, it runs from the filling chamber via the line into the expansion chamber and is subsequently pulled back into the filling chamber by means of negative pressure when the cooling liquid subsequently cools down.
  • a line leads from the underside of the filling chamber of the known container to a suction pump which conveys the sucked-in coolant back into the cooling circuit.
  • the division of the known container into the filler chamber and expansion chamber ensures that the possibility of cavitation of the coolant in the line leading to the pump, i.e. the possibility of the occurrence of vapor bubbles due to the negative pressure generated by the pump, is reduced when the coolant level in the filler tank is high.
  • the coolant level in the replenishment chamber drops to a minimum due to a loss of coolant, the risk of Kavita increases due to the reduced geodetic height symptoms in the line leading to the pump.
  • the object of the invention is to provide an expansion tank for coolant of the type mentioned in such a way that damage to the components to be cooled is largely ruled out in any operating state, that is to say also in the event of loss of coolant.
  • This object is achieved in that the expansion chamber is arranged substantially below the filling chamber.
  • This arrangement ensures that even in the event of a loss of coolant, which results in a drop in the coolant level in the replenishment chamber, there is still coolant up to the level of the expansion chamber located under the replenishment chamber above the line leading to the pump and thus due to the still Relatively high geodetic height cavitation in the pipe is reduced.
  • the connecting line is formed at the connection point to the upper region of the filling chamber to form an air space, the highest point of which lies above the highest point of the filling chamber. It is also possible to form the connecting line at the connection point to the lower region of the expansion chamber into a collecting space, the lowest point of which lies below the lowest point of the expansion chamber.
  • a valve socket is located on the top of the container, which is connected to the expansion chamber with the aid of a channel and which can be closed by means of a valve cover designed as a pressure relief valve. If the pressure in the expansion chamber rises above a certain value, the pressure relief valve opens and limits the pressure in the entire cooling circuit due to the outflow of gas.
  • An expedient development of the invention provides a suction nozzle which is located on the underside of the container and which is connected to the filling chamber via a connection, in particular a depression formed by means of a slope. Coolant is drained from the replenishment chamber through this suction nozzle.
  • the expansion tank for cooling liquid shown in FIG. 1 mainly consists of a liquid or filling chamber 10 and an air or expansion chamber 11. Both chambers 10 and 11 are separated from one another by a horizontal partition wall 12 and lie one above the other. An upper one Area 35 of the filling chamber 10 is connected via a connecting line 13 to a lower area 36 of the expansion chamber 11.
  • the connecting line 13 has an air space 37 at the connection point with the upper region 35 of the filling chamber 10, the highest point of which is above the highest point of the filling chamber 10. Furthermore, at the connection point of the connecting line 13 with the lower region 36 of the expansion chamber 11 there is a collecting space 38, the lowest point of which is below the lowest point of the expansion chamber 11.
  • a filler neck 15 with a filler restriction 15 ' is attached, which can be closed with the aid of a filler cap 16.
  • a valve neck 18 is also formed on the top 41 of the expansion tank and can be closed by means of a valve cover 19.
  • the valve connector 18 is connected to the upper region of the expansion chamber 11 by means of a channel 21.
  • the valve cover 19 contains a pressure relief valve, so that after a certain pressure in the expansion chamber 11 is exceeded, this pressure relief valve opens and connects the channel 21 to an overflow line 20.
  • In the upper region 35 of the filling chamber 10 there are two inlet connections 25 through which cooling liquid is fed to the filling chamber.
  • a low-lying suction nozzle 26 for the filling chamber 10 is arranged on the underside of the expansion chamber 11 and thus on the underside 42 of the expansion tank.
  • the filling chamber 10 is expanded in the region of the suction nozzle 26 with the aid of a bevel 28 which runs from the partition 12 to the bottom 42 of the expansion tank to a recess 27 which leads to the suction nozzle arranged in the bottom 42.
  • FIG. 2 of the expansion tank of FIG. 1 shows the position of the filler cap 16, the Valve cover 19, the suction connector 26, the inlet connector 25 and the cut filling chamber 10 and connecting line 13.
  • the connecting line 13 is located on an outer wall 40, namely on a narrow side of the expansion tank and has a rectangular cross section.
  • a dividing line 30 can be seen in FIG. 2, in which a first shell 45 and a second shell 46 of the expansion tank are connected.
  • This dividing line 30 also divides the connecting line 13, which can be easily formed together with the associated shells.
  • the section of the connecting line 13 of FIG. 1 is section A of FIG. 2
  • the section of the channel 21 of FIG. 1 is section B of FIG. 2
  • the section of the connecting line 13 of FIG. 2 corresponds to the section C of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows the narrow side of the expansion tank of FIGS. 1 and 2. From this figure it can be seen that the division joint 30 runs parallel to the connecting line 13, while the partition 12 is at right angles to this connecting line 13 and is therefore arranged horizontally. Likewise, the two inlet connections 25 are arranged in a horizontal position, while the filler connection 15, the valve connection 18 and the suction connection 26 are essentially vertical.
  • the inlet connections 25 are connected to the highest point of the heat exchanger and / or the highest point of the cooling jacket of the internal combustion engine and thus form a vent for the heat exchanger and the internal combustion engine.
  • the suction nozzle 26 is connected via a line to a pump, which sucks the coolant from the expansion tank and feeds it into the normal cooling circuit, which consists of the heat exchanger, a pump and the cooling jacket of the internal combustion engine.
  • the expansion tank is installed in the motor vehicle in such a way that the filler neck 15 and the valve stub 18 are accessible from above and the entire container is in a horizontal position.
  • cooling liquid is filled up to the filling limit in the filling chamber 10 of the expansion tank, so that there is sufficient air space in the filling chamber to accommodate the expansion volume of the cooling liquid which arises due to heating at normal operating temperature.
  • the initial coolant level will increase as a result of heating and expansion, but no coolant will overflow into the expansion chamber 11 via the connecting line 13.
  • the cooling liquid heats up to such an extent due to the inadequate or non-existent cooling that the expansion causes the cooling liquid to flow via the connecting line 13 from the Filling chamber 10 overflows into the expansion chamber 11. Since the expansion chamber 11 is sealed off by the valve cover 19, the pressure in the expansion chamber 11 increases, so that after the cooling liquid has cooled down again due to the overpressure in the expansion chamber and the resulting negative pressure in the filling chamber 10, the cooling liquid from the expansion chamber 11 into the Filling chamber 10 is sucked back via the connecting line 13.
  • the collecting space 38 is provided, in which the cooling liquid present in the expansion chamber 11 can collect. Analogously, a certain amount of residual air remains in the air space 37 even when the entire filling chamber 10 is filled with cooling liquid again. This makes it possible that any gas bubbles rise from the cooling liquid 10 and can be excreted in the air space 37.
  • the one in the valve cover 19 opens Pressure relief valve so that gas or liquid can flow out via the overflow line 20 and the pressure is reduced again as a result. It is possible to combine the above-mentioned pressure relief valve with a vacuum valve, so that air is admitted into the expansion chamber 11 in the case of a vacuum which arises in the expansion chamber 11 and which can arise, for example, when the cooling liquid cools, and a pressure equalization thereby takes place.
  • the coolant level in the replenishing chamber 10 drops due to a loss of coolant, the coolant level is sufficiently high as long as the depression 27 is filled with coolant. Only when the recess 27 no longer contains any coolant, that is to say there is no coolant in the entire expansion tank, is there a risk of bubbles forming in the coolant and thus a reduction in the cooling capacity.

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Abstract

Ein Ausgleichsbehälter für Kühlflüssigkeit besteht aus einer Auffüllkammer zur Aufnahme der Kühlflüssigkeit und einer Ausdehnungskammer, die unter der Auffüllkammer angeordnet und mit dieser über eine Leitung verbunden ist. An der Oberseite des Ausgleichsbehälters ist ein Einfüllstutzen angebracht, über den Kühlflüssigkeit in die Auffüllkammer eingefüllt werden kann. Ebenfalls an der Oberseite des Ausgleichsbehälters ist ein Ventil angeordnet, das über einen Kanal mit der Aus­dehnungskammer verbunden ist und bei einem bestimmten Überdruck öffnet. Schließlich wird der Auffüllkammer über Zulaufstutzen Kühlflüssigkeit zugeführt und über einen Ablaufstutzen Kühl­flüssigkeit entnommen. Der Ausgleichsbehälter wird parallel zu einem aus einem Wärmetauscher, einem Kühlmantel einer Brenn­kraftmaschine und einer Umlaufpumpe bestehenden Kühlkreislauf mit dem Wärmetauscher und der Brennkraftmaschine verbunden und dient dem Ausgleich von Volumenänderungen der Kühlflüssig­keit durch Temperaturänderungen sowie der Abscheidung von Dampfblasen aus der Kühlflüssigkeit.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Ausgleichsbehälter für Kühl­flüssigkeit eines Kühlflüssigkeitskreislaufes eines Verbren­nungsmotors mit einer Auffüllkammer zur Aufnahme von Kühl­flüssigkeit, einer mittels einer Trennwand davon abgetrennten Ausdehnungskammer und einer Verbindungsleitung, die einen oberen Bereich der Auffüllkammer mit einem unteren Bereich der Ausdehnungskammer verbindet.
  • Ein derartiger Kühlmittelausgleichsbehälter ist aus der DE-OS 28 52 725 bekannt. Dort ist der Behälter mittels einer senk­recht angeordneten Trennwand in eine Auffüllkammer und eine Ausdehnungskammer aufgeteilt. Der obere Bereich der Auffüll­kammer ist über eine Leitung mit dem unteren Bereich der Aus­dehnungskammer verbunden. Normalerweise ist die Auffüllkammer bis zu einer bestimmten Höhe mit Kühlflüssigkeit gefüllt. Bei starker Erwärmung und damit volumenmäßiger Ausdehnung der Kühl­flüssigkeit läuft diese von der Auffüllkammer über die Leitung in die Ausdehnungskammer und wird bei nachfolgender Abkühlung der Kühlflüssigkeit wieder in die Auffüllkammer mittels Unter­druck zurückgezogen. Von der Unterseite der Auffüllkammer des bekannten Behälters führt eine Leitung zu einer Saugpumpe, die die angesaugte Kühlflüssigkeit zurück in den Kühlkreislauf fördert. Durch die Aufteilung des bekannten Behälters in Auf­füllkammer und Ausdehnungskammer wird erreicht, daß bei einem hohen Kühlflüssigkeitsstand im Auffüllbehälter die Möglichkeit von Kavitationserscheinungen der Kühlflüssigkeit in der zur Pumpe führenden Leitung, also die Möglichkeit des Auftretens von Dampfblasen aufgrund des von der Pumpe erzeugten Unter­drucks verringert wird. Sinkt jedoch der Kühlflüssigkeitsstand in der Auffüllkammer aufgrund eines Verlustes von Kühlflüssig­keit auf einen minimalen Stand, so erhöht sich aufgrund der reduzierten geodätischen Höhe dadurch die Gefahr von Kavita­ tionserscheinungen in der zur Pumpe führenden Leitung.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ausgleichsbehälter für Kühlflüssigkeit der eingangs genannten Art so auszubilden, daß in jedem Betriebszustand, also auch bei Kühlmittelverlust, eine Schädigung der zu kühlenden Bauteile weitestgehend ausge­schlossen ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Aus­dehnungskammer im wesentlichen unterhalb der Auffüllkammer an­geordnet ist.
  • Durch diese Anordnung wird erreicht, daß selbst bei einem Kühl­flüssigkeitsverlust, der ein Absinken des Kuhlmittelstands in der Auffüllkammer zur Folge hat, immer noch bis zur Höhe der unter der Auffüllkammer liegenden Ausdehnungskammer Kühlflüs­sigkeit über der zur Pumpe führenden Leitung vorhanden ist und somit aufgrund der immer noch relativ hohen geodätischen Höhe Kavitationserscheinungen in der Leitung vermindert.
  • Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Ver­bindungsleitung an der Verbindungsstelle zum oberen Bereich der Auffüllkammer zu einem Luftraum ausgebildet, dessen höchster Punkt über den höchsten Punkt der Auffüllkammer liegt. Weiter ist es möglich, die Verbindungsleitung an der Verbindungsstelle zum unteren Bereich der Ausdehnungskammer zu einem Sammelraum auszuformen, dessen tiefster Punkt unter dem tiefsten Punkt der Ausdehnungskammer liegt. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß selbst bei einer vollständig mit Kühlflüssigkeit gefüllten Auffüllkammer der Luftraum nicht mit Flüssigkeit gefüllt ist und daher eine Gasabscheidung aus der Kühlflüssigkeit der Ausgleichskammer in diesen Luftraum möglich ist. Durch den Sammelraum an der Verbindungsstelle zur Ausdehnungskammer wird ermöglicht, daß sämtliche Kühlflüssigkeit aus der Ausdehnungs­kammer in die Auffüllkammer mittels Unterdruck zurückgesaugt werden kann.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung befindet sich an der Oberseite des Behälters ein Ventilstutzen, der mit Hilfe eines Kanals mit der Ausdehnungskammer verbunden ist und der mittels eines als Überdruckventil ausgebildeten Ventildeckes verschließbar ist. Steigt der Druck in der Aus­dehnungskammer über einen bestimmten Wert, so öffnet das Über­druckventil und begrenzt aufgrund des Ausströmens von Gas den Druck im gesamten Kühlkreislauf.
  • Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht einen Ab­saugstutzen vor, der sich an der Unterseite des Behälters be­findet und der über eine Verbindung, insbesondere einer mittels einer Schräge ausgebildeten Vertiefung an die Auffüllkammer angeschlossen ist. Durch diesen Absaugstutzen wird Kühlflüssig­keit aus der Auffüllkammer abgeleitet.
  • Besonders vorteilhaft ist es, die Trennwand zwischen der Auf­füllkammer und der Ausdehnungskammer im wesentlichen horizontal auszubilden. Ebenfalls zweckmäßig ist es, die Verbindungslei­tung an einer Behälterwand anzubringen. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, bei einer vertikalen Teilung des gesamten Behälters in zwei Schalen, diese beiden Teile mit Hilfe eines Spritzverfahrens aus Kunststoff herzustellen und mittels ent­sprechender Verbindungsmethoden zusammenzufügen. Die entstehen­de Teilungsfuge schneidet dann die Verbindungsleitung, wodurch ein einfaches Ausformen derselben möglich ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung zur Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines er­findungsgemäßen Ausgleichsbehälters,
    • Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf den Aus­gleichsbehälter gemäß der Fig. 1 und
    • Fig. 3 eine Ansicht der Schmalseite des Ausgleichsbehälters gemäß den Fig. 1 und 2.
  • Es ist bekannt, einen Ausgleichsbehälter parallel zum eigent­lichen Kühlkreislauf mit dem Wärmetauscher und der Brenn­kraftmaschine zu verbinden. Dieser Behälter hat die Aufgabe, aufgrund von Erwärmung auftretende Ausdehnungen der Kühl­flüssigkeit aufzufangen. Außerdem wird durch eine geringere Umlaufgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit im Ausgleichsbehälter eine Gasabscheidung ermöglicht, so daß eventuell im Kühlkreis­lauf entstandene Gasblasen im Ausgleichsbehälter wieder ausge­schieden werden. Der Ausgleichsbehälter ist im Kraftfahrzeug bezüglich seiner Höhe über dem Wärmetauscher und der Brenn­kraftmaschine angeordnet, damit bei einem Verlust von Kühlflüs­sigkeit zuerst der Kühlmittelstand im Ausgleichsbehälter sinkt, ohne den Kühlflüssigkeitsstand im Wärmetauscher zu verändern. Zur Vermeidung von Kavitationserscheinungen, die bei Ansaugen von Kühlflüssigkeit aus dem Ausgleichsbehälter in die Brenn­kraftmaschine des Kraftfahrzeugs entstehen können, ist es weiterhin wichtig, daß der Kühlflüssigkeitsstand im Ausgleichs­behälter möglichst hoch ist, um dadurch den Saug-Unterdruck zu erniedrigen. Schließlich muß bei der Ausgestaltung eines Aus­gleichsbehälters für Kühlflüssigkeit insbesondere im Zusammen­hang mit einem Kraftfahrzeug noch beachtet werden, daß im Motorraum des Kraftfahrzeugs meist wenig Bauraum vorhanden ist und daher nicht beliebige Ausgestaltungen des Behälters möglich sind.
  • Der in der Fig. l gezeigte Ausgleichsbehälter für Kühlflüssig­keit besteht hauptsächlich aus einer Flüssigkeits- bzw. Auf­füllkammer 10 und einer Luft- bzw. Ausdehnungskammer 11. Beide Kammern 10 und 11 sind durch eine horizontale Trennwand 12 voneinander abgetrennt und liegen übereinander. Ein oberer Bereich 35 der Auffüllkammer 10 ist über eine Verbindungs­leitung 13 mit einem unteren Bereich 36 der Ausdehnungskammer 11 verbunden. Die Verbindungsleitung 13 weist an der Ver­bindungsstelle mit dem oberen Bereich 35 der Auffüllkammer 10 einen Luftraum 37 auf, dessen höchster Punkt über dem höchsten Punkt der Auffüllkammer 10 liegt. Des weiteren befindet sich an der Verbindungsstelle der Verbindungsleitung 13 mit dem unteren Bereich 36 der Ausdehnungskammer 11 ein Sammelraum 38, dessen tiefster Punkt unter dem tiefsten Punkt der Ausdehnungskammer 11 liegt. An der Oberseite der Auffüllkammer und damit an der Oberseite 41 des Ausgleichsbehälters ist ein Einfüllstutzen 15 mit einer Einfüllbegrenzung 15' angebracht, der mit Hilfe eines Einfülldeckels 16 verschließbar ist. Ebenfalls an der Oberseite 41 des Ausgleichsbehälters ist ein Ventilstutzen 18 angeformt, der mittels eines Ventildeckels 19 verschließbar ist. Der Ventilstutzen 18 ist mit Hilfe eines Kanals 21 mit dem oberen Bereich der Ausdehnungskammer 11 verbunden. Der Ventildeckel 19 enthält ein Überdruckventil, so daß nach dem Überschreiten eines bestimmten Drucks in der Ausdehnungskammer 11 dieses Überdruckventil öffnet und den Kanal 21 mit einer Überström­leitung 20 verbindet. Im oberen Bereich 35 der Auffüllkammer 10 befinden sich zwei Zulaufstutzen 25, durch die Kühlflüssigkeit der Auffüllkammer zugeführt wird. An der Unterseite der Ausdeh­nungskammer 11 und damit an der Unterseite 42 des Ausgleichsbe­hälters ist ein tiefgelegter Absaugstutzen 26 für die Auffüll­kammer 10 angeordnet. Die Auffüllkammer 10 ist im Bereich des Absaugstutzens 26 mit Hilfe einer Schräge 28, die von der Trennwand 12 zum Boden 42 des Ausgleichsbehälters verläuft zu einer Vertiefung 27 erweitert, die zu dem im Boden 42 angeord­neten Absaugstutzen führt.
  • Die in der Fig. 2 dargestellte Draufsicht auf den Ausgleichsbe­hälter der Fig. 1 zeigt die Position des Einfülldeckels 16, des Ventildeckels 19, des Absaugstutzens 26, der Zulaufstutzen 25 sowie die aufgeschnittene Auffüllkammer 10 und Verbindungs­leitung 13. Die Verbindungsleitung 13 befindet sich an einer Außenwand 40, und zwar an einer Schmalseite des Ausgleichsbe­hälters und hat einen rechteckigen Querschnitt. Schließlich ist in der Fig. 2 eine Teilungsfuge 30 zu erkennen, in der eine erste Schale 45 und eine zweite Schale 46 des Ausgleichsbehäl­ters verbunden sind. Diese Teilungsfuge 30 teilt auch die Verbindungsleitung 13, die dadurch zusammen mit den zugehörigen Schalen leicht ausformbar ist. Es sei noch darauf hingewiesen, daß der Schnittbereich der Verbindungsleitung 13 der Fig. 1 dem Schnitt A der Fig. 2, der Schnittbereich des Kanals 21 der Fig. 1 dem Schnitt B der Fig. 2 und der Schnittbereich der Verbin­dungsleitung 13 der Fig. 2 dem Schnitt C der Fig. 1 entspricht.
  • In der Fig. 3 ist die Schmalseite des Ausgleichsbehälters der Fig. 1 und 2 gezeigt. Aus dieser Figur ist zu entnehmen, daß die Teilungsfuge 30 parallel zur Verbindungsleitung 13 ver­läuft, während die Trennwand 12 im rechten Winkel zu dieser Verbindungsleitung 13 steht und damit horizontal angeordnet ist. Ebenfalls sind die beiden Zulaufstutzen 25 in einer horizontalen Lage angebracht, während der Einfüllstutzen 15, der Ventilstutzen 18 und der Absaugstutzen 26 im wesentlichen senkrecht ausgebildet sind.
  • Wird der beschriebene Ausgleichsbehälter in ein Kraftfahrzeug eingebaut, so werden die Zulaufstutzen 25 mit der höchsten Stelle des Wärmetauschers und/oder der höchsten Stelle des Kühlmantels der Brennkraftmaschine verbunden und bilden damit eine Entlüftung für den Wärmetauscher und die Brennkraftmaschi­ne. Gleichzeitig ist der Absaugstutzen 26 über eine Leitung an eine Pumpe angeschlossen, die Kühlflüssigkeit aus dem Aus­gleichsbehälter ansaugt und in den normalen Kühlkreislauf ein­speist, der aus dem Wärmetauscher, einer Pumpe und dem Kühlman­tel der Brennkraftmaschine besteht. Der Ausgleichsbehälter ist derart in das Kraftfahrzeug eingebaut, daß der Einfüllstutzen 15 und der Ventilstutzen 18 von oben zugänglich sind und sich der gesamte Behälter in einer horizontalen Lage befindet. Über den Einfüllstutzen 15 wird Kühlflüssigkeit bis zur Einfüllbe­grenzung in die Auffüllkammer 10 des Ausgleichsbehälters eingefüllt, so daß ein ausreichender Luftraum in der Auffüll­kammer zur Aufnahme des durch Erwärmung bei normaler Betriebs­temperatur entstehenden Ausdehnungsvolumens der Kühlflüssig­keit verbleibt. Im Normalfall wird sich also der anfängliche Kühlflüssigkeitsstand durch Erwärmung und Ausdehnung erhöhen, jedoch keine Kühlflüssigkeit über die Verbindungsleitung 13 in die Ausdehnungskammer 11 überlaufen.
  • Unter extremen Betriebsbedingungen, zum Beispiel bei sehr hohen Betriebstemperaturen der Brennkraftmaschine oder auch nach dem Abschalten der heißen Brennkraftmaschine, erhitzt sich aufgrund der nicht ausreichenden oder nicht vorhandenen Kühlung die Kühlflüssigkeit derart stark, daß durch die dadurch bewirkte Ausdehnung die Kühlflüssigkeit über die Verbindungsleitung 13 von der Auffüllkammer 10 in die Ausdehnungskammer 11 überläuft. Da die Ausdehnungskammer 11 durch den Ventildeckel 19 dicht abgeschlossen ist, erhöht sich der Druck in der Ausdehnungs­kammer 11, so daß nach einem Wiederabkühlen der Kühlflüssigkeit aufgrund des Überdrucks in der Ausdehnungskammer und des ent­stehenden Unterdrucks in der Auffüllkammer 10 die Kühlflüssig­keit aus der Ausdehnungskammer 11 in die Auffüllkammer 10 über die Verbindungsleitung 13 zurückgesaugt wird. Zu diesem Zweck ist der Sammelraum 38 vorgesehen, in dem sich die in der Ausdehnungskammer 11 vorhandene Kühlflüssigkeit sammeln kann. Analog dazu verbleibt im Luftraum 37 auch dann eine gewisse Restluftmenge, wenn die gesamte Auffüllkammer 10 wieder mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Dadurch ist es möglich, daß eventuelle Gasblasen aus der Kühlflüssigkeit 10 aufsteigen und in den Luftraum 37 ausgeschieden werden können.
  • Übersteigt der Druck in der Ausdehnungskammer 11 einen vorbe­stimmten Wert, so öffnet das im Ventildeckel 19 befindliche Überdruckventil, so daß Gas oder Flüssigkeit über die Über­strömleitung 20 ausströmen kann und dadurch sich der Druck wieder verringert. Dabei ist es möglich, das genannte Über­druckventil mit einem Unterdruckventil zu kombinieren, so daß bei einem in der Ausdehnungskammer 11 entstehenden Unterdruck, der zum Beispiel beim Erkalten der Kühlflüssigkeit entstehen kann, Luft in die Ausdehnungskammer 11 eingelassen wird und dadurch ein Druckausgleich stattfindet.
  • Durch die mit dem Absaugstutzen 26 verbundene Pumpe, die Kühlflüssigkeit aus dem Ausgleichsbehälter ansaugt, besteht die Gefahr, daß in der Verbindungsleitung vom Ausgleichsbehälter zur Pumpe Kavitationserscheinungen auftreten, sich also durch ein Aufreißen des Flüssigkeitsstromes Blasen bilden. Zur Ver­meidung von Kavitationserscheinungen in der Verbindungsleitung vom Absaugstutzen 26 zur Pumpe ist es erforderlich, in jedem Betriebszustand einen bestimmten Kühlflüssigkeitsstand über dem Absaugstutzen 26 zu gewährleisten. Durch die Anordnung der Auffüllkammer 10 über der Ausdehnungskammer 11, also dadurch, daß sich die Kühlflüssigkeit immer im oberen Bereich des Ausgleichsbehälters befindet, ist gewährleistet, daß der Flüssigkeitsstand normalerweise sich ausreichend hoch über dem Absaugstutzen 26 befindet. Selbst wenn aufgrund eines Verlustes von Kühlflüssigkeit der Kühlmittelstand in der Auffüllkammer 10 sinkt, ist der Kühlmittelstand noch so lange ausreichend hoch, wie die Vertiefung 27 mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Erst wenn auch die Vertiefung 27 keine Kühlflüssigkeit mehr enthält, also sich im gesamten Ausgleichsbehälter kein Kühlmittel mehr befindet, besteht die Gefahr einer Blasenbildung in der Kühl­flüssigkeit und damit einer Verminderung der Kühlleistung.
  • Im Vergleich zu dem eingangs beschriebenen bekannten Aus­gleichsbehälter, der eine senkrechte Trennwand von Auffüll­kammer und Ausdehnungskammer aufweist, ergibt sich mit einem erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälter, wie er zum Beispiel in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, eine wesentliche Verminderung der Gefahr von Kavitationserscheinungen. Dies wird hauptsäch­lich dadurch erreicht, daß bei einem erfindungsgemäßen Aus­gleichsbehälter die Höhe der Ausdehnungskammer 11 im Prinzip immer zur effektiven Höhe des Flüssigkeitsstands in der Auf­füllkammer 10 über dem Absaugstutzen 11 hinzu gezählt werden kann. Weiter haben bei einem erfindungsgemäßen Ausgleichsbehäl­ter auch Änderungen der Menge der Kühlflüssigkeit zum Beispiel infolge von Kühlflüssigkeitsverlusten aufgrund der im wesent­lichen flachen Bauform des Ausgleichsbehälters nur geringfügige Auswirkungen auf den Füllstand in der Auffüllkammer 10 des Behälters. Schließlich ist diese flache Bauform des Ausgleichs­behälters, die durch die Anordnung der Auffüllkammer 10 über der Ausdehnungskammer 11 erreicht wird, auch für einen Einbau des Ausgleichsbehälters in den Motorraum eines Kraftfahrzeugs vorteilhaft.

Claims (14)

1. Einstückiger Ausgleichsbehälter für Kühlflüssigkeit eines Kühlflüssigkeitskreislaufes eines Verbrennungsmotors mit einer Auffüllkammer zur Aufnahme von Kühlflüssigkeit, einer mittels einer Trennwand davon abgetrennten Ausdeh­nungskammer und einer Verbindungsleitung, die einen oberen Bereich der Auffüllkammer mit einem unteren Bereich der Ausdehnungskammer verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnungskammer (11) im wesentlichen unterhalb der Auffüllkammer (10) angeordnet ist.
2. Ausgleichsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Trennwand (12) zwischen der Auffüllkammer (10) und der Ausdehnungskammer (11) im wesentlichen einen horizontalen Verlauf aufweist.
3. Ausgleichsbehälter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (13) an der Verbindungsstelle zum oberen Bereich (35) der Auf­füllkammer (10) zu einem Luftraum (37) ausgebildet ist, dessen höchster Punkt über dem höchsten Punkt der Ausgleichskammer (10) liegt.
4. Ausgleichsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (13) an der Verbindungsstelle zum unteren Bereich (36) der Ausdeh­nungskammer (11) zu einem Sammelraum (38) ausgeformt ist, dessen tiefster Punkt unter dem tiefsten Punkt der Aus­dehnungskammer (11) liegt.
5. Ausgleichsbehälter nach einem der Ansprüch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (13) an eine Behälterwand (40) angeformt ist.
6. Ausgleichsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einfüllstutzen (15) an der Oberseite (41) der Auffüllkammer (10) angebracht und mittels eines Einfülldeckels (16) verschließbar ist.
7. Ausgleichsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilstutzen (18) mit der Ausdehnungskammer (11) verbunden und mittels eines als Überdruckventil ausgebildeten Ventildeckels (19) ver­schließbar ist.
8. Ausgleichsbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­net, daß der Ventilstutzen (18) sich an der Oberseite (41) der Auffüllkammer (10) befindet und mit Hilfe eines Kanals (21) an die Ausdehnungskammer (11) angeschlossen ist.
9. Ausgleichsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich (35) der Auffüllkammer (10) wenigstens ein Zulaufanschluß (25) für Kühlflüssigkeit angebracht ist.
10. Ausgleichsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Absauganschluß (26) für Kühlflüssigkeit vorgesehen ist, der sich an der Unterseite (42) der Ausdehnungskammer (11) befindet und über eine Vertiefung (27) an die Auffüllkammer (10) angeschlossen ist.
11. Ausgleichsbehälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­net, daß die Vertiefung (27) mit Hilfe wenigstens einer Schräge (28) ausgebildet ist, die von der Trennwand (12) zur Unterseite (42) der Ausdehnungskammer (11) verläuft.
12. Ausgleichsbehälter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Absauganschluß (26) sich am Rand des Behälters befindet.
13. Ausgleichsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus zwei Schalen mit einer vertikalen, durch die Verbindungsleitung (13) laufenden Teilungsfuge (30) zusammengesetzt ist.
14. Ausgleichsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen als Spritzgußteil aus Kunststoff hergestellt und im Bereich der Teilungsfuge miteinander verschweißt sind.
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