SE1450139A1

SE1450139A1 - Valve device for maintaining a predetermined pressure in a cooling system of a vehicle

Info

Publication number: SE1450139A1
Application number: SE1450139A
Authority: SE
Inventors: Mats Ekman
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2015-08-11
Also published as: DE112015000401B4; WO2015119567A1; DE112015000401T5; SE538660C2

Abstract

Föreliggande uppfinning avser en ventilanordnin g för att upprätthålla ett förbestänittryck i ett kylsystem i ett fordon (l). Ventilanordningen (19) innefattar entryckluftspassage (25) levereras tryckluft till ett invändigt utrymme (1221) hoskylsysternet och en kolv (23) som är förskjutbart anordnad mellan ett öppet läge ochett stängt läge i vilket den blockerar tryckluftspassagen (25). Kolven (23) innefattar enFörsta kolvarea (ai) som äri kontakt med ett medium i nämnda invändi ga utrymme (l 2a) av kylsysternet och en andra kolvarea (ag) som är i kontakt med tryckluft med ettväsentligen konstant tryck (pg). Den första kolvarean (a1) och den andra kolvarean (ag)är dimensionerade så att kolven (23) förskjuts mot det öppna läget då trycket (p1) ínämnda invändi ga utrymme (lZa) i kylsysternet understiger ett förbestärnt tryck (pg)och mot det stängda läget då trycket (pr) i nämnda invändiga utrymme i kylsystemetöverstiger det forbestämda trycket (pe). (Pig. 2) The present invention relates to a valve device for maintaining a precondition pressure in a cooling system of a vehicle (1). The valve device (19) comprises entry air passage (25), compressed air is supplied to an interior space (1221) of the cooling system and a piston (23) slidably arranged between an open position and a closed position in which it blocks the compressed air passage (25). The piston (23) comprises a first piston area (ai) which is in contact with a medium in said interior space (12a) of the cooling system and a second piston area (ag) which is in contact with compressed air with a substantially constant pressure (pg). The first piston area (a1) and the second piston area (ag) are dimensioned so that the piston (23) is displaced towards the open position when the pressure (p1) in said internal space (1Za) in the cooling system is below a predetermined pressure (pg) and towards it closed position when the pressure (pr) in said internal space in the cooling system exceeds the predetermined pressure (pe). (Fig. 2)

Description

2G 25 30 35 Ett kylsystem är emellertid inte helt tätt utan det föreligger ofrånkomligt ett litet läckage av både luft och kylvätska från kylsystemet under drift av förbränningsmotorn. 2G 25 30 35 However, a cooling system is not completely tight but there is inevitably a small leakage of both air and coolant from the cooling system during operation of the internal combustion engine.

Läckaget sänker trycknivån i kylsystemet under drift av förbränningsmotorn. Läckaget är dock i regel så litet att trycknivån endast sänks försurnbart vid normal drift av fordonet. Trycknivån i systemet kan även sjunka om övertrycksventilen öppnat och släppt ut luft vid ett extremt drifttillstånd då kylvätskan expanderat. När kylvätskan kyls ned efter en driftsperiod återtar den sin ursprungliga volym. Därmed skapas ett undertryck i kylsystemet som motsvarar läckaget i kylsysternet under driftsperioden.The leakage lowers the pressure level in the cooling system during operation of the internal combustion engine. However, the leakage is usually so small that the pressure level is only lowered in a regenerable manner during normal operation of the vehicle. The pressure level in the system can also drop if the pressure relief valve is opened and released air in an extreme operating condition when the coolant has expanded. When the coolant cools down after an operating period, it regains its original volume. This creates a negative pressure in the cooling system that corresponds to the leakage in the cooling system during the operating period.

Expansionstanken innefattar en backventil som öppnar och eliminerar undertryeket i kylsystemet då kylvätskan svalnar. Backventilen justerar därmed i efterskott för det läckage som förekommit under drift. Transportfordon kan dock köras väsentligen dygnet runt utan mellanliggande perioder vid vilka kylvätskan kyls ned. Därmed kan backventilen inte tillföra luft som korrigerar för läckaget i kylsystemet. Även om läekaget av luft och kylvätska är litet så kan läckaget under en läng sammanhängande driftsperiod sänka övertrycket till en så låg nivå att det föreligger risk för kavitationsskador på kylvätskepumpen.The expansion tank includes a non-return valve that opens and eliminates the negative pressure in the cooling system as the coolant cools. The non-return valve thus adjusts in arrears for the leakage that has occurred during operation. Transport vehicles can, however, be driven essentially around the clock without intermediate periods during which the coolant cools down. As a result, the non-return valve cannot supply air which corrects for the leakage in the cooling system. Even if the leakage of air and coolant is small, the leakage during a long continuous operating period can lower the overpressure to such a low level that there is a risk of cavitation damage to the coolant pump.

US 2011-/0308484 visar ett arrangemang som är anpassat att upprätthålla ett förbestämt tryck i ett kylsystem. Arrangemanget innefattar en ledning med en envägsventil, en stiypning och en tryekregulator som förbinder en expansionstank i kylsystemet med en laddluftledning. Då tryckregulatom avkänner att trycket i expansionstanken är för lågt ställs den i ett öppet läge så att tryckluft leds från laddluftledníngen tiil expansionstanken. Så snart som tryekregulatorn avkänner att det förbestärnda trycket har uppnåtts i expansionstanken ställs den i ett stängt läge så att flödet av laddluft till expansionstanken upphör.US 2011- / 0308484 discloses an arrangement adapted to maintain a predetermined pressure in a cooling system. The arrangement comprises a line with a one-way valve, a tap and a pressure regulator which connects an expansion tank in the cooling system to a charge air line. When the pressure regulator detects that the pressure in the expansion tank is too low, it is set in an open position so that compressed air is led from the charge air line to the expansion tank. As soon as the pressure regulator senses that the predetermined pressure has been reached in the expansion tank, it is set in a closed position so that the flow of charge air to the expansion tank ceases.

SAMMANFATTNING AV UPPF INN INGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en ventilanordning med få ingående komponenter med vilken ett förbestämt tryck kan upprätthållas i ett kylsystem på ett enkelt och tillförlitligt sätt.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a valve device with few components with which a predetermined pressure can be maintained in a cooling system in a simple and reliable manner.

Detta syfte uppnås med kylsysternet av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets 1 kännetecknande del.This object is achieved with the cooling system of the kind mentioned in the introduction, which is characterized by the features stated in the characterizing part of claim 1.

Ventilanordning innefattar en rörligt anordnad kolv som förskjuts till ett öppet läge så snart som trycket i kylsystemet sjunker under ett på förhand bestämt värde. Dä kolven 10 15 20 25 30 35 är i det öppna läget levererar ventilanordningen tryckluft till kylsystemet. Tillförseln av tryckluft höjer snabbt trycket i kylsysternet till det förbestämda värdet. Då trycket nått det förbestämda värdet förskjuts kolven till ett stängt läge i vilket tillförseln av tryckluft avbryts. De krafter som skapar förskjutningsrörelsen av kolven är relaterad till tryckluttens tryck, trycket i kylsysternet och storleken på de kolvareor som nämnda tryck verkar pä. Med kännedom om tryckluftens tryck och det forbestämda trycket i kylsystemet kan nämnda kolvareor dirnensioneras i förhållande till varandra så att kolven öppnar då trycket i kylsysternet när ett förbestämt värdet och stängs dä trycket i kylsysternet överstiger detta värde. En ventilanordning med en förskjutbar kolv kan ges en enkel konstruktion med få ingående komponenter samtidigt som den har en tillförlitlig funktion.Valve device comprises a movably arranged piston which is displaced to an open position as soon as the pressure in the cooling system drops below a predetermined value. When the piston 10 is in the open position, the valve device delivers compressed air to the cooling system. The supply of compressed air quickly raises the pressure in the cooling system to the predetermined value. When the pressure has reached the predetermined value, the piston is displaced to a closed position in which the supply of compressed air is interrupted. The forces which create the displacement movement of the piston are related to the pressure of the pressure liquor, the pressure in the cooling system and the size of the piston articles on which said pressure acts. With knowledge of the pressure of the compressed air and the predetermined pressure in the cooling system, said piston products can be dimensioned in relation to each other so that the piston then opens the pressure in the cooling system when a predetermined value and closes when the pressure in the cooling system exceeds this value. A valve device with a slidable piston can be given a simple construction with few components while at the same time having a reliable function.

Enligt en ntföringsfonn av uppfinningen innefattar kolven en tredje kolvarea som är i kontakt med luft av omgivningens tryck. En sådan kolv kan innefatta en sida den som är försedd med första kolvarean som är i kontakt med trycket i kylsystemet. Kolven innefattar på den andra sidan den andra kolvarean som är i kontakt med tryckluften och den tredje kolvarean som är i kontakt med luft av omgivningens tryck. Denna resterande tredje kolvarea utgör skillnaden mellan den första kolvarean och den andra kolvarean. En sådan kolv kan innefatta ett forsta parti med en första diameter och ett andra parti med en andra diameter som är mindre än den första diametern, varvid det första partiet innefattar en ändyta som bildar den första kolvarean, det andra partiet innefattar en ändyta som bildar den tredje kolvarean och att ytan i övergången mellan det första partiet och det andra partiet bildar den andra kolvarean. Kolven erhåller därmed en. enkel konstruktion.According to an embodiment of the invention, the piston comprises a third piston area which is in contact with air of ambient pressure. Such a piston may comprise a side which is provided with the first piston area which is in contact with the pressure in the cooling system. The piston comprises, on the other hand, the second piston area which is in contact with the compressed air and the third piston area which is in contact with air of ambient pressure. This remaining third piston area is the difference between the first piston area and the second piston area. Such a piston may comprise a first portion having a first diameter and a second portion having a second diameter smaller than the first diameter, the first portion comprising an end surface forming the first piston area, the second portion comprising an end surface forming the the third piston area and that the surface in the transition between the first portion and the second portion forms the second piston area. The piston thus obtains one. simple construction.

Enligt en utföringsfonn av uppfinningen innefattar ventilanordningen en första komponent som är anpassad att definiera kolvens position i det öppna läget. Kolven påverkas således av krafter som strävar efter att föra den till det stängda läget och rnotriktade krafter som strävar efter att föra den till det öppna läget. Dä krafterna som strävar efter att föra kolven mot det öppna läget är större än de krafter som strävar efter att föra kolven till det stängda läget erhåller kolven en rörelse från det stängda läget.According to an embodiment of the invention, the valve device comprises a first component which is adapted to define the position of the piston in the open position. The piston is thus affected by forces which seek to bring it to the closed position and directional forces which seek to bring it to the open position. When the forces striving to move the piston towards the open position are greater than the forces striving to move the piston to the closed position, the piston receives a movement from the closed position.

Kolvens rörelse mäste av naturliga skäl stoppas i ett lämpligt öppet läge. Nämnda första komponent kan utgöra en stoppyta eller liknande som kommer i kontakt med en yta hos kolven och stoppar kolven då den nätt ett lämpligt öppet läge. Nämnda forsta komponent har med fördel en första ände som är förbundet med en stationär enhet och en andra ände som är förbunden med kolven. Därmed kan den forsta komponenten 'ÉO 15 20 25 30 35 stoppa kolven i det öppna läget då kolven erhållit en position på ett bestämt avstånd till den stationära komponenten. Nämnda första komponent har med fördel fjädrande egenskaper. Med sådana egenskaper kan den första komponenten bromsa upp kolven på ett relativt mjukt sätt då den når det öppna läget. Den första komponenten kan även tillhandahålla en positionering av kolven även i övrigt i förhållande till den stationära enheten. Den forsta komponenten kan därmed, exempelvis, positionera kolven i en radiell position inuti ett hålforrnigt utrymme i vilket kolven är forskjutbart anordnad.The movement of the piston must, for natural reasons, be stopped in a suitable open position. Said first component may constitute a stop surface or the like which comes into contact with a surface of the piston and stops the piston when it has reached a suitable open position. Said first component advantageously has a first end which is connected to a stationary unit and a second end which is connected to the piston. Thus, the first component can stop the piston in the open position when the piston has obtained a position at a certain distance from the stationary component. Said first component advantageously has resilient properties. With such properties, the first component can brake the piston in a relatively smooth manner when it reaches the open position. The first component can also provide a positioning of the piston also in relation to the stationary unit. The first component can thus, for example, position the piston in a radial position within a hollow space in which the piston is slidably arranged.

Enligt en utföringsforrn av uppfinningen innefattar ventilanordningen en andra komponent som utgör en lufttät vägg mellan ett område av trycklu?spassagen och omgivande luft. Eftersom tryckluften i tryckluftspassagen och luften med omgivningens tryck verkar på olika kolvarna på samma sida av kolven måste tryckluftspassage åtskiljas från området med luft av omgivningens tryck. Det kan ske med ett lufttätt väggelernent som är infäst rnellan kolven och en väggyta som definierar det hålfonniga utrymmet i vilket kolven är förskjutbart anordnad. Nämnda första och andra komponenter kan utgöra en och samma komponent. I detta fall utgör komponenten således både en lufttät vägg samtidigt som det har fjädrande egenskaper som stoppar upp kolven i ett lämpligt öppet läge.According to an embodiment of the invention, the valve device comprises a second component which constitutes an airtight wall between an area of the pressure passage and ambient air. Since the compressed air in the compressed air passage and the ambient air act on the different pistons on the same side of the piston, compressed air passage must be separated from the area of air by the ambient pressure. This can be done with an airtight wall element which is attached to the piston and a wall surface which defines the hollow space in which the piston is slidably arranged. Said first and second components may constitute one and the same component. In this case, the component thus constitutes both an airtight wall at the same time as it has resilient properties which stop the piston in a suitable open position.

Enligt en utforingsfonn av uppfinningen innefattar tryckluftspassagen en del som har en tvärgående sträckning i förhållande till kolven rörelseriktning och att kolven är anpassad att blockera denna del av tryckluftspassagen i det stängda läget. Kolven kan ha ett motsvarande tvärgäende parti som justerar bredden hos denna del av tryckluftspassagen i beroende av kolvens position. Därmed kan kolven i det stängda läget blockera denna del av tryckluftspassagen så att luftflödet genom tryckluftspassagen upphör. Det tvärgående partiet hos kolven kan utgöra den andra lrolvarean. Därmed erhåller den andra kolvarean en dubbel funktion.According to an embodiment of the invention, the compressed air passage comprises a part which has a transverse stretch in relation to the direction of movement of the piston and that the piston is adapted to block this part of the compressed air passage in the closed position. The piston may have a corresponding transverse portion which adjusts the width of this part of the compressed air passage depending on the position of the piston. Thus, in the closed position, the piston can block this part of the compressed air passage so that the air flow through the compressed air passage ceases. The transverse portion of the piston may constitute the second surface area. Thus, the second piston area obtains a dual function.

Tryckluftpassagen kan innefatta ett tätníngsorgan som tillsammans med nämnda parti hos kolven blockerar tryckluftspassagen i det stängda läget. Med hjälp av ett tätningsorgan kan en helt tät anliggning mellan nämnda parti av kolven och tätningsorganet erhållas så att tryckluttsflödet i tryckluftspassagen upphör helt då kolven är i det stängda läget.The compressed air passage may comprise a sealing means which, together with said portion of the piston, blocks the compressed air passage in the closed position. By means of a sealing member, a completely tight abutment between said portion of the piston and the sealing member can be obtained so that the pressure liquor flow in the compressed air passage ceases completely when the piston is in the closed position.

Enligt en utföringsfonn av uppfinningen är tryckluftspassagen är anordnad radiellt utvändigt om kolven och radiellt invändigt om en väggyta som definierar ett hålforrnigt utrymme i vilket kolven är förskjutbart anordnad. Tryckluftpassagen kan 10 15 20 25 30 35 ha två delar med en axiell sträckning utvändigt om kolvens partier med olika diametrar och en del med en radiell sträckning som förbinder de två axiella delarna.According to an embodiment of the invention, the compressed air passage is arranged radially outside the piston and radially inside a wall surface defining a hollow space in which the piston is slidably arranged. The compressed air passage may have two parts with an axial stretch outside the portions of the piston of different diameters and a part with a radial stretch connecting the two axial parts.

Enligt en utforingsfonn av uppfinningen är ventilanordningen anpassad att leda tryekluft till ett invändigt utrymme i en expansionstank i kylsystemet. Eftersom en expansionstank redan innehåller luft i ett övre område är det lämpligt att tillföra tryckluften till detta område av expan sionstanken. Den tillforda tryekluften höj er lufttrycket i området ovanför kylvätskan i expansionstanken. Lufttryeket verkar därmed med en tryckkraft på kylvätskan i expansionstanken så att den erhåller ett motsvarande tryck. Kylvätskans tryck i expansíonstanken överförs till kylvätskan i övriga delar av kylsystemet. Alternativt kan luften tillföras till static line eller annat lämpligt ställe i kylsystemet.According to an embodiment of the invention, the valve device is adapted to direct compressed air to an internal space in an expansion tank in the cooling system. Since an expansion tank already contains air in an upper area, it is convenient to supply the compressed air to this area of the expansion tank. The supplied compressed air raises the air pressure in the area above the coolant in the expansion tank. The air pressure thus acts with a pressure force on the coolant in the expansion tank so that it obtains a corresponding pressure. The pressure of the coolant in the expansion tank is transferred to the coolant in other parts of the cooling system. Alternatively, the air can be supplied to the static line or other suitable place in the cooling system.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är ventilanordningen anpassad att mottaga tryckluft från en tryckluftskälla i form av en aekumulatortank som lagrar tryokluft för ett befintligt ttyckluftssystem i fordonet. I tunga fordon finns i regel väsentligen alltid tillgång till tryckluft som med fördel kan utnyttjas för detta ändamål. Under drift av ett fordon upprätthålls i regel ett fdr-bestämt relativt högt lufttryck i en ackurnulatortank av en kompressor som drivs av fdrbränningsmotorn. Sådana ackumulatortankar är relativt täta så att tryckluft kan lagras med ett relativt stort övertryck under långa tidsperioder även då fordonet inte åri drift. Om trycket i ackumulatortanlcen är mycket högt kan tryckluftsledning innefatta ett stryporgan med en fast strypning som de?nierar det tryck som tryckluften har i tryckluftspassagen.According to an embodiment of the invention, the valve device is adapted to receive compressed air from a compressed air source in the form of an accumulator tank which stores compressed air for an existing compressed air system in the vehicle. In heavy vehicles, there is usually always access to compressed air that can be used to advantage for this purpose. During operation of a vehicle, a predetermined relatively high air pressure is generally maintained in an accumulator tank by a compressor driven by the combustion engine. Such accumulator tanks are relatively tight so that compressed air can be stored with a relatively large overpressure for long periods of time even when the vehicle is not in operation. If the pressure in the accumulator tank is very high, compressed air line may comprise a throttling means with a fixed throttle which defines the pressure which the compressed air has in the compressed air passage.

Enligt en utföringsforrn av uppfinningen innefattar kylsysternet en övertryeksventil. Då kylsystemet trycksätts med kall kylvåtska tillhandahålls en tryckökning i kylsystemet i takt med att kylvåtskan värrns upp till sin driftstemperatur. I de fall då trycklufts tillsätts i ett kallt kylsystem kan trycket i kylsysternet bli alltför högt när kylvätskan når driftstemperatzlren. Med hjälp av övertrycksventilen släpps luft ut från kylsystemet då trycket överstiger en för hög nivå.According to an embodiment of the invention, the cooling system comprises a pressure relief valve. When the cooling system is pressurized with cold coolant, an increase in pressure is provided in the cooling system as the coolant is heated up to its operating temperature. In cases where compressed air is added in a cold cooling system, the pressure in the cooling system can become too high when the coolant reaches the operating temperature. With the help of the pressure relief valve, air is released from the cooling system when the pressure exceeds a too high level.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA l det följande beskrivs, såsom ett exempel, en foredragen utföringsforin av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: 10 '15 20 25 30 35 Fig. l visar ett kylsystem i ett fordon med en ventilanordning enligt uppfinningen, Fig. 2 visar ventilanordningen i ett stängt läge och Pig. 3 visar ventilanordningen i ett öppet läge.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following, as an example, a preferred embodiment of the invention is described with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows a cooling system in a vehicle with a valve device according to the invention, Figs. 2 shows the valve device in a closed position and Pig. 3 shows the valve device in an open position.

DETALJERAD BESKRIVNING Av EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Av UPPFINNINGEN F ig. 1 visar schernatiskt ett fordon l. Fordonet 1 är med fördel ett tungt fordon.DETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION FIG. 1 schernatically shows a vehicle 1. The vehicle 1 is advantageously a heavy vehicle.

Förbränningsrnotom 2 kan vara en överladdad dieselmotor. Förbränningsmotorn 2 kyls av kylvätska som cirkulerar i ett kylsystem. En kylvätskepump 3 cirkulerar kylvätskan i kylsystemet och genom forbränningsmotorn 2. Efter att kylvätskan kyit förbränningsinotom 2 leds den till en ledning 4 som innefattar en vänneväxlare 4a för kylning av en retarder. Alternativt kan kylvätskan användas sorn arbetsmedium i retardern. Kylvätskan leds från ledningen 4 till en termostat 5 i kylsystemet. Innan kylvätskan uppnår en normal driftstemperatiir är termostaten 5 anpassad att leda kylvätskan, via en ledning 6, till kylvätskepumpen 3 som är anordnad i en ledning 7.The combustion engine 2 may be a supercharged diesel engine. The internal combustion engine 2 is cooled by coolant circulating in a cooling system. A coolant pump 3 circulates the coolant in the cooling system and through the internal combustion engine 2. After the coolant has cooled the combustion engine 2, it is led to a line 4 which comprises a friend exchanger 4a for cooling a retarder. Alternatively, the coolant can be used as a working medium in the retarder. The coolant is led from the line 4 to a thermostat 5 in the cooling system. Before the coolant reaches a normal operating temperature, the thermostat 5 is adapted to conduct the coolant, via a line 6, to the coolant pump 3 which is arranged in a line 7.

Då terrnostaten S leder kylvätskan till kylvätskepumpen 3 cirkuleras kylvätskaní kylsystemet utan att kylas. Så snart som kylvätskan uppnår en temperatur som överstiger en fórbestärnd driftsternperatur leder terrnostaten 5 kylvätskan, via en ledning 8, till en luftkyld kylvätskekylare 9, som är monterad vid ett främre parti av fordonet l. Kylvätskan kyls av en kylande luftström i kylvätskekylaren 9. Den kylande luftströmmen åstadkorns av en kylar?äkt 10 och av fordonets fartvind. Efter kylningen i kylvätskekylaren 9 leds kylvätskan, via en ledning 11, åter till kylvätskepumpen 3 i ledningen 7.When the thermostat S conducts the coolant to the coolant pump 3, the coolant can circulate in the cooling system without being cooled. As soon as the coolant reaches a temperature exceeding a feed-determined operating temperature, the thermostat 5 directs the coolant, via a line 8, to an air-cooled coolant cooler 9, which is mounted at a front part of the vehicle 1. The coolant is cooled by a cooling air stream in the coolant cooler 9. The cooling air flow is provided by a radiator 10 and by the vehicle's wind speed. After cooling in the coolant cooler 9, the coolant is led, via a line 11, back to the coolant pump 3 in the line 7.

Kylvätskans volym i kylsystemet varierar med kylvätskans temperatur. Kylsystemet innefattar en expansionstank l2 med ett invändigt utrynnne som tar upp kylvätskans varierande volym. Expansionstanken 12 äri detta fall, via en ledning 13, förbunden med ledningen 7 som är anordnad på kylvätskepurnpens 3 sugsida. Expansionstanken 12 innefattar, vid ett övre parti, ett avtagbart lock 14 för att möjliggöra påfyllning av kylvätslra till kylsysternet. Loeket 14 innefattar en schematiskt visad övertryeksventil 15. Övertrycksventilen 15 öppnar då trycketi expansionstanken 12 överstiger ett högsta acceptabelt tryck i kylsystemet. Övertrycksventilen 15 kan, exempelvis, öppna vid ett övertryck av 0,9 bar. Expansionstaiiken 12 innefattar även en backventil 16.The volume of the coolant in the cooling system varies with the temperature of the coolant. The cooling system comprises an expansion tank 12 with an internal drain which absorbs the varying volume of the coolant. The expansion tank 12 in this case, via a line 13, is connected to the line 7 which is arranged on the suction side of the coolant purge 3. The expansion tank 12 comprises, at an upper portion, a removable lid 14 to enable the filling of coolant to the cooling system. The lid 14 comprises a diagrammatically shown overpressure valve 15. The overpressure valve 15 opens when the pressure in the expansion tank 12 exceeds a maximum acceptable pressure in the cooling system. The overpressure valve 15 can, for example, open at an overpressure of 0.9 bar. The expansion rod 12 also includes a check valve 16.

Backventilen 16 säkerställer att trycket i expansionstanken 12 åtrniristone motsvarar 10 15 20 25 30 35 den omgivande luftens tryck. Den öppnar således och släpper in luft om det uppkommer ett undertryck i expansionstanken 12 i förhållande till omgivningen.The non-return valve 16 ensures that the pressure in the expansion tank 12 returns to the pressure of the ambient air. It thus opens and lets in air if a negative pressure arises in the expansion tank 12 in relation to the surroundings.

Fordonet I är i detta fall försedd med en tryckluftskälla i form av en ackumulatortank 17. Ackumulatortanken 17 innehåller tryckluft som används i ett tryckluftssystem för att aktivera olika komponenter i fordonet. Under drift av förbränningsrnotorn 2 upprätthåller en kompressor ett förbestämt relativt högt lufttryck i ackumulatortanken 17. Eftersom en ackumulatortank 17 har en mycket tät konstruktion så kan lufttrycket i ackumulatortanken upprätthällas relativt konstant under en lån g tid efter att fordonets förbränningsmotöt' 2 stängts av. 1 och med det kan de tryckluftsdrivna komponenterna utnyttjas så snart som fordonet 1 ska användas. Ackumulatortanken 17 är förbunden med expansionstanken 12 via en tryckluftsledning 18. Tryckluftsledning 18 innefattar en ventilanordning 19 som är ställbar i ett stängt läge i vilket det förhindrar att tryckluft leds från ackumulatortanken 17 till expansionstanken 12 ochi ett öppet lägei vilket det tillåter att tryckluft leds från ackumulatortanken 17 till expansionstanken 12.The vehicle I is in this case provided with a source of compressed air in the form of an accumulator tank 17. The accumulator tank 17 contains compressed air which is used in a compressed air system to activate various components in the vehicle. During operation of the combustion engine 2, a compressor maintains a predetermined relatively high air pressure in the accumulator tank 17. Since an accumulator tank 17 has a very tight construction, the air pressure in the accumulator tank can be maintained relatively constantly for a long time after the vehicle's combustion engine '2 is closed. 1 and with it the compressed air driven components can be used as soon as the vehicle 1 is to be used. The accumulator tank 17 is connected to the expansion tank 12 via a compressed air line 18. Compressed air line 18 comprises a valve device 19 which is adjustable in a closed position in which it prevents compressed air from the accumulator tank 17 to the expansion tank 12 and in an open position which allows compressed air to be led from the accumulator tank. 17 to the expansion tank 12.

Tryckluftsledning 18 innefattar ett stryporgan 20 som tillhandahåller en fast strypning av tryckluften som leds från ackurnulatortanken 17 till expansionstanken 12. Luften som når ventilanordningen 19 uppvisar därmed ett lägre tryck än luften i ackurnulatortanken 17. Förekomsten av stryporganet 20 resulterari att luftflödet till ventilanordningen 19 inte blir alltför högt. Därmed säkerställs att expansionstanken 12 fylls på med luft i en lagom takt då ventilanordningen 19 är i det öppna läget. Att luftflödet till expansiönstanken inte är alltför högt är även viktig ur säkerh etssynpunkt om locket 14 skulle öppnas av misstag. och att För att strypa luften innefattar stryporganet 20 en flödeskanal som har en liten tvärsnittsyta. Med kännedom om trycket i ackumulatortanken 17 kan stryporganet 20 dimensioneras så tryckluften som leds till ventilanordnlngen 19 och expansionstanken 12 uppvisar ett lämpligt värde.Compressed air line 18 comprises a throttling means 20 which provides a fixed throttling of the compressed air which is led from the accumulator tank 17 to the expansion tank 12. The air reaching the valve device 19 thus has a lower pressure than the air in the accumulator tank 17. The presence of the throttling means 20 results in too high. This ensures that the expansion tank 12 is filled with air at a reasonable rate when the valve device 19 is in the open position. The fact that the air flow to the expansion tank is not too high is also important from a safety point of view if the lid 14 were to be opened by mistake. and To restrict the air, the restrictor 20 comprises a flow channel having a small cross-sectional area. With knowledge of the pressure in the accumulator tank 17, the throttling means 20 can be dimensioned so that the compressed air which is led to the valve device 19 and the expansion tank 12 has a suitable value.

Tiyckluftsledning 18 innefattar även en ventil 21 med vilken tryckluftsförbilidningen mellan ackumulatortanken 17 och ventilanordningen 19 kan brytas. En styrenhet 22 är anpassad att öppna ventilen 21 då förbränningsmotorn 2 startas och att stänga ventilen 21 då förbränningsmotom stängs av. Därmed belastat ventilanordningen l9 inte av tryckluft då fordonet l inte äri drift.Compressed air line 18 also comprises a valve 21 with which the compressed air bypass between the accumulator tank 17 and the valve device 19 can be broken. A control unit 22 is adapted to open the valve 21 when the internal combustion engine 2 is started and to close the valve 21 when the internal combustion engine is switched off. Thus, the valve device 19 is not loaded with compressed air as the vehicle 1 is not in operation.

Fi g. 2 visar ventilanordningen 19 mer i detalj. Ventilanordningen 19 innefattar en ventilkropp i form av en kolv 23 som är rörligt anordnad i en axiell riktning i ett hålfonnigt utrymme som sträcker sig genom expansionstankens 12 väggar. Det '10 15 20 25 30 35 hålforrniga utrymmet definieras av en väggyta 24. Kolven 23 innefattar ett första parti 23a med en första diameter d; och ett andra parti 23b med en andra diameter d; som är mindre än den första diametern di. Det hålfonniga utrymmet 24 definieras av en första väggyta 24a som innesluter kolvens första parti 23 a. Den första väggytan 24a formar ett hålforinígt utrymme med en något större diameter än kolvens första parti 23a. Det hålforiniga utrymmet 24 definieras av en andra väggyta 24b som har en sträckning radiell inåt i förhållande till den. första väggytan 24a. Det hålforrniga utrymmet 24 de?nieras av en tredje väggyta 24c som innesluter kolvens andra parti 23b. Den tredje väggytan 240 forniar ett hälforrnigt utrymme med en något större diameter än kolvens andra parti 23b.Fig. 2 shows the valve device 19 in more detail. The valve device 19 comprises a valve body in the form of a piston 23 which is movably arranged in an axial direction in a hollow space extending through the walls of the expansion tank 12. The hollow space is defined by a wall surface 24. The piston 23 comprises a first portion 23a having a first diameter d; and a second portion 23b having a second diameter d; which is smaller than the first diameter di. The hollow space 24 is defined by a first wall surface 24a enclosing the first portion 23a of the piston. The first wall surface 24a forms a hollow space having a slightly larger diameter than the first portion 23a of the piston. The hollow unit space 24 is defined by a second wall surface 24b which has a radial inward extension relative to it. first wall surface 24a. The hollow space 24 is defined by a third wall surface 24c enclosing the second portion 23b of the piston. The third wall surface 240 forms a heel-shaped space with a slightly larger diameter than the second portion 23b of the piston.

Ventilanordníngen innefattar en tryckluftspassage 25 som är anordnad i det spaltfonniga utrymmet mellan kolven 23 och väggytan 24 som definierar det hålformiga utrymmet. Tryckluftspassagen 25 innefattar en första del 25a som har en axieil sträckning i en position radiellt utvändigt om kolvens första parti 23a. Den första delen av tryckluftspassagen 25a har en utloppsöppning 25211 som leder ut tryckluft i expansionstankens invändi ga utrymme 12a. Kolvens första parti 23a har en ändyta som utgör en första kolvarea a; som är i kontakt med luft i expansionstankens invändiga utrymme l2a.The valve arrangement comprises a compressed air passage 25 which is arranged in the gap-shaped space between the piston 23 and the wall surface 24 which defines the hollow space. The compressed air passage 25 comprises a first part 25a having an axial extension in a position radially outside the first portion 23a of the piston. The first part of the compressed air passage 25a has an outlet opening 25211 which discharges compressed air into the inner space 12a of the expansion tank. The first portion 23a of the piston has an end surface which constitutes a first piston area a; which is in contact with air in the internal space l2a of the expansion tank.

Tryckluttspassagen 25 innefattar en andra del 25b somnar en radieli sträckning i anslutning till den andra väggytan 24b. Kolven 23 innefattar en andra kolvarea az som är i kontakt med tryckluft i den andra delen 25b av tryckluftspassagen 25. Den andra delen 25b av tryckluftspassagen 25 innefattar ett tätningsorgan 26 som är fäst på den andra väggytan 2419, Tätningsorganet 26 är anpassat att komma i kontakt med den andra kolvarea a: då kolven 23 har förskjutits till ett stängt läge. I det stängda läget kan kolven 23 eliminera ?ödet av luft genom tryckluftspassagen 25. Fig. 2 visar kolven 23 i det stängda läget. Tryckluftspassagen 25 innefattar en tredje del 25c där den mottar tryckluft från tryckiuftledningen IS via en inloppsöppning 2501. Tryckluftsledningens tredje del 25c har en axiell sträckning i en position radiellt utvändigt om kolvens andra parti 23b. Kolvens andra parti 23b innefattar en ändyta som bildar en tredje lcolvarea a; som är i kontakt med luft av omgivningens tryck 28.The pressure liquor passage 25 comprises a second part 25b falling asleep a radial stretch adjacent to the second wall surface 24b. The piston 23 comprises a second piston area az which is in contact with compressed air in the second part 25b of the compressed air passage 25. The second part 25b of the compressed air passage 25 comprises a sealing member 26 which is attached to the second wall surface 2419. The sealing member 26 is adapted to come into contact with the second piston area a: when the piston 23 has been displaced to a closed position. In the closed position, the piston 23 can eliminate the flow of air through the compressed air passage 25. Fig. 2 shows the piston 23 in the closed position. The compressed air passage 25 comprises a third part 25c where it receives compressed air from the compressed air line IS via an inlet opening 2501. The third part 25c of the compressed air line has an axial extension in a position radially outside the second portion 23b of the piston. The second portion 23b of the piston includes an end surface which forms a third piston area a; which is in contact with air by ambient pressure 28.

Kolven 23 är vid ett perifert parti, i anslutning till den tredje kolvarean as, förbunden med en komponent 27. Komponent 27 har en cirkulär tvärsnittsforin och en sträckning mellan en första ände och en andra ände. Komponenten 27 är förbunden med den 10 15 20 25 30 35 rörligt anordnade kolven 23 vid en första ände och med den tredje väggytan 24a vid en andra ände. Komponenten 27 utgör därmed en förbindning mellan den rörligt anordnade kolven 23 och den stationära väggytan 24. Komponenten 27 har även ?ädrande egenskaper så att den bromsar kolvens 23 rörelse med en fjäderkraft FS då den förs från det stängda läget. Komponenten 27 är dimensionerad så att den stoppar kolven 23 i ett förbestämt öppet läge. Komponenten 27 utgör även en lufttät vägg mellan trycklu?spassagen 25 som innehåller tryckluft och omgivande luft 28 med atrnosfärstryck.The piston 23 is connected at a peripheral portion, in connection with the third piston area, to a component 27. Component 27 has a circular cross-sectional liner and a distance between a first end and a second end. The component 27 is connected to the movably arranged piston 23 at a first end and to the third wall surface 24a at a second end. The component 27 thus forms a connection between the movably arranged piston 23 and the stationary wall surface 24. The component 27 also has resilient properties so that it slows the movement of the piston 23 with a spring force FS when it is moved from the closed position. The component 27 is dimensioned so that it stops the piston 23 in a predetermined open position. Component 27 also forms an airtight wall between the compressed air passage 25 containing compressed air and ambient air 28 with atmospheric pressure.

Kolven påverkas av en första kraft F; som bestäms av den första kolvarean a] gånger trycket pi som råder inuti expansionstanken 12. Denna första kraft Fi och komponentens 27 fjäderkraft FS strävar efter att förskjuta kolven 23 mot det stängda läget. Kolven 23 påverkas även av en andra kraft F; bestäms av den andra kolvarean a; gånger tryckluftens tryck pg och en tredje kraft F 3 som bestäms av den tredje kolvarean a; gånger omgivningens tryck p3. Den andra kraften P2 och den tredje kraften F; strävar efter att förskjuta kolven 23 mot det öppna läget. Tryckluftens tryck p: och omgivande tryck p; är väsentligen konstanta och därmed de krafter Fg, F; som strävar efter att föra kolven till det öppna läget. Fjäderkraften FS hos komponenten 27 är även känd. Trycket inuti expansionstanken 12 och därrned trycket i kylsystemet kan dock variera under drift och därmed den första kraften Fi som strävar efter att föra kolven 23 till det stängda läget.The piston is actuated by a first force F; which is determined by the first piston area a] times the pressure pi prevailing inside the expansion tank 12. This first force Fi and the spring force FS of the component 27 strive to displace the piston 23 towards the closed position. The piston 23 is also actuated by a second force F; determined by the second piston area a; times the pressure pg of the compressed air and a third force F 3 determined by the third piston area a; times the ambient pressure p3. The second force P2 and the third force F; strives to displace the piston 23 towards the open position. Compressed air pressure p: and ambient pressure p; are substantially constant and thus the forces Fg, F; which strives to bring the piston to the open position. The spring force FS of the component 27 is also known. However, the pressure inside the expansion tank 12 and subsequently the pressure in the cooling system can vary during operation and thus the first force Fi which strives to bring the piston 23 to the closed position.

Enligt uppfinningen är den första kolvarean a; och den andra kolvarean a; dimensionerade i förhållande till varandra sä att kolven 23 .förskjuts mot det öppna läget då trycket pi i utrymmet inuti expansionstaniren 12a sjunker under ett förbestämt tryck po och mot det stängda läget då trycket pi i utrymmet inuti expansionstanken l2a överstiger det förbestämda trycket po. Det förbestärnda trycket pg utgör ett tryck som är lämpli gt att upprätthållas i expansionstanken 12 och i kylsystemet.According to the invention, the first piston area is a; and the second piston area a; dimensioned relative to each other so that the piston 23 is displaced towards the open position when the pressure pi in the space inside the expansion tank 12a drops below a predetermined pressure po and towards the closed position when the pressure pi in the space inside the expansion tank 12a exceeds the predetermined pressure po. The predetermined pressure pg is a pressure suitable to be maintained in the expansion tank 12 and in the cooling system.

Så fort trycket p; i kylsystemet sjunker under det förbestämda värdet pg reduceras den första kraften F 1 som strävar efter att föra kolven till det stängda läget. Då den första kraften Fi reduceras till ett värde så att den tillsammans med fjäderkraften Fs blir mindre än de konstanta krafterna F; och Fg resulterar det i att kolven 23 förskjuts till det öppna läget. Tryckluft med trycket pz strömmar därmed genom tryckluftspassagen 25 och ini expansionstanken 12. Trycket p; stiger därmed i expansionstanken 12. Det ökande trycket pi i expansionstanken 12 verkar på kolvens första area a; vilket leder 10 15 20 10 till att den första kraften F; ökar. Då summan av den första kraften P1 och tjäderkraften Fs blir större än de konstanta krafterna Fa och P3 resulterar det i att kolven 23 förskjuts till det stängda läget. Tillförseln av tryckluft till expansionstanken 12 upphör.As soon as the pressure p; in the cooling system falls below the predetermined value pg, the first force F 1 which strives to bring the piston to the closed position is reduced. When the first force Fi is reduced to a value so that it together with the spring force Fs becomes less than the constant forces F; and Fg results in the piston 23 being displaced to the open position. Compressed air with the pressure pz thus flows through the compressed air passage 25 and into the expansion tank 12. The pressure p; thus rises in the expansion tank 12. The increasing pressure pi in the expansion tank 12 acts on the first area a of the piston; which leads to the first force F; increases. When the sum of the first force P1 and the capercaillie force Fs becomes larger than the constant forces Fa and P3, it results in the piston 23 being displaced to the closed position. The supply of compressed air to the expansion tank 12 ceases.

Ventilanordningen 19 erfordrar inte någon aktiv styrning. Så snart det finns tillgång på tryckluñ i tryckluftspassagen 25 upprätthåller den det förbestämda trycket i kylsysternet. Med hjälp av ventilanordningen 19 kan ett Forbestämt tryck upprätthållas i kylsystemet under väsentligen alla driftsförhållanden av fordonet. I samband med att tändningen i ett fordon aktiveras kan styrenheten 22 öppna ventilen 21 så att ventilanordningen 19 tillhandahåller tillgång på tryckluft i tryckluftspassagen. 25.The valve device 19 does not require any active control. As soon as there is a supply of compressed air in the compressed air passage 25, it maintains the predetermined pressure in the cooling system. By means of the valve device 19, a predetermined pressure can be maintained in the cooling system under essentially all operating conditions of the vehicle. In connection with the ignition in a vehicle being activated, the control unit 22 can open the valve 21 so that the valve device 19 provides access to compressed air in the compressed air passage. 25.

Därmed kan tryokluft ledas in i expansionstanken 12 och trycksätta kylsystemet så snart som kylvätskepurnpen 3 startar. I och med det reduceras kravet på att anordna expansíonstanken 12 på en lämplig höjd över kylvätskepurnpen för att förhindra kavitation. Då kylvätskans temperatur efter en kallstart stiger ökar trycket i kylsysternet. Övertrycksventilen 15 förhindrar dock att trycket stiger över en alltför hög nivå.Thus, compressed air can be led into the expansion tank 12 and pressurize the cooling system as soon as the coolant purge 3 starts. As a result, the requirement to arrange the expansion tank 12 at a suitable height above the coolant purge is reduced to prevent cavitation. As the temperature of the coolant rises after a cold start, the pressure in the cooling system increases. However, the pressure relief valve 15 prevents the pressure from rising too high.

Uppñnningen är på intet sätt begränsad till den utföringsform som beskrivs på ritningen utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar.The invention is in no way limited to the embodiment described in the drawing but can be varied freely within the scope of the claims.

Claims

10 15 20 25 30 35 11 Patent claims

1. l. Valve device for maintaining a predetermined pressure in a cooling system. in a vehicle (1), characterized in that the valve device (19) comprises a compressed air passage (25) which comprises an inlet (25c1) via which compressed air with a substantially constant pressure (pg) is absorbed and an outlet (25a1) via which compressed air is delivered to an interior space (1Za) of the cooling system and a piston (23) slidably arranged between an open position in which compressed air is led through the compressed air passage (25) to the interior space (12a) of the cooling system and a closed position in which it blocks air through the compressed air passage (25) to the interior space (12a) of the iryl system, the piston (23) comprising a first side with a first piston area (a1) which is in contact with a medium in said interior space (12a) of the cooling system, and a second side with a second piston area (ag) which is in contact with the compressed air with the substantially constant pressure (pz), the first piston area (ai) and the second piston area (az) being directed so that the piston (23) is displaced towards theopen position when the pressure (p1) in said internal space (l2a) in the cooling system is less than a predetermined pressure (pg) and towards the closed position when the pressure (p1) in said internal space (l2a) in the cooling system exceeds the predetermined pressure (pa).

Valve device according to claim 1, characterized in that the piston (23) comprises a third piston area (ag) which is in contact with air of the ambient pressure (pg).

Valve device according to claim 2, characterized in that the piston (23) comprises a first portion (23a) having a first diameter (di) and a second portion (2311) having a second diameter (de) smaller than the first diameter ( di), wherein the first portion comprises an end surface forming the first piston area (a1), the second portion comprises an end surface forming the third piston area (ag) and the surface in the transition between the first portion (23a) and the second portion ( 23b) forms the second .colar area (ag).

Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the valve device (i 9) comprises a first component (27) which is adapted to define the position of the piston (23) in the open position.

Valve device according to claim 4, characterized in that said first component (27) has a first end connected to a stationary unit and a second end connected to the piston (23). '10 15 20 25 30 35 12

Valve device according to claim 5, characterized in that said first component (27) has resilient properties.

Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the valve device (19) comprises a second component (27) which constitutes an airtight wall between an area of the compressed air passage (25) and ambient air (28).

Valve device according to claims 6 and 7, characterized in that said first component and said second component element constitute the same component (27).

Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the compressed air passage (25) has a part (25b) with a transverse extension relative to the direction of movement of the piston (23) and that the piston (23) is adapted to block this part (25b ) of the compressed air passage (25) in the closed position.

Valve device according to claim 9, characterized in that the piston (23) is adapted to block the compressed air passage with a portion comprising the second piston area (ag).

Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the compressed air passage (25) comprises a sealing member (26) which, together with the piston (23), blocks the compressed air passage (25) in the closed position.

Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the compressed air passage (25) is arranged radially outside the piston (23) and radially inside a wall surface (24) which defines a hollow space in which the piston (23) is displaceably arranged.

Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the valve device (19) is adapted to conduct compressed air to an internal space (12a) in an expansion tank (12) in the cooling system.

14. l4. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the valve device (19) is adapted to receive compressed air from a compressed air source in the form of an accumulator tank (17) which stores compressed air for an existing compressed air system in the vehicle (1).