DE2821994A1

DE2821994A1 - Kuehlaggregat

Info

Publication number: DE2821994A1
Application number: DE19782821994
Authority: DE
Inventors: Alex Shu-Ki Cheong
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1977-06-16
Filing date: 1978-05-19
Publication date: 1979-01-04
Also published as: DE2821994B2; BR7803795A; CA1092596A; US4098328A; IT1094994B; IT7823217A0; DE2821994C3

Description

Kühlaggregat

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlaggregat, insbesondere für einen flüssigkeitsgekühlten Kraftfahrzeugmotor, mit einer Kühlflüssigkeits-Entgasung, bestehend aus einem Bündel paralleler, horizontal verlaufender Kühlrohre, die am einen Ende mit einem ersten vertikalen Flüssigkeitsbehälter und am entgegengesetzten Ende mit einem zweiten vertikalen Flüssigkeitsbehälter in Verbindung stehen, einem in den ersten Behälter mündenden Kühlflüssigkeitseinlaß und einem an den zweiten Behälter angeschlossenen Kühlflüssigkeitsauslaß.

Kuhlsysteme für Motoren, z.B. Brennkraftmotoren, enthalten üblicherweise ein Kühlaggregat, bestehend auB auf Abstand gehaltenen, mit Anschlußstücken versehenen Behältern, die strömungsmäßig durch ein Bündel aus zwischen den Behältern verlaufenden Rohren miteinander verbunden sind, zwischen denen Lamellen angeordnet sind, die die Wärmeabfuhr zu dem durch die Lamellen und um die Kühlrohre strömenden Luftstrom verbessern.

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Einer der Faktoren, durch die der Wirkungsgrad des Kühlaggregats verringert wird, sind Luft- und andere Graseinschlüsse in dem Kühlsystem, die sich nachteilig auf die Kühlmittelpumpe des Motors auswirken. Durch die Luft- und Gaseinschlüsse wird überdies die Lebensdauer des Motors beeinträchtigt. Aus diesem Grund sind verschiedene Einrichtungen zur Entgasung des Kühlaggregats entwickelt worden. So ist es bekannt, zum Ausgleich einer durch TemperaturSchwankungen bedingten Strömungsmittelexpansion und -kontraktion einen getrennten Hilfstank in das einen Querstromkühler enthaltende Kühlsystem einzusetzen, der einen Speicher für die Kühlflüssigkeit bildet und zum !Füllen des Kühlsystems sowie zum Abscheiden der Lufteinschlüsse aus der Kühlflüssigkeit dient.

Ferner ist es bekannt, in einen der Anschlußbehälter des Querstromkühlers eine Hochgeschwindigkeitskammer und eine damit verbundene Vorratskammer niedriger Geschwindigkeit anzuordnen. In der Vorratskammer sammeln sich ein Flüssigkeitsvorrat und die Luft- oder Gaseinschlüsse, die über einen Füllverschluß und/oder ein Überdruckventil entlüftet werden* Ein solches Kühlsystem ist jedoch von verhältnismäßig komplizierter Bauweise und erfordert Steigleitungen, Schwimmerventile und/oder Venturidüsen zum Betrieb der Entgasungseinrichtung.

Demgegenüber soll erfindungsgemäß ein Kühlaggregat der ein-

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gangs erwähnten Art geschaffen werden, das eine wirksame Entgasung der Kuhlflüssigkeit garantiert und zugleich eine äußerst einfache Bauweise aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung das in den Ansprüchen beschriebene Kühlaggregat.

Der Querstromkühler nach der Erfindung enthält eine Vorratskammer als Teil des abströmseitig der Kühlrohre angeordneten, zweiten Plüssigkeitsbehälters. Zu diesem Zweck ist dieser Flüssigkeitsbehälter durch eine Zwischenwand in eine Auffangkammer, die unmittelbar mit den Enden des Rohrbündels in Verbindung steht, und eine Vorratskammer unterteilt, an deren unterem Ende der Kuhlflüssigkeitsauslaß angeordnet ist. Die Zwischenwand ist auf einer Teilfläche mit .Durchbrächen versehen, durch die die Kühlflüssigkeit und die Lufteinschluss e hindurchstrümen können, und am oberen Ende der Auffangkammer befindet sich ein Ablenkblech, das die aus der Kühlflüssigkeit abgeschiedenen Luft- oder Gaseinschlüsse über den oberen Rand oder durch die Perforationen der Zwischenwand zur Vorratskammer umlenkt.

Nach der Erfindung kann ferner in die Auffangkammer eine Mofcor-Entlüftungsöffnung an einer Stelle einmünden, die während des Betriebs unterhalb des Flüssigkeitsspiegeis liegt, so daß sie nach dem Abschalten des Motors durch Kühl-

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flüssigkeit versperrt wird, sich jedoch vor dem Pullen des Motors mit Kühlmittel oberhalb des Plüssigkeitsspiegels befindet, so daß sie beim Einfüllen von Kühlflüssigkeit eine ordnungsgemäße Entlüftung des Motors und des Kühlers bewirkt .

Bei dem Querstrom-Kühlaggregat nach der Erfindung sind keine Steigrohre und Nebenstromleitungen erforderlich, das Kühlsystem ist in einfacher V/eise zu füllen und/oder nachzufüllen, und das Einfüllen von Kühlflüssigkeit erfolgt über den Plüssigkeitsauslaß und nicht über Nebenstrom- oder spezielle Eüllleitungen. Das Kühlaggregat hat eine einfache Bau- und zuverlässige Betriebsweise und ist wirtschaftlich in der Herstellung.

Insgesamt enthält das Entgasungssystem mit einem Querstrom-Kühlaggregat mit kontinuierlicher Kühlflüssigkeits-Entgasung für einen Brennkraftmotor einen Kühler mit einem vertikalen Zulaufbehälter und einem vertikalen Rücklaufbehälter, welche durch ein aus Kühlrohren und -lamellen bestehendes Rohrbündel miteinander verbunden sind. Eine im wesentlichen vertikale Zwischenwand unterteilt den Rücklaufbehälter in zwei Kammern, nämlich eine Auffangkammer, in die die Kühlflüssigkeit aus dem Rohrbündel einströmt, und eine Vorratskammer, mit der ein Füllstutzen für ein Verschluß- und Über-

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druckventil in Verbindung steht und die an ihrem unteren Ende mit dem Kühlflüs3igkeitsauslaß versehen ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden, beispielsweisen Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:

Pig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeug-Querstromkühlers nach der Erfindung;

Fig. 2 einen senkrechten Teilschnitt des Rohrbündels und Rücklaufbehälters des Kühlers; und

Fig. 5 einen senkrechten Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2.

Fig. 1 zeigt einen Querstromkühler 12 für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, mit einem vertikalen Zulaufbehälter 11 einschließlich eines an dessen oberem Ende angeordneten Kühlflüssigkeitseinlasses 12 und einem vertikalen Rücklaufbehälter 13, an dessen unterem Ende ein Kühlflüssigkeitsauslaß 14 angeordnet ist. Die Behälter 11, 13 sind durch ein Rohrbündel 15 miteinander verbunden, das aus mehreren parallelen, in die Behälter mündenden Kühlrohren 16 und einer Vielzahl von Kühlrippen oder -lamellen 17 besteht,

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die die Külilrohre 16 miteinander verbinden und die Wärmeübertragung von der durch die Kühlrohre 16 strömenden Kühlflüssigkeit zu der die Kühllamellen passierenden Luftströmung verbessern.

Gemäß den Fign. 2 und 3 ist der Rücklaufbehälter 13 gegenüber dem Zulaufbehälter 11 vergrößert ausgebildet und im Inneren mit einer im wesentlichen vertikalen Zwischenwand versehen, die sich vom Behälterboden 19 zur oberen Wand 21 des Behälters 13 erstreckt oder kurz vor dieser endet. Die Zwischenwand 18 verläuft durchgehend zwischen den Behälterseitenwänden 22 und ist mit diesen dichtend verbunden, so daß sie den Behälter 13 in eine Auffangkammer 23 und eine Vorratskammer 24 unterteilt. Zum Entleeren des Systems ist mit der Auffangkammer 23 ein Leerlaßhahn 25 verbunden und im Behälterboden 19 befindet sich ein zweiter Leerlaßhahn 26 im Bereich der Vorratskammer 24. Falls am unteren Ende der Zwischenwand 18 eine die Kammern 23 und 24 miteinander verbindende Öffnung ausgebildet ist, genügt ein einziger Leerlaßhahn 25 oder 26, Der Auslaß 14 ist derart am Behälter 13 angeordnet, daß er mit dem unteren Ende der Vorratskammer 24 in Verbindung steht.

Die Zwischenwand 18 ist von einer Vielzahl von Perforationen oder Durchbrüchen 27 in einem Teilflächenberexch durchsetzt, der sich gemäß den Fign. 2 und 3 im oberen Abschnitt der

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Zwischenwand IB befindet, um einen Kühlflüssigkeitsstroiu in die Vorratskanuner 24 zu ermöglichen. An der oberen BehäLterwand 21 und neben dem Rohrbündel 15 ist ein gebogenes Ablenkblech 28 angeordnet, dan die Kühlflüssigkeit und die lufteinschlüsse oberhalb der Zwischenwand 18 oder durch diese hindurch zur Vorratskammer 24 umlenkt. Oberhalb der Vorratskammer 24 befindet sich Ln der oberen Behälterwand M ein Füllstutzen 29 mit einer von der Behälterwand 2 1 nach unten verlaufenden Verlängerung 31. Auf den Füllstutzen 2^CJ ist ein DruckverschLuß 33 aufgesetzt, der ein nicht gezeigtes

(las/ Auslaßventil enthäLt, das ein Entlüften der Luft- oder einschlüsse gestattet. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels sind in der Verlängerung 31 eine oder mehrere Entlüftungsöffnungen 52 ausgebildet, über die die Luft- oder GaseinsehLiisse in den Füllstutzen 2^CJ überströmen können. In der Rückwand 22 ist ferner eine öffnung 34 angeordnet, die die Auffangkammer 23 mit einem Entlüftungsanschluß für den Motor verbindet, der beispielsweise am nicht gezeigten Thermos tatgehäuse liegt.

Das Kühlsystem wird über den Füllstutzen 29 und nicht - wie üblich - über eine Ifebenstromleitung gefüllt; eine solche ist bei dem gezeigten Kühlsystem nicht erforderlich. Das Kühlmittel ge Langt zunächst in die Vorratskammer 24 und strömt über den AusLaß 14 in den Kühlmantel des Kraftfahrzeugmotors. Dci die Entlüftungsöffnung 34 über dem Flüssigkeitsspiegel liegt, bevor der Motor gefüllt ist, und mit

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<lei; ι 'it-or-iOntlüftun^nansclilii.v- in Verbindung steht, sol*/;! ■iir .•,i.tl'ii'tixii.'isöi'fnuiif'; ;>/} für eine ordnungsgemäße Ent-IMftuii ; des Motors und dos Kühlers während den I'üll Vorgangs. .-icnr. '-ich die Vorratskammer 24 füllt, strömt das Kühlmittel "hf?j· '.!.ic Öffnungen 27, woraufhin sich die Auffangkainmer 23, die kühlrohre 1G im Rohrbündel 1 !:> und der Zulauf behälter 11 ;iu !"'Ilen beginnen, iiach Beendigung den Füll Vorgangs v/i rd der i3ruci.vernchlui.-i 33 auf dem Füllstutzen 29 befestigt.

bei einem sorgfältigen Pullen sind im Kühlsystem Lufteinnchlünse vorhanden, und wenn der Hotor anschließend gestartet wird, werden diese Luft- und Gaseinschlüsse über den Zulaufbehälter 11 und das Rohrbündel 1b rasch zur AuffangJcammex' 23 transportiert, wo sich das Kühlmittel im turbulenten Strömungszustand befindet. Während das Kühlmittel nach oben fließt, die Perforationen 27 in der Zwischenwand 18 durchsetzt, in die Vorratskammer 24 einströmt und dann nach unten zum Auslaß 14 fließt, steigen die Luft- oder G-aseinschlüsse zum oberen Ende der Vorratskammer 24. Diese ist im Querschnitt so bemessen, daß die Geschwindigkeit, mit der die Kühlflüssigkeit nach unten strömt, geringer ist, als die Aufstiegsgeschwindigkeit der Gasblasen, so daß eine noch wirksamere Abscheidung der Luft- oder Gaseinschlüsse von der Kühlflüssigkeit erreicht wird. Nachdem die Kühlflüssigkeit im wesentlichen vollständig von den Luft- oder Gaseinschlüssen befreit ist, entweicht sie über den Auslaß 14 am

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unteren Ende der Vorratskammer 24 und wird durch die nicht gezeigte Wasserpumpe in den Kühlmantel des Motors gefördert.

Wenn das Volumen der Gaseinschlüsse in der Vorratskammer

24 zu groß wird, ermöglicht das Auslaßventil in dem Druckverschluß 33 eine Entlüftung der Gase nach außen. Leckstellen im Kühlsystem können dazu führen, daß Gase in den Kühlmantel des Motors eindringen, und diese Gase werden durch die Kühlflüssigkeit zum Kühler transportiert, wo sie ebenfalls abgeschieden werden. Ferner können vom Motor-Entlüftungsanschluß Gase über die Entlüftungsöffnung 34 zur Auffangkammer 23 entweichen. Wenn der Motor abgeschaltet wird oder mit sehr geringen Drehzahlen umläuft, liegt die Entlüftungsöffnung 34 unterhalb des Flüssigkeitsspiegel in der Auffangkammer 23, so daß nach dem Abschalten eine Plussigkeitssperre enteteht. durch die verhindert wird, daß Luft zum Motor und zum Rohrbündel 15 zurückströmt, wenn sich der Kühlmittelstand im Kühlsystem ausgleicht.

Zum Entleeren des Kühlsystems werden die beiden Leerlaßhähne

25 und 26 geöffnet und der Druckverschluß 33 wird entfernt. Es ist kein Hebe- oder Steigrohr vorhanden, noch ist eine Nebenstrom- oder Überbrückungsleitung erforderlich.

Die Zwischenwand 18 ist im wesentlichen senkrecht ausgerichtet, die genaue Form und Lage der Zwischenwand 18 und der Perforationen 27 ist jedoch variabel und wird in Abhängigkeit von dem Kühlmitteldurchsatz des Kühlers festgelegt.

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Claims

Pat entans prüche

Λ Kühlaggregat, insbesondere für einen flüssigkeitsgekühlten Kraftfahrzeugmotor, mit einer Kühlflüssigkeits-Entgasung, bestehend aus einem Bündel paralleler, horizontal verlaufender Kühlrohre, die am einen Ende mit einem ersten vertikalen Flüssigkeitsbehälter und am entgegengesetzten Ende mit einem zweiten vertikalen Flüssigkeitsbehälter in Verbindung stehen, einem in den ersten Behälter mündenden Kühlflüssigkeitseinlaii und einem an den zweiten Behälter angeschlossenen Kühlflüssigkeitsauslaß, gekennzeichnet durch eine im zweiten Behälter (13) angeordnete und diesen in eine an das Rohrbündel (15) angrenzende Auffangkammer (23) und eine Vorratskammer (24) unterteilende, in einem Teilbereich (27) perforierte, nach oben geringfügig vom Rohrbündel fortgeneigte Zwischenwand (18) und einen am zweiten Behälter (13) befestigten Füllstutzen (29) mit einer nach unten in das Behälterinnere ragenden Verlängerung (31).

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ORlGiNAL INSPECTED
2. Kühlaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ;iais der Flüssigkeitsauslaß (H) am unteren Ende der Vorrat;strammer (24) angeordnet ist.
3. Kühlaggregat nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine im zweiten Behälter (13) angeordnete, in die A.uffan^- kammer (23) zwischen deren oberem und unteren Ende einmündende Motor-Entluftungsöffnung (34).
4. Kiihlaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da Λ die Entlüftungsöffnung (34) zur Erzeugung einer Flüssigkeitssperre im Ruhezustand des Kühlsystems unterhalb des FlüssigkeitsrjpLegeis des gefüllten Kühlaggregats liegt.
5. Kühlaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein am oberen Ende des zweiten MehUlters (13) befestigtes, dem Rohrbündel (15) benachbartes, gebogenen Ablenkblech (28) zum Umlenken von Gaseinschlüsoen Ln Richtung der Zwischenwand (18).
6. Kühlaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dai3 der Flüssigkeitseinlaß (12) am oberen Kurte des ersten Behälters (11) angeordnet ist.
7. Kühlaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (18) im oberen

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Teilbereich mit !Perforationen (27) versehen und der Füllstutzen (29) durch einen Druckverschluß (33) einschließlich
eines Überdruckventils verschließbar ist.
8. Kühlaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit vom Rohrbündel (15)
in die Auffangkammer (23) turbulent ein- und die Vorratskammer (24) unter Abscheidung der Gaseinschlüsse im Beruhigungsaustand durchströmt.

y. K Ulliaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (31) mit oberhalb des
Flüssigkeitsspiegels in der Vorratskammer (24) gelegenen Entlüftun';söffnungen (32) für die zum Füllstutzen (29) überströmenden Gaseinschlüsse versehen ist.

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