DE69617066T2 - Expansions- und Entlüftungsbehälter für ein Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Expansions- und Entlüftungsbehälter für die Kühlflüssigkeit eines Verbrennungsmotors, und insbesondere eines Motors in einem Kraftfahrzeug.
• Ein solcher Behälter bildet ein wichtiges Bauteil in einem Kühlkreislauf.
• In der Tat stellt er die Abtrennung der Gase sicher, insbesondere der Luft, die sich in Lösung in der Flüssigkeit befindet, und deren Vorhandensein in dem Kühlkreislauf sich ungünstig auf dessen korrekte Funktionsweise auswirkt.
• Der Behälter bildet auch eine Reservekapazität, die ermöglicht, die Verluste durch Mikroleckagen in dem Kreislauf, insbesondere durch mangelnde Dichtheit an den verschiedenen Anschlüssen, mit denen der Kreislauf ausgestattet ist, zu kompensieren. Er bildet ebenfalls ein Expansionsvolumen, das in der Lage ist, die Ausdehnungen der Kühlflüssigkeit in Abhängigkeit von den Temperatur- und Druckbedingungen aufzunehmen. Er dient außerdem dem Füllen des Kreislaufs und der Steuerung des Kühlflüssigkeitsstandes.
• Schließlich stellt er den Belastungsbetrieb und die Druckbeaufschlagung des Kühlkreislaufes sicher, wobei diese Druckbeaufschlagung von einem Verschluss- Stopfen geregelt wird, welcher die Rolle eines geeichten Ventils spielt.
• Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Expansions- und Entlüftungsbehälter vorzuschlagen, der sehr wirksam ist und dabei eine einfache Bauweise, einen niedrigen Herstellungspreis und eine geringe Raumbeanspruchung aufweist, wobei er sich ohne Schwierigkeiten an verschiedene Motor- und Kühlkreislaufmodelle sowie an verschiedene Fahrzeugmodelle im Falle eines Einsatzes in der Automobilindustrie anpassen kann.
• Bei den traditionellen Expansions- und Entlüftungsbehältern findet die Trennung der Gas- und Flüssigphase unter der Wirkung der Schwerkraft statt, wobei der hydrostatische Auftrieb die Gase, die leichter als die Flüssigkeit sind, zu deren Oberfläche in den oberen Bereich des Behälters aufsteigen lässt.
• Es ist ebenfalls bekannt, beispielsweise aus der Schrift FR-A-2 317 489, die in den Behälter einfließende Flüssigkeit einer Wirbelbewegung zu unterziehen, die eine Trennung der Flüssig- und Gasphase durch Zentrifugalwirkung herbeiführt, die wirksamer als die Schwerkraftwirkung ist.
• Hierzu besitzt der Behälter 14, der in der zuvor genannten Schrift beschrieben ist, einen Flüssigkeitseinlass, der von einem Rohrstutzen gebildet ist, welcher in dem oberen Bereich des Behälters angeordnet und tangential zu dem kreisförmigen Querschnitt und der Wand des Behälters ausgerichtet ist, wie es in Abb. 3 der Schrift zu sehen ist.
• Eine solche Vorrichtung besitzt jedoch eine relativ begrenzte Wirksamkeit; außerdem ist die den Behälter verlassende Flüssigkeit immer noch aufgewirbelt und weist eine bestimmte kinetische Energie auf, was die korrekte Funktionsweise des Bereiches des Kühlkreislaufes, der stromabwärts von dem Behälter gelegen ist, beeinträchtigt.
• Die Schrift EP-A-0 561 673 betrifft einen Expansions- und Entlüftungsbehälter - Wasserkessel genannt - der nicht wirklich von zwei miteinander in Verbindung stehenden Abteilungen gebildet ist, sondern der eine Abteilung aufweist, welche eine innere Leitung umfasst. Das Einfließen der Flüssigkeit in den oberen Bereich des Behälters geschieht tangential und die Flüssigkeit wird einem Zentrifugieren unterzogen.
• Bei dieser bekannten Vorrichtung ist eine in dem unteren Bereich der inneren Leitung angeordnete Rippe vorgesehen, um die Aufwirbelung der Flüssigkeit zu begünstigen und ihr Abfließen zu der Auslassöffnung hin zu erleichtern.
• Bei dieser Ausführung handelt es sich somit auch um eine dynamische (aufgewirbelte) Flüssigkeit, die den Behälter verlässt.
• Die vorliegende Erfindung betrifft genauer einen Behälter, der aus zwei miteinander in Verbindung stehenden Abteilungen gebildet ist.
• Solche Behälter sind bereits bekannt, insbesondere aus den Patentschriften FR-A-2 579 668 und FR-A-2 600 117.
• Die in der FR-A-2 579 668 beschriebene Vorrichtung weist eine allgemeine Rotationsform mit vertikaler Achse auf. Es handelt sich um einen Behälter mit zwei Bereichen, nämlich einem oberen Bereich, in welchen der Teil der Kühlflüssigkeit einfließt, der aus dem Zylinderkopf und/oder dem Kühler stammt, und einem unteren Bereich, in welchen der Teil der Kühlflüssigkeit einfließt, der aus dem Heizstrang des Fahrzeugs stammt, wobei diese beiden Bereiche durch eine Öffnung miteinander verbunden sind, welche mit einer Verdrehungsschutzvorrichtung versehen ist. Der untere Bereich ist an eine Ausgangsleitung angeschlossen, durch welche die entlüftete Flüssigkeit zu der in dem Kühlkreislauf vorgesehenen Umwälzpumpe zurückgeführt wird.
• In dem oberen Bereich wird die Entlüftung mit Hilfe eines Wasserstrahlreglers durchgeführt. In seinem unteren Bereich wird sie durch Zentrifugieren mit Hilfe von Vorrichtungen durchgeführt, welche zugleich zu der Zufuhrleitung (die von dem Heizstrang herkommt) und zu der Ausgangsleitung tangential angeordnet sind.
• Es ist festzustellen, dass der untere Bereich eine geringe Dicke aufweist, so dass das Zentrifugieren der Flüssigkeit praktisch in einer horizontalen Ebene stattfindet.
• Eine solche Vorrichtung ist nicht wirklich wirksam, da die Stärke des Zentrifugierens, welchem die Flüssigkeit unterzogen wird, direkt von dem Durchsatz der aus dem Heizstrang stammenden Flüssigkeit abhängt; dieser Durchsatz ist jedoch variabel, und kann sogar während bestimmter Benutzungszeiten gleich Null sein.
• Da außerdem das Zentrifugieren in einer einzigen Ebene durchgeführt wird, hat es zwangsläufig eine sehr begrenzte Wirksamkeit.
• Schließlich handelt es sich um eine bewegte Flüssigkeit, welche den Behälter verlässt; sie ist somit die Urdache für Turbulenzen und Unregelmäßigkeiten im Durchfluss und im Druck in dem Rücklaufstutzen zu der Umwälzpumpe für die Flüssigkeit, was für eine korrekte Funktionsweise des gesamten Kühlkreislaufs nicht wünschenswert ist.
• Der Behälter, der Gegenstand der FR-A-2 600 117 ist, ist in zwei Abteilungen unterteilt, welche derart angeordnet sind, dass die kleinere von ihnen an einen Abzweigungskreislauf von dem Hauptkühlkreislauf angeschlossen ist; dies ermöglicht, die Aufwärmzeit des Motors dank einer erheblichen Verringerung des Volumens an Kühlflüssigkeit, das eingesetzt wird, wenn der Motor kalt ist, zu verkürzen, da die Kühlflüssigkeit nur allein in dem Abzweigungskreislauf - und somit in der kleinen Abteilung - zirkuliert, denn der Hauptkreislauf ist durch ein Thermostatventil abgetrennt.
• In diesem Behälter wird die Trennung der Flüssig- und Gasphase auf klassische Weise und relativ wenig wirksam, ausschließlich durch Schwerkraftwirkung durchgeführt.
• Wie die beiden soeben erwähnten, bekannten Vorrichtungen umfasst der Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung zwei miteinander in Verbindung stehende Einheiten.
• Dieser Behälter zeichnet sich dadurch aus, dass die eine seiner Einheiten - erste Einheit genannt - eine Wandung hat, deren Innenfläche eine Rotationsfläche um eine Vertikalachse ist, und die mit mindestens einem Zufuhr-Ansatzstück ausgestattet ist, welches im oberen Bereich angeordnet ist und sich im Verhältnis zu der besagten Fläche in eine praktisch tangentiale Richtung erstreckt, dergestalt, dass die in diese erste Einheit einfliessende zu entlüftende Flüssigkeit einem Zentrifugieren unterworfen wird, während die andere Einheit - zweite Einheit genannt - an ihrer Unterseite mit einem Ansatzstück zum Ablassen der entlüfteten Flüssigkeit ausgestattet ist und mit einer Unterteilung - zur sogenannten Beruhigung -, die aus Rippen an Nuten besteht, welche sich senkrecht im unteren Teil des Behälters erstrecken, versehen ist, wobei diese Unterteilung dafür vorgesehen ist, der Wirbelbewegung der Flüssigkeit entgegenzuwirken, während die besagte erste Einheit und zweite Einheit mittels an der Unterseite der Wandung der ersten Einheit (5) angeordneten nutenförmigen Öffnungen miteinander in Verbindung stehen, durch welche die Flüssigkeit von der letztgenannten Einheit in die zweite Einheit gelangt.
• So wird in der ersten Einheit eine besonders wirksame Entlüftung der Flüssigkeit durchgeführt, und zwar zugleich durch Einsetzen einer Wirbelbewegung (Vortex-Effekt) und unter der Wirkung des hydrostatischen Auftriebs (Schwerkraft-Effekt).
• In dieser ersten Einheit wird die zu entlüftende Flüssigkeit unter der Wirkung der Zentrifugalkräfte gegen die Wand gedrückt, wobei sie gleichzeitig durch die Schwerkraft im Inneren der Einheit absinkt, wobei die Flüssigkeitsteilchen einer absinkenden, nahezu spiralförmig um die vertikale Achse ausgebildeten Bahn folgen. Wenn die Teilchen den Füllstand der in dem Behälter enthaltenen Flüssigkeit erreichen, werden dieses Zentrifugieren und die Wirbelbewegungen, welche es erzeugt, abgebremst, wobei sich die Flüssigkeit noch in einer Wirbelbewegung befindet, aber nicht mehr gegen die Wand der Einheit gepresst wird. Diese restliche Umdrehung ermöglicht den Gasbläschen unter der Wirkung des hydrostatischen Auftriebs an die Oberfläche aufzusteigen.
• In der zweiten Einheit findet die Beruhigung der Flüssigkeitsbewegung statt, deren Fortschreiten behindert und wenigstens teilweise durch die in dieser zweiten Einheit angeordnete Unterteilung unterbrochen wird.
• Es handelt sich somit um eine entlüftete und praktisch statische (jedenfalls nicht mehr aufgewirbelte) Flüssigkeit, welche den Behälter durch den Ausgangsstutzen verlässt, um der Befüllung des Kühlkreislaufes zu dienen.
• Diese statische Befüllung des Kreislaufes fördert dessen korrekte Funktionsweise.
• Außerdem, gemäß einer bestimmten Anzahl von vorteilhaften, nicht begrenzenden Eigenschaften der Erfindung:
• - weist die Wandung der besagten zweiten Einheit eine Rotationsform auf, die mit der ersten Einheit eine gemeinsame Achse hat und die letztgenannte umschliesst,
• - umfasst die erste Einheit eine röhrenförmige Wandung, die zylinderförmig ist, wohingegen die Wandung der zweiten Einheit aus einem zylinderförmigen Hauptteil und halbkugelförmigen Endteilen besteht;
• - erstreckt sich die Wandung der besagten ersten Einheit entlang der Achse und nach unten bis in die Nähe des Bodens der zweiten Einheit;
• - ist die Wandung der besagten zweiten Einheit aus zwei Halbschalen gebildet, die eine Rotationsform aufweisen, aus Kunststoff gegossen sind, aneinander in einer eine Kugel ausbildenden Anordnung befestigt sind, und wobei die zylinderförmige Wandung der ersten Einheit ein integrierter Teil einer der beiden ist;
• - bildet die Wandung der besagten ersten Einheit einen integrierten Teil der oberen Halbschale, an welche sie sich dicht im oberen Bereich auf der Höhe ihres Bodens anschliesst;
• - ist die besagte obere Halbschale mit einem an ihrem oberen Bereich angebrachten Einfüllstutzen und mindestens einem Zufuhr-Ansatzstück ausgerüstet, die alle beide in die erste Einheit münden;
• - ist die besagte untere Halbschale an ihrem Boden mit besagtem Ablass- Ansatzstück ausgestattet, wobei dieses letztgenannte eine insgesamt zylindrische Form um die gleiche Achse aufweist wie die Drehachse der Halbschalen;
• - ist die besagte Unterteilung zur Beruhigung einstückig mit einem diskusförmigen Stück ausgebildet, das sich an das untere Ende der röhrenförmigen Wandung der ersten Einheit anpasst, so dass es deren Boden bildet, wobei die nutenförmigen Öffnungen, welche die beiden Einheiten miteinander verbinden, auf dieser Höhe in der Wandung angeordnet sind;
• - sind die besagten Rippen an Nuten in dem ringförmigen Raum angeordnet, der die röhrenförmige Wandung der ersten Einheit von der Wandung der unteren Halbschale trennt;
• - umfasst diese Unterteilung eine Abteilungs-Trennwand in "U"-Form mit senkrechten Seitenwänden, die unterhalb des besagten diskusförmigen Teils angeordnet ist und sich auf den Boden der unteren Halbschale stützt, wobei die Seitenwände dieser Trennwand die Eingangsöffnung des Ablass-Ansatzstückes umgeben;
• - umfasst der Behälter einen Schacht zur Ermittlung der Füllhöhe, welcher mit der Wandung der ersten Einheit einstückig ausgebildet und ausserhalb dieser letzteren in der unteren Hälfte des Behälters angeordnet ist;
• - ist der Behälter aus transparentem Polypropylen gegossen und weist an seiner Aussenwandung eine Skala zum Ablesen des Flüssigkeitspegels auf;
• - stehen die besagten Einheiten an ihrem oberen Bereich mittels einer oder mehrerer Öffnungen in Verbindung, welche den Ausgleich der Pegel in den beiden Einheiten sichern.
• Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung und den anliegenden Zeichnungen hervorgehen, welche nur beispielhaft und nicht begrenzend eine bevorzugte Ausführungsform von ihr darstellen.
• In den Zeichnungen:
• - ist Abb. 1 eine allgemeine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Behälters, mit teilweiser Wegnahme seiner Aussenwandung;
• - stellt Abb. 2 denselben Behälter im Schnitt durch eine vertikale Mittelebene dar, wobei diese Ebene mit II-II in den Abb. 9 und 10 angezeigt ist;
• - stellen die Abb. 3, 4 und 5 jeweils in einer Vorder-, Seiten- und Unteransicht das Unterteilungselement dar, mit welchem dieser Behälter versehen ist;
• - ist Abb. 6 eine Detailansicht im Schnitt durch die horizontale Ebene VI-VI der Abb. 7, einer der Haupttrennwände der Unterteilung zur Beruhigung;
• - stellt Abb. 7 im größeren Maßstab den Behälter im axialen Schnitt durch eine vertikale Ebene dar, welche bezüglich der Schnittebene der Abb. 2 im Winkel versetzt ist, wobei diese Schnittebene mit VII-VII in den Abb. 9 und 10 bezeichnet ist;
• - ist Abb. 8 eine Ansicht von links auf die Abb. 7, im kleineren Maßstab;
• - stellen die Abb. 9, 10 und 11 den Behälter im Schnitt durch horizontale Ebenen dar, welche jeweils mit IX-IX, X-X und XI-XI in der Abb. 7 bezeichnet sind;
• - ist Abb. 12 eine schematische Ansicht des Behälters im Schnitt durch eine vertikale Mittelebene, wobei diese Ansicht dafür bestimmt ist, die Art und Weise zu illustrieren, gemäß welcher die Entlüftung stattfindet;
• - ist Abb. 13 eine schematische Draufsicht auf den oberen Bereich der ersten Einheit, wobei diese Ansicht die Wirbelbewegung der in diese Einheit zurückfließenden Flüssigkeit illustriert.
• Der in den Abbildungen illustrierte Expansions- und Entlüftungsbehälter weist die allgemeine Form eines Rotationskörpers mit einem zylindrischen Hauptmittelbereich mit vertikaler Achse ZZ' und einem bauchig gewölbten, beispielsweise halbkugelförmigen, oberen und unteren Bereich auf.
• Die äußere Hülle des Behälters ist von zwei Halbschalen 1 und 3 mit allgemein gleicher Form gebildet, welche zur Ausbildung eines Innenraumes aufeinander gesetzt und durch jeweilige Bördelflansche 13, 33, welche die Kanten ihrer Öffnung bilden, aneinander gefügt sind, wobei die Öffnung der oberen Halbschale 1 nach unten gerichtet ist, während die Öffnung der unteren Halbschale 3 nach oben gerichtet ist.
• Diese Halbschalen sind aus Kunststoffmaterial, beispielsweise aus Polypropylen, spritzgeformt, wobei ihre Verbindung auf der Höhe der Bördelflansche 13, 33 durch Heisspressen (Thermoschweißen) hergestellt wird.
• Mit den Bezugszahlen 10 und 11 sind der zylindrische Bereich und die jeweils konvex gewölbten Bereiche der oberen Halbschale 1 und mit den Bezugszahlen 30 und 31 der zylindrische Bereich und die jeweils konvex gewölbten Bereiche der unteren Halbschale 3 bezeichnet. Der Boden 110 der oberen Halbschale ist mit einem zylindrischen engen Hals 12 um die Achse ZZ' versehen, der als Füllstutzen für den Behälter dient und dafür bestimmt ist, in bekannter Weise einen Verschluss-Stopfen aufzunehmen, der eine geeichte Druckventilklappe (Sicherheitsventil) bildet; in immer noch bekannter Weise ist in der Wand des engen Halses 12 eine Überlauföffnung 120 vorgesehen, welche in ein Ablass-Ansatzstück 14 mündet, das mit dem engen Hals formgepresst worden ist; das Ansatzstück 14 ist horizontal und radial bezüglich der Achse ZZ' angeordnet.
• Die Halbschale 1 ist im Inneren einstückig mit einer zylindrischen röhrenförmigen Wand 2 ausgebildet, die koaxial zu dem zylindrischen Bereich 10 liegt, und die sich in dichter Weise an die Wand des Bodens 110 anschliesst. Die röhrenförmige Wand 2 hat eine größere Länge als die Höhe der Halbschale 1 und setzt sich somit nach unten in das Innere der unteren Halbschale 3 bis in die Nähe des Bodens 310 dieser letzteren unter Wahrung eines bestimmten Abstandes von diesem Boden fort.
• Mit der Bezugszahl 26 ist die Innenfläche der Wand 2 bezeichnet.
• In dem oberen Bereich des Behälters sind zwei röhrenförmige, diametral einander gegenüberliegende Ansatzstücke 25 vorgesehen, welche mit der gesamten Anordnung 1, 2 spritzgeformt worden sind, und welche in den Innenraum des röhrenförmigen Bereiches 2 münden. Gemäß einer wichtigen Eigenschaft der Erfindung sind die Ansatzstücke 25 in einer horizontalen Ebene in einer tangentialen Richtung bezüglich der Innenfläche 26 ausgerichtet (siehe Abb. 13).
• Mit der Bezugszahl 24 sind die Öffnungen bezeichnet, durch welche die Ansatzstücke 25 in das Innere der Wand 2 münden.
• Im oberen Bereich ist die Wand 2 von einer oder mehreren Öffnungen 200 durchbohrt, welche den inneren Bereich mit dem äußeren Bereich der Röhre verbinden.
• Der Bodenbereich 310 der unteren Halbschale 3 ist mit einem zylindrischen Auslass- Ansatzstück 32 um die Achse ZZ' versehen.
• In ihrem unteren Bereich im Inneren der Halbschale 3 ist die Wand 2 auf ihrer Aussenfläche mit einem vertikalen Schacht 21 versehen, der einen näherungsweise rechteckigen Querschnitt (siehe Abb. 9) aufweist und mit einem Boden 210 versehen ist. Auf der Höhe des Mittelbereiches dieses Schachtes ist die Wand 2 von einem kleinen, kalibrierten Loch 22 durchbohrt; ein ähnliches Loch 23 ist gegenüber dem Loch 22 in die vordere Trennwand des Schachtes 21 gebohrt.
• An ihrem freien unteren Ende ist die Wand 2 schließlich derart ausgeschnitten, dass sie mehrere, nach unten hin offene Aussparungen 20 aufweist, die eine rechteckige oder quadratische Form haben.
• Ausserhalb der Bereiches 2 und innerhalb der unteren Halbschale 3 ist ein Element 4 angeordnet, das in Einzelheiten in den Abb. 3, 4 und 5 dargestellt ist.
• Es handelt sich um ein Element aus einem Block aus gespritztem Kunststoffmaterial mit einem diskusförmigen Bereich 40, dessen Durchmesser mit etwas Einfügungsspiel demjenigen der zylindrischen Wand 2 entspricht, wobei dieser Bereich 40 dafür bestimmt ist, deren Boden zu bilden.
• Genauer weist die freie Kante der zylindrischen Wand 2 auf ihrem gesamten Umfang einen eingerückten Innenbereich auf, in welchen sich die Scheibe 40 einfügen kann.
• Auf jeder Seite der Scheibe 40 sind vertikale Stege 42 angeordnet, die aus Lamellen mit geringer Dicke bestehen, deren Breite mit etwas Einfügungsspiel dem zwischen der Wand 2 und der Wand der unteren Halbschale 3 verfügbaren Raum entspricht, wenn sich die Scheibe 40 am Platz befindet, um den Boden des röhrenförmigen Bereiches 2 zu bilden. Jeder Steg 42 weist eine seitliche Aussparung 420 auf, welche nach außen gerichtet ist.
• Die beiden Stege 42 sind in einer gleichen Ebene angeordnet, welche parallel zu der Achse des diskusförmigen Bereiches 40 liegt (eine Achse, welche der Achse ZZ' entspricht, wenn sich das Element 4 an seinem Platz befindet), welche aber diese Achse nicht enthält.
• Diese Stege 42 setzen sich in das Innere unterhalb der Scheibe 40 fort, um sich an einen Bereich 41 anzuschließen; dieser letztere besteht aus einer Trennwand, welche sich nach unten unterhalb der Scheibe 40 erstreckt und einen Querschnitt in "U"-Form aufweist (siehe Abb. 5 und 6).
• Die Trennwand weist eine Höhe auf, die dem Abstand entspricht, welcher das freie Ende der röhrenförmigen Wand 2 von dem Boden 310 trennt.
• In seinem Mittelbereich weist der mittlere Schenkel dieses "U" einen Ausschnitt 410 auf, der sich nach unten öffnet; die Seitenschenkel des "U" weisen eine freie Kante auf, welche einen nach unten gerichteten Ausschnitt 411 aufweist.
• Die Innenfläche der Wand der unteren Halbschale 3 ist mit zwei Paaren von Vorsprüngen oder Gleitschienen 35 versehen, die sich vertikal erstrecken, und die in der Lage sind, durch Längsverschiebung von oben nach unten der Stege 42 dem Einfügen zu dienen. Die Gleitschienen 35 sind gegenüber den Aussparungen 420 bogenförmig ausgeschnitten, wobei eine Aussparung in der Abb. 2 mit 350 bezeichnet ist.
• In dem Boden 310 sind Rippen 34 vorgesehen, welche derart ausgebildet sind, dass sie eine Rille in "U"-Form begrenzen, die dem Einfügen der Trennwand 41 während der Anordnung des Elementes 4 in der Halbschale 3 dient.
• Die Vorsprünge 34 sind gegenüber dem Ausschnitt 410 der Trennwand 41 bogenförmig ausgeschnitten.
• Der Zusammenbau des Behälters wird zunächst mit der Anordnung des Elementes 4 in der unteren Halbschale, dann mit der Anordnung der oberen Halbschale 1 auf der unteren Halbschale 3 durchgeführt, wobei sich die freie Kante der Wand 2 dann in den diskusförmigen Bereich 40 einfügt; dann werden die Halbschalen 1 und 3 durch Thermoschweißen aneinander befestigt.
• So wird ein Behälter mit doppeltem Mantel erhalten, mit einer ersten Einheit 5, die von der zylindrischen Innenwand 2, dem oberen Boden 110 und dem diskusförmigen Bereich 40 begrenzt ist, und einer zweiten Einheit 6, die von dem Raum innerhalb der Halbschalen 1 und 3 und außerhalb des Bereiches 5 und des Bodens 40 gebildet ist.
• Es ist festzustellen, dass dieser Behälter aus nur drei verschiedenen Teilen besteht, welche aus spritzgeformtem Kunststoff, wie Polypropylen, hergestellt sind, dessen Kosten relativ gering sind. Das gewählte Material ist vorzugsweise durchsichtig oder durchscheinend, derart, dass es möglich ist, den Füllstand der Flüssigkeit im Inneren des Behälters ohne Öffnen des Verschluss-Stopfens zu erkennen. Vorteilhafterweise sind, wie in Abb. 8 illustriert, Skala-Einteilungen 100 auf der Wand des Behälters vorgesehen, welche das in diesem enthaltene Flüssigkeitsvolumen anzeigen.
• Es ist ebenfalls festzustellen, dass der Behälter die Form einer kompakten Büchse aufweist, deren allgemein zylindrische Form mit konvexen Enden den Vorteil aufweist, den Belastungen des Innendrucks gut standhalten zu können.
• Es handelt sich um einen Standardbehälter, der sich an sehr verschiedene Motorarten anpassen kann.
• Normalerweise ist der Behälter an den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors zwischen dem Ausgang des Zylinderkopfes und/oder des Kühlers und dem Eingang zum Motor angeschlossen.
• Die Einlassansatzstücke 25 und das Auslassansatzstück 32 sind von der Standardart, was ihren Anschluss an die Rohrstutzen des Kreislaufs zulässt.
• Im Inneren des Schachtes 21 sind geeignete, nicht dargestellte, Erfassungsorgane vorgesehen, wie beispielsweise Elektroden, welche ermöglichen zu kontrollieren, ob der Füllstand der in dem Behälter enthaltenen Flüssigkeit zwischen einem vorbestimmten Mindest- und Maximalwert liegt; wenn dies nicht der Fall ist, erzeugen diese Erfassungsorgane ein Signal, das den Benutzer warnt, beispielsweise mittels einer auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs vorgesehenen Anzeige.
• Die Kühlflüssigkeit wird durch den engen Hals 12 in den Kreislauf eingeleitet.
• Der Behälter wird derart in einem oberen Bereich des Kreislaufs angeordnet, dass er diesen unter Belastung (unter Druck) setzt.
• Die Füllstandshöhe N der Flüssigkeit ist durch die Wand des Behälters zu sehen.
• Unter besonderer Bezugnahme auf die Abb. 12 und 13 wird jetzt erläutert, in welcher Weise dieser Behälter die Entlüftung der Kühlflüssigkeit durchführt. Der Verschluss-Stopfen, der auf dem engen Hals 12 angeordnet ist, ist mit BO bezeichnet und mit strichpunktierten Linien dargestellt.
• Die Flüssigkeit gelangt durch die Ansatzstücke 25 in den Behälter, wie es durch die Pfeile A in den Abb. 12 und 13 symbolisiert ist.
• Diese Flüssigkeit ist mit Gas, und insbesondere Luft befrachtet, die in dem Kühlkreislauf, insbesondere im Motor oder im Kühler, eingefangen wurde. Sie mündet tangential in den oberen Bereich der Einheit 5 und wird so einem Zentrifugieren unterzogen, welches sie gegen die Innenfläche 26 der zylindrischen Wand 3 drückt. Da die Stärke der Zentrifugalkräfte unterschiedlich auf die Flüssigphase und die Gasphase einwirkt, wird so eine schnelle Trennung der Gase erreicht, welche wieder in die Einheit 5 aufsteigen, um dann über den Verschluss-Stopfen BO und über die Überlauföffnung 120 in den Außenbereich des Behälters abgeleitet zu werden.
• Die Flüssigkeit folgt einer näherungsweise spiralförmigen, absteigenden Bahn, die durch die Linie B symbolisiert ist. Diese Flüssigkeit fällt in die Flüssigkeitsmasse L1, die in der Einheit 5 enthalten ist. Sie ist also immer noch in Drehbewegung, wird aber nicht mehr gegen die röhrenförmige Wand 2 gepresst. Diese restliche Drehbewegung, die durch die Linie C in Abb. 12 symbolisiert ist, ermöglicht den Gasbläschen, die sich noch innerhalb der Flüssigkeit befinden, unter der Wirkung des hydrostatischen Auftriebs an die Oberfläche aufzusteigen.
• Gemäß dem Prinzip in Verbindung stehender Hohlgefäße, verlässt die Flüssigkeit dann die Einheit 5, indem sie durch die Öffnungen 20 läuft, wie durch die Pfeile E symbolisiert, um in den Außenbereich von der Röhre 2 in die zweite Einheit 6 zu gelangen, wo sie sich mit der in dieser Einheit 6 befindlichen Flüssigkeit L&sub2; vermischt.
• In dieser Einheit wird die Flüssigkeit durch die zickzackförmige Unterteilung abgebremst, die einerseits aus den seitlich angeordneten Stegen 42 und andererseits aus der Trennwand in "U"-Form 41, die unter dem Boden 40 angeordnet ist, besteht.
• Trotzdem kann die Flüssigkeit, insbesondere durch die Aussparungen in den Stegen 420 (Pfeile F), durch die Aussparung 410 in der unteren Trennwand 41 (Pfeil F') und durch Umgehen der Wände der unteren Trennwand 41 (Pfeile G) weiter fließen. Sie gelangt so in den Innenraum der Trennwand in "U"-Form 41, wo sich die Einlassöffnung 321 zu dem Auslassansatzstück 32 befindet.
• So verlässt eine nicht aufgewirbelte, praktisch statische Flüssigkeit den Behälter durch das Ansatzstück 32, wie durch den Pfeil E symbolisiert, um den Kreislauf zu beaufschlagen.
• Die Rolle der Öffnung (oder der Öffnungen) 200 besteht darin, die freie Luftverbindung zwischen den Einheiten 5 und 6 zu ermöglichen, welche erforderlich ist, um ein Gleichgewicht der Pegelstände in diesen Einheiten zu erreichen.
• Es ist festzustellen, dass der Erfassungsschacht 21 einen Bereich des Behälters bildet, der nicht dem allgemeinen Fluss der durch ihn fließenden Flüssigkeit unterliegt. Die beiden kalibrierten Öffnungen 22 und 23 führen einen Ausgleich der Schwankungen in dem Flüssigkeitspegel durch, was ungewollte Erfassungen verhindert.
• Die Unterteilung zur Beruhigung, welche verhindert, dass die Flüssigkeit, welche den Behälter durch das Ansatzstück zur Beaufschlagung des Kreislaufs 32 verlässt, noch in einem aufgewirbelten Zustand ist, hat ebenfalls die Wirkung, Bewegungen der Flüssigkeit durch Beschleunigungen, die während der Fahrt des Fahrzeugs entstehen, zu begrenzen, was somit ein falsches Pegeln der Beaufschlagungsöffnung 320 und das Ansaugen von Luft durch diese verhindert.
• Man könnte auch nur ein Zufuhr-Ansatzstück 25 anstelle von zwei vorsehen, um die zu entlüftende Flüssigkeit tangential in die Einheit 5 einzuleiten.

Claims (14)

1. Expansions- und Entlüftungsbehälter für die Kühlflüssigkeit eines Verbrennungsmotors, welcher zwei miteinander in Verbindung stehende Einheiten umfasst, dessen eine Einheit (5) - erste Einheit genannt - eine Wandung hat, deren Innenfläche (26) eine Rotationsfläche um eine Vertikalachse (ZZ') ist und die mit mindestens einem Zufuhr-Ansatzstück ausgestattet ist, welches im oberen Bereich angeordnet ist und sich im Verhältnis zu der besagten Fläche (26) in eine praktisch tangentiale Richtung erstreckt, dergestalt, dass die in diese erste Einheit einfliessende zu entlüftende Flüssigkeit einer Zentrifugierung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Einheit - zweite Einheit genannt - an ihrer Unterseite mit einem Ansatzstück (32) zum Ablassen der entlüfteten Flüssigkeit ausgestattet ist und mit einer Unterteilung (41, 42) - zur sogenannten Beruhigung -, die aus Rippen an Nuten besteht, welche sich senkrecht im unteren Teil des Behälters erstrecken, versehen ist, die dazu vorgesehen ist, der Wirbelbewegung der Flüssigkeit entgegenzuwirken, während die besagte erste Einheit und zweite Einheit (5, 6) mittels an der Unterseite der Wandung (2) der ersten Einheit (5) angeordneten nutenförmigen Öffnungen (20) miteinander in Verbindung stehen, durch welche die Flüssigkeit von der letztgenannten Einheit in die zweite Einheit (6) gelangt.

2. Behälter gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung der besagten zweiten Einheit eine Rotationsform aufweist, die mit der ersten (5) eine gemeinsame Achse hat und die letztgenannte umschliesst.

3. Behälter gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einheit (5) eine röhrenförmige Wandung (2) hat, die zylinderförmig ist, wohingegen die Wandung (1, 3) der zweiten Einheit aus einem zylinderförmigen Hauptteil (10-30) und halbkugelförmigen Endteilen (11-31) besteht.

4. Behälter gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wandung (2) der besagten ersten Einheit (5) entlang der Achse und nach unten bis in die Nähe des Bodens (310) der zweiten Einheit (6) erstreckt.

5. Behälter gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (2) der besagten zweiten Einheit (6) aus zwei Halbschalen gebildet ist, die eine Rotationsform (1, 3) haben, aus Kunststoff gegossen sind, aneinander in einer eine Kugel ausbildenden Anordnung befestigt sind, und die zylinderförmige Wandung (2) der ersten Einheit ein integrierter Teil einer (1) der beiden ist.

6. Behälter gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (2) der besagten ersten Einheit ein integrierter Teil der oberen Halbschale (1) ist, an welche sie sich dicht im oberen Bereich auf Bodenebene (110) anschliesst.

7. Behälter gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte obere Halbschale mit mindestens einem an ihrem oberen Teil angebrachten Einfüllstutzen (12) und mindestens einem Zufuhr-Ansatzstück (25) ausgerüstet ist, die alle beide in die erste Einheit (5) münden.

8. Behälter gemäss einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte untere Halbschale (3) an ihrem Boden (310) mit besagtem Ablass- Ansatzstück (32) ausgestattet ist, wobei dieses letztgenannte eine insgesamt zylindrische Form um die gleiche Achse hat wie die Drehachse (ZZ') der Halbschalen.

9. Behälter gemäss einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Unterteilung zur Beruhigung aus einem diskusförmigen Stück am unteren Ende der röhrenförmigen Wandung (2) der ersten Einheit (5) angepasst ist, so dass sie den Boden bildet, und besagte nutenförmige Öffnungen (20), welche die beiden Einheiten (5, 6) miteinander verbinden, auf dieser Höhe in der Wandung angeordnet sind.

10. Behälter gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die besagten Rippen an Nuten (42) in dem ringförmigen Raum befinden, der die röhrenförmige Wandung (2) der ersten Einheit von der Wandung der unteren Halbschale trennt.

11. Behälter gemäss Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Unterteilung zur Beruhigung eine Abteilungs-Trennwand in "U"-Form mit senkrechten Seitenwänden umfasst, die unterhalb des besagten diskusförmigen Teils (40) angeordnet ist und sich auf den Boden (310) der unteren Halbschale (3) stützt und die Seitenwände dieser Trennwand (41) die Eingangsöffnung des Ablass-Ansatzstückes (32) umgeben.

12. Behälter gemäss einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Schacht zur Ermittlung der Füllhöhe (21) hat, welcher mit der Wandung (2) der ersten Einheit aus einem Stück ist und an der Aussenseite derselben in der unteren Hälfte des Behälters angeordnet ist.

13. Behälter gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass er aus transparentem Polypropylen gegossen ist und an seiner Aussenwandung eine Skala (100) zum Ablesen des Flüssigkeitspegels aufweist.

14. Behälter gemäss einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Einheiten (5, 6) an ihrem oberen Teil mittels einer oder mehrerer Öffnungen (200) in Verbindung stehen, welche den Ausgleich der Pegel in den beiden Einheiten sichern.