SE469849B - Expansionstank av flerkammartyp, avsedd för kylsystem i motorfordon - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 O'\ VI) 849 2 Helt allmänt gäller också att ett kylsystem för ett motorfor- don måste vara så dimensionerat att det klarar också extrema situationer. Om man exempelvis efter en längre tids körning snabbt stänger av motorn, och därmed också stoppar driften av kylvätskepumpen, blir följden lätt att kylvätskan i motorn kommer att koka lokalt p.g.a. den uteblivna kylningen till följd av att kylvätskans strömning genom motorn har upphört.

Denna lokala kokning i motorn ger i sin tur upphov till tryckstötar, med högt tryck, vilka försöker trycka ut kyl- vätska ur expansionskärlet. Expansionskärlets säkerhetsventil öppnar då så att vätskan kan läcka ut från detsama. Gm man då enligt ovan har valt ett expansionskärl med liten instängd luftvolym kommer resultatet givetvis att bli att en större vätskemängd då tvingas att läcka ut, och denna utläckta vätskemängd måste därefter ersättas med ny vätska.

För att lösa dessa problem har man tidigare valt att använda expansionskärl med två kamrar i kylsystemet. Vid dylika expansionskärl av tvåkamartyp fungerar den ena kammaren på sama sätt som dagens expansionskärl av enkamartyp, medan den andra kammaren har till uppgift att ta emot den kylvätska som tvingats läcka ut från den första kammaren. När kyl- vätskan i kylsystemet så småningom svalnar igen så uppkomer en volymminskning som i sin tur ger upphov till ett under- tryck, vilket kan utnyttjas till att leda tillbaka vätskan från den andra kammaren till den första kamaren.

Denna principiella lösning av ovannämnda problem ger till resultat att man vid normal drift får en snabb tryckökning i kylsystemet utan risk för att läckage uppkomer vid extrema situationer.

Som exempel på kända lösningar inom detta tekniska område kan hänvisas till följande patentskrifter.

DE 3 045 357 beskriver och visar två separata expansionskärl inbördes förbundna genom en ledning innehållande en över- trycks-/undertrycksventil, vars öppningstryck är lägre än öppningstrycket för en i det andra expansionskärlet befintlig 10 15 20 25 30 35 469 849 3 övertrycksventil. Ventilen i förbindelseledningen mellan expansionskärlen är vidare utförd såsom en strömningsventil som i öppet läge stänger vid en bestämd, hög gasutlopps- hastighet.

US 4 738 228 visar och beskriver ett integrerat expansions- kärl med två kamrar monterade den ena ovanpå den andra. Från kylaren leds överströmande kylvätska först till den övre kammaren och därifrån eventuellt till den undre kamaren. Det för detta expansionskärl av flerkammartyp utmärkande är att en del av den övre kammaren står i förbindelse med en nedre del av den undre kammaren.

US 4 739 730 visar och beskriver ett expansionskärl med två kamrar anordnade bredvid varandra. Kamrarna är inbördes åtskilda genom dubbelväggiga sidobegränsningar, vilka till- sammans avgränsar en mellan dem befintlig vertikal kanal genom vilken kärlets två kamrar står i förbindelse med var- andra. Denna vertikala kanal tillåter fri genomströmning eftersom den inte innehåller någon strömningsreglerande ventil. Ändamålet med de dubbelväggiga sidobegränsningarna är att skapa ett mellanliggande utrymme som ger möjlighet att upptäcka eventuellt läckage.

US 4 723 596 visar och beskriver ett expansionskärl med två kamrar varav den ena är anordnad ovanpå den andra. De båda behållardelar som bildar kamrarna är tillverkade var för sig såsom separata delar, vilka sedan hopfogats fast med varandra genom svetsförband, limförband eller på annat sätt. Den övre kamaren omfattar ett integrerat påfyllningsrör, kring vilket en överströmningskanal är anordnad.

Uppfinningens ändamål Föreliggande uppfinning syftar till att åstadkomma en ur flera synpunkter vidareutvecklad och förbättrad typ av expan- sionskärl med två i förbindelse med varandra stående kamare eller behållare, vilka är sammanfogade med varadra medelst ett förband. 10 l5 20 25 30 35 O? -Iä- \0 4 Ett huvudändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett expansionskärl i form av en expansionstank med två behållare (kamrar), som enkelt och billigt kan tillverkas såsom sepa- rata enheter med ur tillverkningsteknisk synpunkt enkla former.

Behållarna skall vidare vara så utformade, att förbandet, varmed de skall kunna monteras ihop till en kompakt, komplett expansionstank av flerkammartyp, tillåter snabb och enkel sammankoppling av behållarna ävensom snabb och enkel isärtag- ning av dem, utan att förbandets ingående delar därför för- störs eller skadas. Förbandet skall alltså vara lösbart (frigöringsbart), så att en förnyad hopsättning av behållarna utan svårighet kan ske exmpelvis om de av något skäl har behövt tas isär.

Ovannämnda ändamål uppnås enligt uppfinningen genom att expansionstanken av det i patentkravets 1 ingress angivna slaget uppvisar de i kravets 1 kännetecknande del angivna särdragen.

I de osjälvständiga kraven anges särdrag för lämpliga vidare- utvecklingar av expansionstanken enligt uppfinningen.

Uppfinningens grundläggande idé är alltså att behållarna skall utgöra separata enheter som kan monteras isärtagbart den ena ovanpå den andra, genom att det dem sammanfogande förbandet är en lösbar koppling.

Genom att den ena behållaren är monterad ovanpå den andra säkerställas att kylvätskan som via ventilenheten läckt ut till den övre behållaren alltid har möjlighet att (när förut- sättningar härtill föreligger) rinna tillbaka ner i den nedanförliggande undre behållaren. Vid kända lösningar med ett par kamare på samma nivå, vid sidan av varandra, före- ligger alltid en viss risk att vätskan som från den första kammaren har trängt vidare in i den andra kamaren inte (när förutsättningarna i övrigt så medger) kan återledas till den 10 15 20 25 30 35 469 849 5 första kammaren, vilket till slut resulterar i att systemets åsyftade verkan upphör.

Den i kopplingen ingående ventileneheten, som tillåter vätskeutbyte mellan behållarnas inre, är monterad i en i den lösbara kopplingen centralt belägen öppning, och ventilen- heten omfattar företrädesvis dels en överströmningsventil, dels en returventil. Överströmningsventilen är inrättad att öppna vid ett förutbestämt övertryck, exempelvis 0,5 bar, vid vilket tryck de båda behållarnas inre sätts i förbindelse med varandra så att kylvätska kan strömma över från den undre behållarens inre till den övre behållarens inre. Returventi- len är inrättad att öppna i den motsatta riktningen för att tillåta vätskan och/eller luft att strömma tillbaka ner i den undre behållaren, då undertryck uppstår p.g.a. kylvätskans volymminskning vid temperatursänkning.

Den övre behållaren har lämpligen i sin övre begränsningsvägg ett demonterbart infäst lock med en ventilenhet av samma slag som ventilenheten i kopplingen. Överströmningsventilen i denna andra ventilenhet har lämpligen, men inte nödvändigt- vis, sama tryckvärden som överströmningsventilen i den första ventilenheten, dvs. öppningstrycket 0,5 bar. Det lock som innefattar denna andra ventilenhet är normalt inte avsett att öppnas eller borttagas för påfyllning av kompletterande kylvätska, utan påfyllningen av kylvätska i expansionstanken sker direkt till den undre behållaren via det i densamma ingående vätskepåfyllningsröret som lämpligen sträcker sig utifrån snett inåt-nedåt genom behållarens vägg och utmynnar i det centrala området av behållarens inre. Genom denna placering av vätskepåfyllningsröret förhindras att alltför stor vätskemängd kan påfyllas vid komplettering av vätske- mängden i expansionstanken.

Kopplingen mellan de båda behållarna är lämpligen av typen bajonettkoppling, och kan lämpligen vara utförd för 90° eller 1800 inbördes vridning av behållarna från ett icke-kopplande hopföringsläge till fullbordat samankopplingsläge. Vid monteringen av den övre behållaren ovanpå den undre förs de 10 15 20 25 30 35 6 båda behållarnas bajonettkopplingsdelar då ihop med varandra under det att behållarnas längdriktningar bildar 900 eller l80° med varandra. När korrekt hopföringsläge har uppnåtts så svängs behållarna sedan inbördes i 90° (resp. 1800), så att behållarnas längdriktningar kommer att sammanfalla varigenom behållarna är sammankopplade till en kompakt expansionstank.

För fastläggande av det exakta, eftersträvade sammankopp- lingsläget är behållarna företrädesvis försedda med ansatser och/eller stopporgan, såsom klackar, sam hindrar att behål- larna vrids förbi det avsedda fullbordade sammankopplings- läget.

För att i möjligaste mån förenkla och förbilliga tillverk- ningen av de båda behållarna (som skall bilda expansions- tanken) utgöres dessa lämpligen av plasttankar som framstäl- les genom formblåsningsförfarandet. Detta förfarande förut- sätter dock enkla former hos de båda behållarna, vilket också utan svårighet kan uppnås med en expansionstank enligt upp- finningen.

Sammanfattningsvis kan alltså konstateras att expansionstan- ken enligt uppfinningen lämpligen kan omfatta två behållare av formblåst plast, vilka tillverkas separat var för sig och sedan samanfogas genom hopvridning av behâllarnas resp. samverkande kopplingsdelar till ett verksamt sammankopplings- läge i vilket kopplingen dock är lösbar för eventuell fram- tida isärtagning av de båda behållarna. De till en kompakt expansionstank sålunda (lösbart) samankopplade behållarna kan sedan såsom en formässig enhet placeras i ett urtag i det aktuella motorfordonets torpedvägg. Urtagets begräns- ningsväggar förhindrar då effektivt att expansionstankens båda behållare av misstag vrids isär från det fullbordade sammankopplingsläget. Expansionstankens placering i urtaget i torpedväggen säkerställes ytterligare genom att de båda behållarna i drift trycksättes och därvid spänns utåt mot urtagets begränsningar. 10 15 20 25 30 35 469 849 7 Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer nu att beskrivas och förklaras ytter- ligare nedan under hänvisning till en på de bifogade rit- ningarna visad utföringsform av en expansionstank enligt uppfinningen.

För ritningsfigurerna gäller att: fig. l i perspektiv visar en expansionstank av tvåkamartyp, med från vätskepåfyllningsröret avskruvat lock; fig. 2 visar ett vertikalt, centralt snitt genom expansions- tanken enligt fig. 1, vid snittlinjen II-II; fig. 3 visar expansionstanken enligt fig. 1-2 i horisontal- projektion, varvid ett utgångsläge och ett mellanläge för den övre behållaren, vid dennas montering på den undre behål- laren, visas med punktstreckade kontur; och fig. 4 visar schematiskt hur en expansionstank enligt upp- finningen kan vara inkopplad i kylsystemet i ett motorfordon.

Beskrivning av utföringsexempel Hänvisning sker nu först till fig. 1 och 2 som i perspektiv snett uppifrån resp. i vertikal genomskärning visar en hop- monterad expansionstank 2 enligt uppfinningen.

Expansionstanken 2, som är av tvåkammartyp, är avsedd att ingå i ett kylsystem i ett motordrivet fordon (se fig. 4).

Expansionstanken omfattar tvâ med varandra sammankopplade behållare 4 och 6, vilkas inre står i förbindelse med var- andra via en ventilenhet. Sammankopplingen av behållarna sker genom en gemensam koppling 8 i området av ett bakre ”hörn” av behållarna 4 och 6. 469 849 10 15 20 25 30 35 8 Kopplingen utgörs i detta exempel av en bajonettkoppling 8, men alternativt kan en gängkoppling eller andra typer av kända kopplingar utnyttjas.

De båda behållarna utgörs av genom formblåsning separat framställda plasttankar, varav den undre behållaren 4 är försedd med ett vätskepåfyllningsrör 10 med påskruvbart lock 12. Påfyllningsröret 10 är monterat i behållaren 4 och sträcker sig utifrån snett inåt-nedåt genom ett främre vägg- parti 14 av behållarens 4 övre del. Röret 10 går in i be- hållaren 4 vid kanten 16 av behållarens i huvudsak plana, övre begränsningsvägg 18.

Såsom framgår av figurerna är behållaren 6 monterad ovanpå behållaren 4, och behållaren 6 har därför en i huvudsak plan bottenvägg 20 som är parallell med behållarens 4 övre be- gränsningsvägg 18.

Det behållarna 4 och 6 samanfogande förbandet är såsom redan nämnts en lösbar koppling 8, i det visade utförandet en s.k. bajonettkoppling. I denna lösbara koppling är insatt en ventilenhet 22 genom vilken vätskeutbyte vid behov kan ske mellan behållarnas 4, 6 inre. Ventilenheten omfattar närmare bestämt dels en överströmningsventil 24, som tillåter vätska att övergå från behållaren 4 till behållaren 6, dels en returventil 26, som tillåter vätska att strömma tillbaka från den övre behållaren 6 till den undre behållaren 4. I fig. 2 visas ventilenheten 22 i större skala inom ellipsen E. Ven- tilenheten innefattar även en tätning 27 av ett elastiskt material.

Såsom framgår av figurerna har den övre behållaren 6 ett demonterbart lock 28 infäst i en öppning 30 i behållarens övre begränsningsvägg 32. I detta lock 28 ingår en ventilen- het av sama slag som ventilenheten 22.

Den undre behållaren 4 har i sin främre del ett under den bakre delens bottenvägg 34 försänkt parti 36 vid vars botten finns två anslutningsrörstutsar 38 och 40. Rörstutsen 38 är å! 10 15 20 25 30 35 469 849 9 avsedd att möjliggöra strömning av kylvätska till och från det övriga kylsystemet, medan rörstutsen 40 utgör infäst- ningsurtag för en nivågivare eller nivåvakt 41 (se fig. 4).

Från kylsystemet ingående avluftningsledningar (se fig. 4) är anslutna till en avluftningsnippel 42 anordnad i främre delen av behållaren 4.

Såsom framgår av fig. 1 har behållarna 4, 6 tvärgående, rännliknande urtag 44, 46 i sina mot varandra vända, plana begränsningsväggar 18 resp. 20. Dessa urtag, som sträcker sig över behållarnas hela bredd, bildar tillsamans en tvärgående öppning mellan behållarna, i vilken öppning är placerad en långsträckt tätning 48, som avtätar spalten eller springan mellan behållarnas väggar 18 och 20.

I fig. 2 visas hur expansionstankens bakre del är tätt insatt i en därtill avsedd öppning 50 i det aktuella motorfordonets hytt, exempelvis i dess torpedvägg 52. För avtätningen av expansionstanken 2 i öppningen 50 är det anordnat en tanken 2 omslutande tätningskrage 54.

Vi övergår nu till att studera hur de båda separat tillver- kade behållarna 4 och 6 monteras ihop till en komplett expan- sionstank före insättningen av densamma i öppningen 50 i torpedväggen.

I fig. 3 visas en horisontalprojektion av tankens 2 båda behållardelar 4 och 6, varvid behållaren 4 tänkes fasthållen under det att den sammankopplas med den övre behållaren 6.

Sammankopplingen av behållarna sker genom att behållaren 6 - i det med 6' antydda utgångsläget - anbringas med sin del av den gemensama bajonettkopplingen 8 inskjuten i behål- larens 4 samverkande del av bajonettkopplingen. Hopkopplingen av behållarna sker sedan helt enkelt genom att behållaren 6 svängs (vrids) 900 åt vänster (sett i fig. 3), kring bajo- nettkopplingens 8 centrum, till det avsedda slutläget rakt ovanför behållaren 4. Ett mellanläge för behållaren 6 under denna svängrörelse från utgångsläget 6' till slutläget 6 är betecknad 6" i fig. 3. 469 849 10 15 20 25 30 35 10 Alternativt till det i fig. 3 visade utförandet skulle man kunna tänka sig att bajonettkopplingen i stället vore utförd för 1800 svängning (vridning) av behållaren 6 från utgångs- läget till slutläget rakt ovanför behållaren 4.

För exakt inbördes positionering av behållarna 4 och 6 i det fullbordade sammankopplingsläget (slutläget), som visas med heldragen kontur i fig. 3, är påfyllningsröret 10 försett med en integrerad stoppklack 56 på ovansidan. Den övre behållaren 6 har i sin tur en klack 58 vid framkanten. När behållarens 6 klack 58 vid vridningen av behållaren 6 stoppas genom att den kommer till ingrepp i ett urtag hos stoppklacken 56 så har behållaren 6 uppnått sitt avsedda slutläge i förhållande till behållaren 4. Genom dessa stopporgan uppnås alltså exakt inbördes positionering av behållarna 4 och 6, vilket är väsentligt eftersom behållarna trycksättes i drift och därför då måste vara exakt inställda och fixerade relativt varandra.

Genom trycksättningen av behållarna 4, 6 erhålles också en fastspänning av expansionstanken 2 i öppningen 50.

Expansionstankens 2 inkoppling i ett motorfordons kylsystem skall nu exemplifieras under hänvisning till kopplingsschemat i fig. 4.

Det visade kylsystemet är inrättat för kylning av ett fordons drivmotor 60. I motorn finns ett till kylsystemet hörande kanalsystem 62 mellan en kylvätskepump 64 och ett termostat- hus 66. Framför motorn finns en konventionell kylare 68 som utgör den enhet varmed värme överförs från kylsystemets kylvätska till omgivningsluften. Från nedre delen av kylaren 68 sträcker sig en kylvätskeledning 70 till kylvätskepumpen 64, och från termostathuset 66 går en kylvätskeledning 72 till kylarens övre del. Från såväl kylarens 68 som motorns 60 övre del går avluftningsledningar 74 resp. 76 till avluft- ningsnippeln 42 i behållaren 4. Från rörstutsen 38 vid botten av behållarens 4 försänkta parti 36 går slutligen en kyl- vätskeledning 78 ner till förbindelseledningen 70 mellan kylaren 68 och kylvätskepumpem 64. u.) 10 15 469 849 11 Vid start av motorn 60 uppvärmes kylvätskan i kylsystemet, och vätskans volymökning resulterar i en tryckökning i den undre behållaren 4. Normalt så överstiger trycket inte 0,5 bar, men skulle så ändå ske, exempelvis till följd av en snabb avstängning av motorn 60, så öppnar överströmnings- ventilen 24 mellan behållarna, och vätska läcker upp i den övre behållaren 6. Trycket i det inre av den övre behållaren 6 verkar på ventilens 24 motsatta sida. När trycket inuti den övre behållaren 6 uppgår till 0,5 bar så öppnar behållarens överströmningsventil i locket 28, och detta utgör en säkerhet mot att ett alltför högt tryck uppkommer i kylaren 68.

Normalt sett så skall denna sistnämnda ventil i locket 28 inte behöva öppna. När trycket inuti den övre behållaren är 0,5 bar måste trycket i den undre behållaren vara 1,0 bar innan överströmningsventilen 24 mellan behållarnas inre öppnar, eftersom denna ventil öppnar vid en tryckdifferens av 0,5 bar. Med dessa valda tryckvärden kan man alltså erhålla ett kylsystem som tillåter ett högsta tryck av 1,0 bar i kylaren 68.

Claims (8)

469 849 10 15 20 30 35 12 Patentkrav

1. Expansionstank (2) av flerkammartyp, avsedd för kylsystem i motorfordon, omfattande átminstone tvà i förbindelse med varandra inrättade behållare (4, 6) som är sammanfogade med varandra genom ett förband (8),och varav den ena (4) är försedd med ett vátskepáfyllningsrör (10), k á n n e - t e c k n a d av att behàllarna (4, 6) utgör separata en- heter, och att behállarna (4, 6) är isártagbart monterade med varandra den ena (6) ovanpå den andra (4), varvid förbandet utgörs av en lösbar koppling (8), i vilken koppling ingàr en ventilenhet (22) genom vilken vátskeutbyte kan ske mellan behàllarnas inre.

2. Expansionstank enligt krav 1, k à n n e t e c k n a d av att kopplingen är en bajonettkoppling (8) eller en gàngkopp- ling.

3. Expansionstank enligt krav 2, k á n n e t e c k n a d av nu; kopplingen (s) ar utförd för 9o° eller 1so° inbördes vridning av behàllarna (4, 6) frán ett icke-kopplande hop- föringslàge (6') till fullbordat sammankopplingsláge (6).

4. Expansionstank enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k - n a d av att ventilenheten (22) omfattar dels en överström- ningsventil (24), dels en returventil (26).

5. Expansionstank enligt nàgot eller nägra av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att den övre behållaren (6) har i sin övre begrànsningsvágg (32) ett demonterbart infást lock (28) innefattande en ventilenhet av samma slag som ventilen- heten (22)i kopplingen (8).

6. Expansionstank enligt nàgot av kraven 1-5, k á n n e - t e c k n a d av att den övre behállarens (6) botten (20)och den undre behàllarens (4) övre begrànsningsvàgg (18) är át- minstone i huvudsak plana, samt parallellt anordnade när behàllarna (4, 6) är sammankopplade, varjämte de bada i 10 469 849 13 huvudsak plana ytorna (20, 18) uppvisar átminstone till- närmelsevis samma ytterkonturform, sett i resp. plan.

7. Expansionstank enligt krav l och 6, k ä n n e t e c k - n a d av att vätskepàfyllningsröret (10) är monterat i den undre behållaren (4) och sträcker sig utifrån snett inåt- nedàt genom ett vàggparti (14) av behàllarens övre del, nära intill kanten (16) av behàllarens i huvudsak plana, Övre begränsningsvàgg (18).

8. Expansionstank enligt nagot av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a d av att behàllarna (4, 6) utgörs av genom formblásning framställda plasttankar.