EP0467282A1 - Vorrichtung zur selbsttätigen Entlüftung einer Kühlkammer - Google Patents

Vorrichtung zur selbsttätigen Entlüftung einer Kühlkammer Download PDF

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EP0467282A1
EP0467282A1 EP91111831A EP91111831A EP0467282A1 EP 0467282 A1 EP0467282 A1 EP 0467282A1 EP 91111831 A EP91111831 A EP 91111831A EP 91111831 A EP91111831 A EP 91111831A EP 0467282 A1 EP0467282 A1 EP 0467282A1
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EP
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coolant
pipe
ventilation
valve
ball
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EP91111831A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Krämer
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ABS Pumpen AG
Original Assignee
ABS Pumpen AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806—Cooling the drive system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/605—Venting into the ambient atmosphere or the like

Definitions

  • the invention relates to a device for the automatic venting of a liquid-cooled, closed cooling chamber with a coolant inlet and return, preferably for engine cooling of a dirty water pump, by means of a vent pipe passing through the cooling chamber from top to bottom, the coolant preferably being taken from the medium conveyed by the pump and flows back into this.
  • a high efficiency of a cooling chamber which surrounds a motor in the form of a jacket, in particular, depends on the fact that the interior of the cooling chamber, through which a coolant flows, is vented as well as possible.
  • the flow conditions in the coolant circuit deteriorate due to air or gas bubbles in the interior of the cooling space, and gases also have poor thermal conductivity and do not contribute to cooling the engine.
  • cooling chambers are therefore vented.
  • a particularly simple way of venting is given by installing a vent pipe in the cooling chamber, which extends from the upper end of the closed cooling chamber to the lower end. Since the existing air collects in the upper area of the cooling chamber when the coolant penetrates, it is guided by the pressure of the coolant through the ventilation pipe, at the lower end of which it can escape.
  • the pumping medium of the pump e.g. Water
  • the pumped medium pushes the pumped medium out of the pump chamber into the cooling chamber and flows back into the pump chamber through a coolant return.
  • the invention has for its object to prevent clogging of the ventilation pipe by dirt particles or the like and to ensure optimal ventilation.
  • This object is achieved by a valve which automatically closes the upper end of the vent pipe under the action of coolant flowing into the vent pipe, the valve opening for venting when the coolant level drops below the upper end of the vent pipe.
  • the valve according to the invention opens and closes depending on the level of the coolant in the cooling chamber. As soon as the coolant has reached the upper end of the ventilation pipe, the ventilation process is completed and the valve closes the upper end of the ventilation pipe under the suction effect of coolant flowing into the ventilation pipe. In this way, the ventilation pipe is closed, so that coolant can no longer pass through the ventilation pipe and thus no clogging by dirt particles or the like is possible.
  • the cooling chamber is completely filled with coolant, so that the valve is always in its closed position.
  • the valve opens automatically and releases the upper end of the ventilation pipe, so that the cooling chamber can be completely vented when the pump is started up later.
  • the automatically operating valve is conveniently located at the highest point of the cooling chamber, since this is the only way to ensure that the ventilation is as complete as possible.
  • the automatically operating valve has the lowest possible overall height.
  • This requirement is e.g. fulfilled by a ball which is provided with at least one elastic holding arm which is fixed to the ventilation pipe and holds the valve ball in a position above the ventilation pipe.
  • the outer diameter of the ball is expediently larger than the inner diameter of the vent pipe, so that the ball can sit sealingly on the vent pipe.
  • the balls or the holding arms can consist of an elastic, rubber-like material, so that the manufacture of the valve is inexpensive. It has proven to be particularly advantageous to fix the ball to the vent pipe with two elastic holding arms.
  • the ball can be centered exactly over the ventilation pipe, the elasticity of the holding arms being selected such that the valve ball is pressed onto the pipe end by the suction effect of coolant flowing into the ventilation pipe, but on the other hand the elasticity of the holding arms is sufficiently large to allow for the Raise the ball into a position over the end of the vent pipe if the suction effect diminishes as the coolant level drops.
  • Another advantageous possibility for fixing the holding arms to the vent pipe can be done in that the ends of the holding arms have thickened portions that can be inserted into bores in the vent pipe. The thickening prevents the holding arms from slipping out, so that the valve operates safely.
  • valve ball with the holding arms is preferably formed in one piece, so that the overall production is relatively inexpensive.
  • valve according to the invention which works approximately like a snorkel head valve
  • a valve of a different type can also be used to shut off the ventilation tube, for example a three-way valve which can be plugged onto the ventilation tube and has an inner sealing ball, which blocks the ventilation tube when the cooling chamber is completely full.
  • Other valve types are also possible, but it should be noted that their height should be as low as possible.
  • the pump 1 shown in FIG. 1 is driven by a motor 2.
  • the engine 2 has a jacket-shaped cooling chamber 3, which has a coolant inlet 4 and a coolant return 5 at the lower end.
  • the coolant 6 is conveyed back into the pump chamber 7 via the coolant return 5, which is shown in detail in FIG. 1.
  • a ventilation pipe 8 Inside the cooling chamber 3 extends from its upper end downwards, a ventilation pipe 8, the upper end 9 of which can be closed automatically by a spherical valve 10 as soon as the level of the coolant 6 reaches the upper end 9 of the ventilation pipe.
  • the spherical valve 10 is also shown in FIG. 1 in a detailed drawing.
  • the ball 10 is fastened to the upper end 9 of the ventilation pipe 8 with elastic holding arms 11, which have thickenings 12 at their ends.
  • the thickened ends of the holding arms 11 sit in holes 13 so that they are secured against slipping out.
  • the elasticity of the holding arms 11 for the ball 10 is selected such that the ball 10 is pressed onto the upper end 9 of the ventilation pipe 8 by the suction effect of coolant 6, which penetrates into the ventilation pipe 8, and the ball 10 is in a position above that Upper end 9 of the vent pipe 8 is raised as soon as the level of the coolant 6 drops below the upper end 9 of the vent pipe 8.
  • FIGS. 2 to 5 show alternative exemplary embodiments of the ball valve which works like a snorkel head valve.
  • Fig. 2 corresponds to that of Fig. 1, in the valve shown in Fig. 3, the ends of the elastic holding arms 11 are connected to a sleeve-shaped tube piece 14 which can be pushed onto the upper end 9 of the vent pipe 8. This enables particularly simple assembly.
  • the ball 10 is seated only on an elastic holding arm 11, which is attached at its end to a likewise tubular tube piece 14, which can be inserted into the upper end 9 of the ventilation tube 8.
  • the elastic holding arms 11 have a non-slip coating 15, so that the ends of the holding arms 11 can be simply pushed over the outer wall of the vent pipe 8 without the risk of the valve shifting.

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Abstract

Die Entlüftung von Kühlkammern, z.B. zur Motorkühlung einer Schmutzwasserpumpe, erfolgt nach dem Stand der Technik mit Hilfe eines die Kühlkammer (3) von oben nach unten durchlaufendes Entlüftungsrohr (8). Bei Pumpen, die das Kühlmittel (6) über einen Kühlmittelzulauf (4) aus dem Pumpenraum (7) entnehmen und über einen Kühlmittelrücklauf (5) in den Pumpenraum (7) zurückführen, besteht die Gefahr, daß durch das möglicherweise verschmutzte Fördermedium, das mit dem Kühlmittel (6) identisch ist, das Innere des Entlüftungsrohres (8) verstopft wird und so ein einwandfreies Entlüften nicht mehr möglich ist. Es wird daher vorgeschlagen, das obere Ende (9) des Entlüftungsrohres (8) mit einem selbsttätig arbeitenden Ventil (10) zu versehen, das unter der Wirkung von in das Entlüftungsrohr (8) einströmendem Kühlmittel (6) selbsttätig schließt und öffnet, wenn der Kühlmittelpegel unter das obere Ende (9) des Entlüftungsrohres (8) absinkt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selbsttätigen Entlüftung einer flüssigkeitsgekühlten, geschlossenen Kühlkammer mit einem Kühlmittelzulauf und -rücklauf, vorzugsweise zur Motorkühlung einer Schmutzwasserpumpe, mittels eines die Kühlkammer von oben nach unten durchlaufenden Entlüftungsrohres, wobei das Kühlmittel vorzugsweise dem durch die Pumpe geförderten Medium entnommen wird und in dieses zurückströmt.
  • Ein hoher Wirkungsgrad einer Kühlkammer, die beispielsweise einen Motor mantelförmig umgibt, hängt insbesondere davon ab, daß der Innenraum der Kühlkammer, die von einem Kühlmittel durchflossen wird, möglichst gut entlüftet ist. Durch Luft bzw. Gasblasen im Inneren des Kühlraumes verschlechtern sich die Strömungsverhältnisse im Kühlmittelkreislauf, außerdem weisen Gase eine schlechte Wärmeleitfähigkeit auf und tragen nicht zur Kühlung des Motors bei.
  • Nach dem Stand der Technik werden daher derartige Kühlkammern entlüftet. Eine besonders einfache Möglichkeit zur Entlüftung ist durch den Einbau eines Entlüftungsrohres in die Kühlkammer gegeben, das sich vom oberen Ende der geschlossenen Kühlkammer bis zum unteren Ende erstreckt. Da sich im oberen Bereich der Kühlkammer beim Eindringen des Kühlmittels die vorhandene Luft ansammelt, wird sie durch den Druck des Kühlmittels durch das Entlüftungsrohr geleitet, an dessen unteren Ende sie austreten kann.
  • Um eine separate Kühlmittelleitung zu vermeiden, wird zur Kühlung von Pumpenmotoren das Fördermedium der Pumpe, z.B. Wasser, zur Kühlung verwendet. Das Fördermedium wird dabei durch die Pumpe aus dem Pumpenraum in den Kühlraum gedrückt und fließt durch einen Kühlmittelrücklauf wieder in den Pumpenraum zurück. Hierbei ergibt sich jedoch insbesondere bei Schmutzwasser oder Schlammpumpen das Problem, daß Verunreinigungen oder gröbere Partikel im Fördermedium sich in das relativ enge Entlüftungsrohr setzen und es verstopfen.
  • Dadurch ist eine einwandfreie Entlüftung der Kühlkammer oftmals nicht mehr möglich, so daß das Entlüftungsrohr ausgebaut und gereinigt werden muß. Bei einer unzureichenden Entlüftung der Kühlkammer besteht außerdem die Gefahr, daß sich die Betriebstemperatur des Motors unzulässig stark erhöht und so Schäden am Motor möglich sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verstopfen des Entlüftungsrohres durch Schmutzpartikel oder ähnliches zu verhindern und eine optimale Entlüftung zu gewährleisten.
  • Diese Aufgabe wird durch ein das obere Ende des Entlüftungsrohres unter der Wirkung von in das Entlüftungsrohr einströmendem Kühlmittel selbsttätig verschließendes Ventil gelöst, wobei das Ventil zur Entlüftung öffnet, wenn der Kühlmittelpegel unter das obere Ende des Entlüftungsrohres sinkt.
  • Das erfindungsgemäße Ventil öffnet und schließt je nach Höhe des Kühlmittelpegels in der Kühlkammer. Sobald das Kühlmittel das obere Ende des Entlüftungsrohres erreicht hat, ist der Entlüftungsvorgang abgeschlossen und das Ventil verschließt das obere Ende des Entlüftungsrohres unter der Sogwirkung von in das Entlüftungsrohr einströmendem Kühlmittel. Auf diese Weise wird das Entlüftungsrohr verschlossen, so daß ein Kühlmitteldurchtritt durch das Entlüftungsrohr nicht mehr erfolgen kann und damit auch keine Verstopfungen durch Schmutzpartikel oder ähnliches möglich sind.
  • Während der Betriebszeit der Pumpe ist die Kühlkammer vollständig mit Kühlmittel gefüllt, so daß das Ventil sich ständig in seiner geschlossenen Stellung befindet. Beim Absinken des Kühlmittelpegels in der Kühlkammer öffnet das Ventil selbsttätig und gibt das obere Ende des Entlüftungsrohres frei, so daß bei einer späteren Inbetriebnahme der Pumpe die Kühlkammer vollständig entlüftet werden kann.
  • Das selbsttätig arbeitende Ventil sitzt dabei zweckmäßigerweise an der höchsten Stelle der Kühlkammer, da nur so eine möglichst vollständige Entlüftung erfolgt.
  • Aus diesem Grunde ist es auch zweckmäßig, daß das selbsttätig arbeitende Ventil eine möglichst niedrige Bauhöhe hat. Diese Forderung wird z.B. durch eine Kugel erfüllt, die mit zumindest einem elastischen, am Entlüftungsrohr fixierten Haltearm versehen ist, der die Ventilkugel in einer Position oberhalb des Entlüftungsrohres hält. Der Außendurchmesser der Kugel ist dabei zweckmäßigerweise größer als der Innendurchmesser des Entlüftungsrohres, so daß sich die Kugel dichtend auf das Entlüftungsrohr aufsetzen kann. Die Kugeln bzw. die Haltearme können aus einem elastischen, gummiähnlichem Material bestehen, so daß die Herstellung des Ventiles preiswert ist. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, die Kugel mit zwei elastischen Haltearmen am Entlüftungsrohr zu fixieren. Dadurch kann die Kugel genau über dem Entlüftungsrohr zentriert werden, wobei die Elastizität der Haltearme so gewählt wird, daß durch die Sogwirkung von in das Entlüftungsrohr einströmendem Kühlmittel die Ventilkugel auf das Rohrende gedrückt wird, jedoch andererseits die Elastizität der Haltearme genügend groß ist, um die Kugel in eine Position über das Ende des Entlüftungsrohres zu heben, wenn bei sinkendem Kühlmittelpegel die Sogwirkung nachläßt.
  • Wenn die elastischen Haltearme mit einem hülsenförmigen Rohrstück verbunden sind, das in oder über das obere Ende des Entlüftungsrohres gesteckt werden kann, ist eine besonders einfache und schnelle Montage des selbsttätig arbeitenden Ventiles möglich. Auch die Nachrüstung von Pumpenmotoren ist auf diese Weise möglich.
  • Eine andere vorteilhafte Möglichkeit zur Fixierung der Haltearme am Entlüftungsrohr kann dadurch erfolgen, daß die Enden der Haltearme Verdickungen aufweisen, die in Bohrungen des Entlüftungsrohres hineingesteckt werden können. Durch die Verdickungen wird ein Hinausrutschen der Haltearme verhindert, so daß eine sichere Arbeitsweise des Ventiles gegeben ist.
  • Es ist auch möglich, die Enden der Haltearme mit einem rutschfesten Überzug zu versehen, so daß sie einfach über die Außenwandung gestreift werden können und dort in der einmal vorgesehenen Position verbleiben.
  • Die Ventilkugel mit den Haltearmen ist vorzugsweise einstückig ausgebildet, so daß die Herstellung insgesamt relativ preiswert ist.
  • Neben dem erfindungsgemäßen Ventil, das etwa wie ein Schnorchelkopfventil arbeitet, kann zur Absperrung des Entlüftungsrohres auch ein Ventil anderer Bauart, beispielsweise ein auf das Entlüftungsrohr aufsteckbares Dreiwegeventil mit einer inneren Dichtkugel, die das Entlüftungsrohr bei vollständig gefüllter Kühlkammer versperrt, verwendet werden. Auch andere Ventilbauarten sind möglich, es ist jedoch zu beachten, daß ihre Bauhöhe möglichst niedrig sein sollte.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und wird im nachfolgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen Schnitt durch eine motorgetriebene Schmutzwasserpumpe mit einer Kühlkammer und einem absperrbaren Entlüftungsrohr,
    • Fig. 2 einen Schnitt durch das obere Ende des Entlüftungsrohres mit aufgesetztem Ventil,
    • Fig. 3 einen Schnitt durch das obere Ende des Entlüftungsrohres mit einem anderen Ausführungsbeispiel des Ventiles,
    • Fig. 4 einen Schnitt durch das obere Ende des Entlüftungsrohres mit einem eingesetzten hülsenförmigen Rohrstück als Halterung für eine einarmige Ausführung des Ventiles und
    • Fig. 5 einen Schnitt durch das obere Ende des Entlüftungsrohres mit einem weiteren Ausführungsbeispiel für das Ventil.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Pumpe 1 wird durch einen Motor 2 angetrieben. Der Motor 2 weist eine mantelförmig ihn umgebende Kühlkammer 3 auf, die am unteren Ende einen Kühlmittelzulauf 4 sowie einen Kühlmittelrücklauf 5 hat.
  • Im Inneren der Kühlkammer 3 befindet sich während des Betriebes der Pumpe ein Kühlmittel 6, das über den Kühlmittelzulauf 4 aus dem Pumpenraum 7 entnommen wird und mit dem Fördermedium identisch ist.
  • Über den Kühlmittelrücklauf 5, der als Detail in Fig. 1 dargestellt ist, wird das Kühlmittel 6 in den Pumpenraum 7 zurückgefördert.
  • Im Inneren der Kühlkammer 3 erstreckt sich von ihrem oberen Ende bis nach unten ein Entlüftungsrohr 8, dessen oberes Ende 9 durch ein kugelförmiges Ventil 10 selbsttätig verschlossen werden kann, sobald der Pegelstand des Kühlmittels 6 das obere Ende 9 des Entlüftungsrohres erreicht.
  • Das kugelförmige Ventil 10 ist in Fig. 1 ebenfalls in einer Detailzeichnung dargestellt. Die Kugel 10 ist mit elastischen Haltearmen 11, die an ihren Enden Verdickungen 12 aufweisen, am oberen Ende 9 des Entlüftungsrohres 8 befestigt. Die verdickten Enden der Haltearme 11 sitzen dabei in Bohrungen 13, so daß sie gegen ein Herausrutschen gesichert sind.
  • Die Elastizität der Haltearme 11 für die Kugel 10 ist so gewählt, daß die Kugel 10 durch die Sogwirkung von Kühlmittel 6, das in das Entlüftungsrohr 8 eindringt, auf das obere Ende 9 des Entlüftungsrohres 8 gedrückt wird und die Kugel 10 in eine Position über dem oberen Ende 9 des Entlüftungsrohres 8 angehoben wird, sobald der Pegelstand des Kühlmittels 6 unter das obere Ende 9 des Entlüftungsrohres 8 absinkt.
  • In den Figuren 2 bis 5 sind alternative Ausführungsbeispiele für das wie ein Schnorchelkopfventil arbeitende Kugelventil zu sehen.
  • Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht dem aus Fig. 1, bei dem in Fig. 3 gezeigten Ventil sind die Enden der elastischen Haltearme 11 mit einem hülsenförmigen Rohrstück 14 verbunden, das auf das obere Ende 9 des Entlüftungsrohres 8 aufgeschoben werden kann. Dadurch ist eine besonders einfache Montage möglich.
  • Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ventil sitzt die Kugel 10 lediglich an einem elastischen Haltearm 11, der mit seinem Ende an einem ebenfalls hülsenförmigem Rohrstück 14 befestigt ist, das in das obere Ende 9 des Entlüftungsrohres 8 eingesteckt werden kann.
  • Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die elastischen Haltearme 11 eine rutschfeste Beschichtung 15 auf, so daß die Enden der Haltearme 11 einfach über die Außenwandung des Entlüftungsrohres 8 gesteckt werden können, ohne daß die Gefahr besteht, daß sich das Ventil verschiebt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1 Pumpe
    • 2 Motor
    • 3 Kühlkammer
    • 4 Kühlmittelzulauf
    • 5 Kühlmittelrücklauf
    • 6 Kühlmittel
    • 7 Pumpenraum
    • 8 Entlüftungsrohr
    • 9 oberes Ende des Entlüftungsrohres
    • 10 Kugel
    • 11 Haltearm
    • 12 Verdickung
    • 13 Bohrung
    • 14 hülsenförmiges Rohrstück
    • 15 rutschfeste Beschichtung

Claims (9)

1. Vorrichtung zur selbsttätigen Entlüftung einer flüssigkeitsgekühlten geschlossenen Kühlkammer mit einem Kühlmittelzulauf und -rücklauf, vorzugsweise zur Motorkühlung einer Schmutzwasserpumpe, mittels eines die Kühlkammer von oben nach unten durchlaufenden Entlüftungsrohres, wobei das Kühlmittel vorzugsweise dem durch die Pumpe geförderten Medium entnommen wird und in dieses zurückströmt, gekennzeichnet durch ein das obere Ende (9) des Entlüftungsrohres (8) unter der Wirkung von in das Entlüftungsrohr (8) einströmendem Kühlmittel (6) selbsttätig verschließendes Ventil (10), wobei das Ventil (10) zur Entlüftung öffnet, wenn der Kühlmittelpegel unter das obere Ende (9) des Entlüftungsrohres (8) sinkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (10) eine mit zumindest einem elastischen, am Entlüftungsrohr (8) fixierten Haltearm (11) versehene Kugel (10) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Kugel (10) größer als der Innendurchmesser des Entlüftungsrohres (8) ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (10) und/oder die Haltearme (11) aus gummiähnlichem Material bestehen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (10) zwei elastische Haltearme (11), die am Entlüftungsrohr (8) fixiert sind, aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die elastischen Haltearme (11) mit einem hülsenförmigen Rohrstück (14) verbunden sind, das in oder über das obere Ende (9) des Entlüftungsrohres (8) steckbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Haltearme (11) Verdickungen (12) aufweisen, die in Bohrungen (13) des Entlüftungsrohres (8) steckbar sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Haltearme (11) rutschfest an der Außenwandung des Entlüftungsrohres (8) anliegen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (10) und die Haltearme (11) einstückig ausgebildet sind.
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