SE533055C2 - Expansionstank - Google Patents

Description

533 055 “Då laddlufi och återcirkulerande avgaser kyls itvå steg på ovan angivet sätt utnyttjas två separata kylsystem. Kylvätskan i de respektive kylsystemen är av samma slag men kylvätskorna har olika arbetstemperaturer under drifi. Det är därför inte lämpligt att kylvätskorna blandas. Kylvätskorna värms upp under drift i de respektive kylsystemen vilket resulterar i att de erfordrar en större volym. För att möjliggöra en volymändring av kylvätskan innefattar kylsysternen var sin expansionstank. Under servicetillfällen kontrolleras kylvätskenivån i de respektive expansionstankarna i kylsystemen och fylls på vid behov.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en expansionstank som kan användas för service och påfyllning av vätska till två separata system.

Detta syfte uppnås med arrangemanget av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets 1 kännetecknande del. En förutsättning är att samma typ av vätska utnyttjas i de bägge systemen.

Expansionstanken innefattar två expansionskamrar vilka utnyttjas för att mottaga kylvätska i två separata system. Expansionstanken innefattar en passage med en inloppsöppning för påfyllning av vätska till de respektive expansionskamrarna.

Passagen har med fördel en lutning nedåt fiån inloppsöppningen så att vätskan rinner genom passagen med hjälp av gravitationskrafien. Vätskan rinner inledningsvis genom en gemensam del av passagen. På ett avstånd från inloppsöppningen förgrenas passagen i en första förgrening som leder vätska till den första expansionskammaren och en andra förgrening som leder vätska till den andra expansionskamrnaren. Med en sådan passage är det möjligt att fylla på vätska samtidigt till expansionskarnrar för två olika system från ett och samma ställe.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar expansionstank ett väggelement som utgör en skiljevägg mellan den första expansionskamrnaren och den andra expansionskammaren. Med en sådan skiljevägg erhålls en enkel och fiinktionell uppdelning av det befintliga utrymmet i expansionstanken i en första expansionskammare och en andra expansionskammare. Expansionstarik kan innefatta ett väggparti som skjuter in i passagen så att den första förgreningen bildas på en sida av väggpartiet och att den andra förgreningen bildas på en motsatt sida av väggpartiet.

I de fall som passagen bildas av, exempelvis, ett påfyllningsrör kan en enkel förgrening 10 15 20 25 30 35 533 G55 av passagen erhållas genom att ett lämpligt format sådant väggparti som skjuts in vid en nedre ände av påfyllningsröret. Påfyllningsröret har här en sträckning från en övre ände med inloppsöppningen till den nedre änden. Med fördel utgör väggpartiet, som avdelar passagen i den första förgreningen och i den andra förgreningen, en del av nämnda väggelement. Väggelementet som utgör en skiljevägg mellan expansionskamrarna kan här ha ett övre parti med en lämplig form som sträcker sig in i påfyllningsröret. Därmed erhålls på ett okomplicerat sätt en förgrening av passagen.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen delar passagen upp sig i den första förgreningen och i den andra förgreningen på en höjdnivå som motsvarar en maximal nivå för vätskan i den första expansionskammaren och en maximal nivå för vätskan i den andra expansionskammaren. Då vätska fylls på genom den gemensamma inloppsöppningen erhåller vanligtvis en av expansionskamrarna en maximal vätskenivå före den andra. Den ovan nämnda positioneringen av förgreningen i nivå med de maximala nivåerna för vätskan i de respektive expansionskamrarna resulterar i att den törgrening som leder vätska till en redan tillräckligt fylld expansionskammare även är helt fylld med vätska. Därmed kan vätska fortsättningsvis endast ledas, via den andra förgreningen, till den andra ännu icke tillräckligt fyllda expansionskammaren.

Påfyllningsprocessen av vätska fortgår tills vätskenivån i den andra expansionskammaren även når upp till den maximala nivån.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar locket ett förslutningselement som är anpassat försluta den första förgreningen och/eller den andra förgreningen då locket är i det monterade läget. Eftersom locket i det monterade läget försluter åtminstone en av nämnda förgreningar kan vätska inte överföras mellan de två förgreningarna och följaktligen inte mellan de två expansionskamrarna då systemen är i drift. De två systemen är således helt separerade från varandra då locket är i det monterade läget. Förslutningselementet kan innefatta en kontaktyta som är anpassad att komma i kontakt med åtminstone en kontaktyta som definierar en inloppsöppning till den första förgreningen och/eller en kontaktyta som definierar en inloppsöppning till den andra förgreningen då locket är i det monterade läget. Genom att ge nämnda kontaktytor en lämplig utformning kan en god förslutning av den första förgreningen och/eller den andra förgreningen erhållas då locket är i det monterade läget. Expansionstanken innefattar med fördel åtminstone ett tätningselement som formar åtminstone en av nämnda kontaktytor. Ett sådant tätningselement kan bestå av 10 15 20 25 30 35 533 055 ett elastiskt material såsom ett gummimaterial. Därmed kan en mycket säker förslutning av den första förgreningen och/eller den andra förgreningen erhållas.

Enligt en annan föredragen utföringsforrn av uppfinningen är förslutningselementet anpassat att försluta den första förgreningen och! eller den andra fiorgreningen med en eftergivlig kraft. Ett fjäderorgan kan här utnyttjas som appliceras så att det trycker förslutningselementet mot en kontaktyta med en fiäderkraít då locket är i det monterade laget. Om trycket i någon av expansionskamrarna stiger till en nivå över ett högsta acceptabelt värde kan förslutningselementet lyñas mot íjäderorganets verkan så att trycket inuti expansionskammaren reduceras. Då trycket reducerats till ett acceptabelt värde i expansionskamrnaren försluter tjäderorganet åter förslutningselementet.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är vätskan en kylvätska som är anpassad att cirkulera i tvâ separata kylsystem där kylvätskorna i de olika kylsystemen är anpassade att uppvisa olika arbetstemperaturer under drifi. Det ena kylsystemet kan vara ett kylsystem som kyler en förbränningsmotor och det andra kyl systemet kan vara ett lågtemperaturkylsystem där kylvätskan har en betydligt lägre arbetstemperatur än kylvätskan i förbränningsmotorns kylsystem.

KORT BESKRIVNING AV RITNENGARNA I det följande beskrivs, såsom ett exempel, en föredragen utföringsform av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: F ig. l visar ett fordon med två kylsystem och en expansionstank enligt föreliggande uppfinningen, I Pig. 2 visar expansionstanken i F ig. 1 med ett lock i ett icke monterat läge, Fig. 3 I visar en tvärsnittsvy av expansionstanken i Fig. 2 i planet C-C och F ig. 4 visar expansionstanken i Fig. 2 med locket i ett monterat läge.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN Fig. l visar schematiskt ett fordon I som drivs av en överladdad förbränningsmotor 2.

Fordonet l är med fördel ett tungt fordon. Förbränningsmotorn är här exemplífierad 'lO 15 20 25 30 35 533 055 som en dieselmotor 2. Avgaserna från dieselmotoms 2 cylindrar leds, via en avgassamlare 3, till en avgasledning 4. Dieselmotorn 2 är försedd med ett turboaggregat, som innefattar en turbin 5 och en kompressor 6. Avgaserna i avgasledningen 4, som har ett övertryck, leds inledningsvis till turbinen 5. Turbinen 5 tillhandahåller därvid en drivkraft, som överförs, via en förbindning, till kompressorn 6. Kompressorn 6 komprimerat därvid lufi som, via ett luftfilter 7, sugs in i en inloppsledning 8 för luft. Luften i inloppsledningen 8 kyls i ett första steg i en första laddlufikylare 9 av kylvätska från förbränningsmotorns kylsystem A. Den komprimerade luften kyls darefier i ett andra steg i en andra laddluftkylare 10 av kylvätska från ett lâgtemperaturkylsystem B.

En returledning 11 för att tillhandahålla en återcirkulation av en del av avgaserna i avgasledningen 4 har en sträckning mellan avgasledningen 4 och inloppsledningen 8.

Returledningen ll innefattar en EGR-ventil 12, med vilken avgastlödet i returledningen 11 kan styras. En styrenhet 13 är anpassad att styra EGR-ventilen 12 med information om dieselmotorns 2 aktuella driftstillstånd. Returledningen 11 innefattar en forsta EGR-kylare 14 för att kyla avgaserna i ett första steg. Avgaserna kyls i den första EGR-kylaren 14 av kylvätska från förbränningsmotorns kylsystem A.

Avgaserna kyls i en andra EGR-kylare 15 i ett andra steg av kylvatska från lågtemperaturkylsystemet B. De kylda återcirkulerande avgaserna och den kylda. lufizen blandas i en blandningsanordning 16 innan blandningen leds till dieselmotorns 2 respektive cylindrar via en förgrening 17.

Förbränningsmotorn 2 kyls av kylvätska som cirkulerar i kylsystemet A. En kylvätskepump 18 cirkulerar kylvätskan i kylsystemet A. Ett huvudsakligt flöde av kylvätskan leds genom förbränningsmotorn 2. Efter att kylvätskan kylt förbränningsmotorn 2 leds den i en ledning 21 till en termostat 19 i kylsystemet. Då kylvätskan uppnått en normal driftstemperatur är termostaten 19 anpassad att leda kylvätskan till en kylare 20, som är monterad vid ett främre parti av fordonet, för att kylas. En mindre del av kylvätskan i kylsystemet leds dock inte till förbränningsmotorn 2 utan den cirkuleras genom en ledningskrets 22 som leder kylvätska till den första laddluftkylaren 9 där den kyler den komprimerade luften i ett första steg och till den första EGR-kylaren 14 där den kyler de återcirkulerande avgaserna i ett forsta steg. 10 15 20 25 30 35 533 D55 Lågtemperaturkylsystemet B innefattar ett kylarelernent 24 som är monterat framför kylaren 20 i ett perifert område av fordonet 1. I detta fall är det perifera området beläget vid ett frontparti av fordonet 1. En kylarfläkt 25 är anpassad att alstra en luftström av omgivande luft genom kylarelementet 24 och kylaren 20. Eftersom kylarelementet 24 är placerat framför kylaren 20 kyls kylvätskan i kylarelementet 24 av luft med omgivningens temperatur. Kylvätskan i kylarelementet 24 kan därmed kylas till en temperatur i närheten av omgivningens temperatur. Den kalla kylvatskan från kylarelementet 24 cirkuleras i lågtemperaturkylsystemet B i en ledningskrets 26 med hjälp av en pump 27. Ledningskretsen 26 leder kylvätska till den andra laddluftkylaren 10 där den kyler den komprimerade luften i ett andra steg och till den andra EGR-kylaren 15 där den kyler de återcirkulerande avgaserna i ett andra steg.

Under drift av dieselmotorn 2 har kylvätskan i förbränningsmotorns kylsystem A en arbetstemperatur av cirka 80-90°C. Kylvätskan i förbränningsmotorns kylsystem A kyler således förutom förbränningsmotom 2 laddluften i den forsta laddluftkylaren 9 och de âtercirkulerande avgaserna i den första EGR-kylaren 14. Kylvätskan i lågtemperaturkylsystem B kan ha en arbetstemperatur av cirka 30-50°C. Kylvätskans temperaturi lågtemperaturkylsysternet B varierar dock med den omgivande luftens temperatur men den har väsentligen alltid en betydligt lägre temperatur än kylvätskans temperatur i förbränningsmotorns kylsystem A. Kylvätskan i lågtemperaturkylsystemet B kyler således lufien i den andra laddluflkylaren 10 och de återcirkulerande avgaserna i den andra EGR-kylaren 15.

Volymen hos kylvätskorna i kylsystemen A, B ökar då de värms upp. Enligt föreliggande uppfinning utnyttjas en gemensam expansionstarik 28 för att upptaga kylvätskornas varierande volym i de respektive kylsystemen A, B. Expansionstanken 28 innehåller en första expansionskammare 29 för kylvätskan i förbränningsmotorns kylsystem A. Den första expansionskammaren 29 är förbundet med förbranningsmotorns kylsystem A via en ledning 29a. Expansionstanken 28 innehåller en andra expansionskammare 30_ för kylvätskan i lågtemperaturkylsystemet B. Den andra expansionskammaren 30 är förbundet med lågtemperaturkylsystemet B via en ledning 30a. En skiljevägg 31 inuti expansionstanken 28 avdelar expansionskamrarna 29, 30 från varandra. Expansionstanken 28 innefattar, vid ett övre parti, ett avtagbart lock 32 för att möjliggöra påfyllning av kylvätska till kylsystemen A, B. 10 15 20 25 30 35 533 055 Fig. 2 visar expansionstanken 28 mer i detalj. Ledningarna 29a, 30a är förbundna med de respektive expansionskamrarna 29, 30 vid ett nedre väggparti hos expansionstanken 28 den är i ett monterat tillstånd i fordonet l, Ett påfyllningsrör 33 är anordnat vid ett övre väggparti hos expansionstanken 28. Påfyllningsröret 33 formar en invändig kanal 34 för påfyllning av kylvätska i expansionstanken 28. Locket 32 är försett med en invändig gänga 32a som är anpassad att samverka med en utvändig gänga 33a hos påfyllningsröret 33 så att locket 32 kan skruvas på och av påfyllningsröret 33.

Passagen 34 innefattar en inloppsöppning 34a som friläggs då locket 32 skruvas av från påfyllningsröret 33. Väggelementet 31 har en huvudsaklig utbredning i ett plan D som sträcker sig genom passagen 34. Ett övre parti 3 la av väggelementet 3l skjuter in ett stycke i påfyllningsröret 33. Det övre partiet 3 la av väggelementet har en form så att det indelar en nedre del av passagen 34 i en första förgrening 34b och en andra förgrening 34c. Det övre väggpartiet 3 la har en kantyta 31a” som är belägen mellan en inloppsöppning 34b' till den första förgreningen 34b och en inloppsöppning34c' till den andra förgreningen 340. Den första förgreningen 34b är förbunden med den första expan sionskammaren 29 och den andra förgreningen 34c är förbunden med den andra expansionskammaren 30.

Expansionskarrirarna 29, 30 är försedda med markeringar som markerar en maximal kylvätskenivå 38, 39 i de respektive expansionskamrarna 29, 30 och en minimal kylvätskenivå 40, 41 i de respektive expansionskamrarna 29, 30. Den maximala nivån 38 för kylvätskan i den första expansionskammaren 29 och den maximala nivån 39 för kylvätskan i den andra expansionskammaren 30 är belägna på samma nivå i expansionstanken 28. De maximala nivåerna 38, 39 för kylvåtskan i de respektive expansionskamrarna 29, 30 är belägna på samma höjdnivå 37 som det övre väggpartiets kantyta 3 la”. Locket 32 innefattar ett förslutningselement i form av ett tätningselement 44. Tätningselement 44 är med fördel tillverkat av ett material med elastiska egenskaper såsom ett gummimaterial. Tätningselementet 44 har i detta fall en väsentligen plan kontaktyta 42 som är anpassad att komma i kontakt med det övre väggpartiets kantyta 3 l a' och en kontaktyta 43 hos påfyllningsröret 33 då locket 32 är i ett monterat läge. Påfyllningsrörets kontaktyta 43 formas av ett radiellt inåt riktat parti 33b som är beläget vid en nedre ände av påfyllningsröret 33 Locket 32 innefattar ett basparti 32b och ett frontparti 32c som är rörligt anordnat i förhållande till baspartiet 32b. Ett fjäderorgan 45 är monterat i ett utrymme mellan baspartiet 32b och frontpartiet 32c för att hålla frontpartiet 32c i ett förbestämt läge i förhållande till 10 15 20 25 30 35 533 055 baspartiet 32b med en fiäderkraft. Tätningselementet 44 utgör en del av frontpartiet 32c. i F ig. 2 visar expansionstanken 28 under ett servicetillstånd. Kylvätskenivån i den första expansionskammaren 29 ligger här under den minimala nivån 40. Kylvätska behöver således fyllas på i forbranningsmotorns kylsystem A. Kylvätskenivån i den andra expansionskammaren 30 är dock acceptabel då den ligger mellan den maximala nivån 39 och den minimala nivån 41. Locket 32 är häri ett icke monterat läge så att kylvätska kan fyllas på i expansionstanken 28. Pig. 3 visar en tvärsnittsvy genom planet C-C i Fig. 2. Planet C-C är beläget på höjdnivån 37. Här visas att inloppsoppningen 34b' till den första förgreningen 34b och inloppsoppningen 34c' till den andra forgreningen 34c definieras av det övre väggpartiets kantyta 31a° och kontaktytan 43 hos påfyllningsröret 33. Då kylvätska fylls på i påfyllningsröret 33 leds den nedåt i passagen 34 av gravitationskraften. I detta fall påfyllningsröret 33 en helt vertikal sträckning men den kan alternativt ha en mer lutande sträckning. Då kylvätskan når höjdnivân 37 leds den antingen in i den första forgreningen 34b där den leds till expansionskammaren 29 eller in i den andra forgreningen 34c där den leds till expansionskarnmaren 30.

Under en påfyllningsprocess av kylvätskan nås vanligtvis den maximala nivån 40, 41 i expansionskamrarna 29, 30 inte samtidigt. Då den maximala kylvätskenivån 41, exempelvis, uppnåtts i den andra expansionskammaren 30, är även den andra förgreningen 34c fylld med kylvätska upp till inloppsöppningen 340”. Därmed kan kylvätska inte längre fyllas på i den andra forgreningen 340 utan all kylvätska leds fortsättningsvis in i den forsta forgreningen 34b och till den första expansionskammaren 29. Påfyllningsprocessen av kylvätska fortgår på detta sätt tills kylvatskan även når den maximala nivån 38 i den första expansionskarnmaren 29. Med en sådan expansionstank 28 kan påfyllning av kylvätska göras från ett gemensamt ställe för två separata kylsystem A, B. Genom att inloppsöppnin garna 34b”, 340' till de respektive förgrenin garna 34b, 340 är anordnade i samma höjdnivå 37 som de maximala nivåerna 38, 39 för kylvätskan i de respektive expansionskamrarna 29, 30 säkerställs att kylvatskenivån i den ena expansionskammaren 29, 30 inte kan överskrida den maximala nivån 38, 39 innan kylvätskenivån i den andra expansionskammaren 29, 30 når upp till den maximala nivån 38, 39. 'lO 15 20 25 533 G55 F ig. 4 visar expansionstanken 28 under drift av förbränningsmotorn 2. Då locket 32 är i ett monterat läge, anligger tätningselement 44 med en tryckkraft mot det övre väggpartiets kantyta 3 la' och mot kontaktytan 43. Därmed erhålls en tät förbindning mellan tätningselementet 44 och kontaktytorna 3 la', 43 som definierar inloppsöppningarna 34b”, 34c' till förgreningarna 34b, 34c. Därmed försluter tätningselementet 44 inloppsöppningarna 33b”, 33c” till förgreningarna 33b, 33c då locket 32 är i det monterade läget. Då locket 32 äri det monterade läget förhindras således kylvätskan från att lämna expansionskamrarna 29, 30. Samtidigt förhindrar tätningselementet 44 att kylvätska överförs mellan expansionskamrarna 29, 30.

Eftersom kylvätskan i de två kylsystemen A, B har olika arbetstemperaturer förhindras därmed en oönskad blandning av kylvätska mellan de olika kylsystemen A, B. De två kylsystemen A, B utgör två helt separata kylsystem under drift. Tätningselementets 44 kontaktyta 42 anligger med en tryckkraft, som definieras av tjäderorganet 45, mot kontaktytan 43. Därmed kan ett högsta tillåtet tryck upprätthållas i de respektive expansionskamrarna 29, 30. Om trycket i det ena expansionskarnmaren 29, 30 stiger till ett högre tryck än det högsta tillåtna trycket lyfts tätningselementet 44 från kontaktytan 43 mot tjäderorganets 45 verkan. Därmed kan en liten mängd lufi och eventuell kylvätska passera ut från den expansionskammare 29, 30. LuPten leds uppåt i en perifer passage mellan locket 32 och påfyllningsröret 33 varefter den leds ut till omgivningen via befintliga passager mellan lockets gängor 3221 och påfyllningsrörets gängor 33a. Då övertrycket i expansionskammaren 29, 30 eliminerats trycker tjäderorganet 45 åter tätningselementet 44 mot kontaktytorna 3 la”, 43.

Uppfinningen är på intet sätt begränsad till den utföringsform som beskrivs på ritningen utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. Tätningselementet kan alternativt vara anordnat i påfyllningsröret och definiera dess kontaktyta med locket.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 533 055 '10 Patentkrav

1. l. Expansionstank (28) innefattande en passage (34) med en inloppsöppning (34a) för påfyllning av en vätska i expansionstanken (28), ett lock (32) som i ett icke monterat läge fiilågger passagen (34) och i ett monterat läge försluter passagen (34), en forsta expansionskammare (29) för mottagning av vätska som cirkulerar i ett forsta system (A), en andra expansionskammare (30) for mottagning av vätska som cirkulerar i ett andra system (B) och att nämnda passage (34) delar upp sig, på ett avstånd från inloppsöppningen (34a), i en första förgrening (34b) som leder vätska till den första expansionskammaren (29) och en andra förgrening (34c) som leder vätska till den andra expansionskammaren (30), kännetecknat av att passagen (3 4) delar upp sig i den forsta forgreningen (34b) och i den andra forgreningen (34c) på en höjdnivå (37) som motsvarar en maximal nivå (38) för vätskan i den första expansionskammaren (29) och en maximal nivå (3 9) for vätskan i den andra expansionskammaren (3 0) och att locket (32) innefattar ett förslutningselement (44) som är anpassat försluta den forsta forgreningen (34b) och/eller den andra forgreningen (34c) då locket (32) är i det monterade läget.

2. Expansionstank enligt krav 1, kännetecknat av att den innefattar ett väggelement (3 l) som utgör en skiljevägg mellan den forsta expansionskammaren (29) och den andra expansionskammaren (3 0).

3. , Expansionstank enligt krav 1 eller 2, kânnetecknat av att den innefattar ett väggparti (3 la) som skjuter in i passagen (34) så att den första forgreningen (34b) bildas på en sida av väggpartiet (3 la) och att den andra forgreningen (34c) bildas på en motsatt sida av väggpartiet (3 la).

4. Expansionstank enligt krav 2 och 3, kännetecknat av att väggpartiet (31a), som avdelar passagen (34) i den första forgreningen (34b) och i den andra forgreningen (34c), utgör en del av nämnda väggelement (31).

5. Expansionstank enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda förslutningselement (44) innefattar en kontaktyta (42) som är anpassad att, då locket (32) äri det monterade läget, komma i kontakt med en kontaktyta (3 la', 43) som definierar en inloppsöppning (34b') till den första forgreningen (3 4b) och/eller en 10 15 20 25 30 35 533 G55 17 kontaktyta (3 la”, 43) som definierar en inloppsöppning (346) till den andra forgreningen (3 4c).

6. Expansionstank enligt krav S, kännetecknat av att nämnda forslutningselement innefattar åtminstone ett tätningselement (44) som formar åtminstone en av nämnda kontaktytor (31a', 42, 43).

7. Expansionstank enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda förslutningselement (44) är anpassat forsluta den första förgreningen (3 4b) och/eller den andra forgreningen (34c) med en efiergivlig kraft.

8. Expansionstank enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda vätska är en kylvatska som är anpassad att cirkulera i två separata kylsystem (A, B) där kylvätskorna i de olika kylsystemen (A, B) är anpassade att uppvisa olika arbetsternperaturer under drifi.