РАСШИРИТЕЛЬНЫЙ БАЧОК ДЛЯ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
EXPANSION TANK FOR COOLING LIQUID OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES WITH LIQUID COOLING

Изобретение касается расширительного бачка для охлаждающей жидкости машины с жидкостным охлаждением, в частности, двигателя внутреннего сгорания транспортного средства согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.
Из практики известны расширительные бачки вышеназванного рода, которые служат для приема расширяющейся охлаждающей жидкости. На фиг. 1 один из таких расширительных бачков 10 показан на сильно схематизированном виде. Расширительный бачок 10, как правило, навешен так, что он представляет собой самую высокую точку в системе охлаждения. Расширительный бачок 10 имеет расположенный в нижней области расширительного бачка 10 подводящий патрубок и отводящий патрубок для соединения расширительного бачка 10 с циркуляционным контуром охлаждения двигателя внутреннего сгорания (соответственно не изображено). Расширительный бачок 10 имеет также расположенный в верхней области расширительного бачка наполнительный патрубок 4, который для ограничения уровня наполнения имеет удаленную от верхней стенки 14 расширительного бачка нижнюю кромку 9. Кроме того, предусмотрен закрывающий этот наполнительный патрубок 4 клапан 5, который служит для защиты системы охлаждения от избыточного давления, и через который расширительный бачок 10 может наполняться охлаждающим средством 1. Максимальное наполнение расширительного бачка 10 соответствует обычно наполнению при холодном двигателе охлаждающим средством 1 до нижней кромки 9 наполнительного патрубка 4, как показано на фиг. 1.
Тогда при эксплуатации вследствие нагрева и обусловленного им расширения охлаждающего средства в воздушном объеме 2 расширительного бачка 10 устанавливается предварительное давление. Через клапан 5 в верхней стенке расширительного бачка происходит выравнивание давления в системе охлаждения. Повышение температуры охлаждающего средства приводит к подъему давления в системе охлаждения, так как охлаждающее средство расширяется. При этом давление в расширительном бачке 10 поднимается, после чего предохранительный клапан 5 в закрывающей крышке открывается, и позволяет улетучиваться воздуху и, возможно, также охлаждающему средству. При нормализации температуры охлаждающего средства в системе охлаждения возникает разрежение. Охлаждающее средство отсасывается из бачка 10 обратно. При этом в бачке 10 тоже возникает разрежение. В результате открывается клапан выравнивания разрежения в закрывающей крышке бачка 10. Воздух течет в бачок 10, пока не будет достигнуто выравнивание давления. Ссылочным обозначением 3 обозначена наружная оболочка или, соответственно, наружная стенка расширительного бачка 30.
Другие известные из уровня техники расширительные бачки известны, например, из DE 10 2008019227 B4, DE 4107183 C1, EP 0215369 B1, DE 4233038 C1 или EP 0441275 A1.
Традиционные расширительные бачки 10 при максимальном наполнении охлаждающим средством 1 имеют жестко заданный воздушный объем 2. Когда двигатели внутреннего сгорания с различными циркуляционными контурами охлаждения должны оснащаться одним и тем же расширительным бачком 10, это имеет следствием следующие недостатки: в циркуляционных контурах охлаждения с низким поглощением тепла не устанавливается достаточное предварительное давление. В циркуляционных контурах охлаждения с высоким поглощением тепла, напротив, посредством клапана 5 осуществления управление предварительного давления с понижением, или, соответственно, выбрасывается охлаждающее средство. Эти недостатки могут предотвращаться посредством предоставления различных расширительных бачков, которые всегда адаптированы к конкретным циркуляционным контурам охлаждения, в которых они применяются. Однако при этом увеличивается количество вариантов и вместе с тем стоимость разработки и конструктивных элементов.
Поэтому задачей изобретения является предоставить усовершенствованный расширительный бачок, с помощью которого могут быть предотвращены недостатки традиционных расширительных бачков. Задачей изобретения является, в частности, предоставить расширительный бачок, который может лучше адаптироваться к требованиям различных циркуляционных контуров охлаждения. В основе изобретения лежит также задача более экономичного исполнения такого расширительного бачка.
Эти задачи решаются с помощью расширительного бачка с признаками основного пункта формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления и применения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения и поясняются подробнее в последующем описании с частичной ссылкой на фигуры.
Предлагаемый изобретением расширительный бачок для охлаждающей жидкости машины с жидкостным охлаждением имеет в соответствии с уровнем техники по меньшей мере один, расположенный в нижней области расширительного бачка подводящий патрубок и один отводящий патрубок для соединения расширительного бачка с циркуляционным контуром охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Расширительный бачок включает в себя также расположенный в верхней области расширительного бачка наполнительный патрубок, который для ограничения уровня наполнения имеет удаленную от верхней стенки расширительного бачка нижнюю кромку, а также по меньшей мере один закрывающий этот наполнительный патрубок клапан для наполнения расширительного бачка и для защиты системы охлаждения от избыточного давления. Машина с жидкостным охлаждением может, в частности, представлять собой двигатель внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением транспортного средства. Одно из важных применений касается снабженного машинным приводом водного транспортного средства или автомобиля промышленного назначения.
По общим аспектам изобретения названные задачи решаются таким образом, что остающийся при максимальном наполнении расширительного бачка охлаждающей жидкостью воздушный объем в расширительном бачке может регулироваться, т.е. задаваться варьируемым образом.
Это дает то преимущество, что расширительный бачок может адаптироваться к различным требованиям разных циркуляционных контуров охлаждения только посредством изменения имеющегося объема для воздуха в расширительном бачке.
В циркуляционных контурах охлаждения с низким подводом тепла может устанавливаться небольшой воздушный объем, чтобы создавалось достаточно высокое предварительное давление. В циркуляционных контурах охлаждения с высоким подводом тепла, напротив, может устанавливаться большой воздушный объем, чтобы не создавалось слишком высокое предварительное давление, соответственно, чтобы не выбрасывалось охлаждающее средство.
Расширительный бачок, имеющий варьируемый воздушный объем, может, таким образом, применяться в качестве унифицированного одинакового конструктивного элемента в циркуляционных контурах, которые отличаются по своим характеристикам, в частности, подвода тепла их охлаждающим средством. Особым преимущество изобретения является, таким образом, повышенная гибкость при установке предварительного давления в циркуляционных контурах охлаждения и экономия затрат посредством унификации, соответственно, уменьшения количества вариантов, так как один конструктивный элемент может адаптироваться для применения в различных циркуляционных контурах охлаждения, соответственно, системах охлаждения.
По одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения для возможности регулирования остающегося воздушного объема в расширительном бачке может быть предусмотрена по меньшей мере одна воздушная камера, ниже также называемая воздушным карманом, имеющая находящееся во внутреннем пространстве расширительного бачка выше нижней кромки наполнительного патрубка впускное отверстие для, которое может открываться и закрываться с помощью согласованного закрывающего устройства. Благодаря расположению выпускного отверстия выше нижней границы наполнительного патрубка при наполнении расширительного бачка охлаждающей жидкостью всегда обеспечивается одно и то же максимальное наполнение.
Другими словами, для исполнения изменяемого объема для воздуха или вообще газа в расширительном бачке могут быть предусмотрены один или несколько воздушных карманов, которые с помощью согласованного закрывающего устройства (закрывающего элемента) могут приводиться каждый в соединение по потоку с основным объемом газа расширительного бачка, чтобы увеличивать объем газа в расширительном бачке. В закрытом положении закрывающего элемента воздушный карман закрыт, так что имеющийся объем газа не увеличен.
Указанная по меньшей мере одна воздушная камера может быть расположена с внутренней стороны в верхней области расширительного бачка. По другому варианту указанная по меньшей мере одна воздушная камера может быть также расположена вне расширительного бачка и посредством шланго- или трубопровода быть соединена с верхней областью расширительного бачка. Эти варианты дают преимущество модульной конструкции.
Для повышения гибкости при установке предварительного давления в циркуляционных контурах расширительный бачок может иметь по меньшей мере две воздушные камеры. Количество и объем воздушных камер могут быть заданы в зависимости от желаемой градации воздушного объема. Одна из возможностей реализации изобретения предусматривает, что внутренний объем воздушных камер может быть выполнен с различным размером. Однако внутренний объем воздушных камер может быть также выполнен с одинаковым размером.
Согласованное с воздушной камерой закрывающее устройство может быть выполнено в виде резьбовой пробки, закрывающей крышки или колпачка. Это делает возможным один из экономичных вариантов осуществления для ручной установки имеющегося в распоряжении объема для воздуха в расширительном бачке.
По другому варианту закрывающее устройство может быть выполнено в виде обратного клапана, в виде подпружиненного клапана или в виде клапана с пневматическим или электрическим управлением. Это дает то преимущество, что открытие и закрытие воздушной камеры может осуществляться в зависимости от давления и/или автоматизировано, в частности, при непрерывной эксплуатации циркуляционного контура охлаждения.
Для предотвращения входа охлаждающей жидкости в указанную по меньшей мере одну воздушную камеру предпочтительно расположить впускное отверстие для воздуха указанной по меньшей мере одной воздушной камеры так, чтобы при эксплуатации расширительного бачка охлаждающее средство не могло входить в указанную по меньшей мере одну воздушную камеру, когда она открыта. По другому варианту для этого предусмотрена отдельная канальная направляющая и/или брызговик.
Другой аспект изобретения касается автомобиля промышленного назначения или судна, имеющего описанный здесь расширительный бачок.
Описанные выше предпочтительные варианты осуществления и признаки изобретения могут комбинироваться друг с другом любым образом. Другие подробности и преимущества изобретения описываются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Показано:
фиг. 1: сильно схематизированный вид расширительного бачка, известного из уровня техники;
фиг. 2: сильно схематизированный вид расширительного бачка по одному из вариантов осуществления изобретения; и
фиг. 3: сильно схематизированный вид расширительного бачка по другому варианту осуществления изобретения.
Одинаковые или функционально эквивалентные элементы на всех фигурах снабжены одними и теми же ссылочными обозначениями. При этом, во избежание повторов, в отношении принципа действия частей 1-5 и 9 с фиг. 2 и 3 ссылаемся на касающееся их описание фиг. 1.
Особенность показанных на фиг. 2 и 3 расширительных бачков 20 и 30 заключается в дополнительно предусмотренных двух воздушных карманах 6, каждый из которых имеет согласованный закрывающий элемент 7, с помощью которого каждый воздушный карман 6 может выборочно открываться или закрываться. В открытом состоянии воздушный карман 6 находится в соединении по потоку с основным объемом газа расширительного бачка 20, соответственно, 30. Каждый из воздушных карманов 6 имеет впускное отверстие 8 для воздуха, которое находится выше нижней кромки 9 наполнительного патрубка 4 в верхней внутренней области расширительного бачка и может закрываться закрывающим элементом 7. В открытом состоянии впускного отверстия 8 для воздуха каждый воздушный карман соединен по потоку с верхним внутренним пространством расширительного бачка, так что воздух из основного объема может втекать в открытый воздушный карман 6. В одном из конструктивно простых вариантов осуществления запорный элемент 7 выполнен в виде резьбовой пробки.
Показанный на фиг. 3 вариант осуществления показывает не изображенный на фиг. 1 и 2, расположенный в нижней области расширительного бачка 10 и вдающийся в него подводящий патрубок (подводящее подключение) 11 и отводящий патрубок (отводящее подключение) 12 для соединения расширительного бачка 10 с циркуляционным контуром охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Расширительный бачок 30 включает в себя также, как уже указывалось выше, расположенный в верхней области расширительного бачка 30 наполнительный патрубок 4, который для ограничения уровня наполнения имеет удаленную от верхней стенки 14 расширительного бачка нижнюю кромку 9, а также закрывающий этот наполнительный патрубок 4 клапан 5, который служит для защиты системы охлаждения от избыточного давления, и через который расширительный бачок 30 может наполняться охлаждающим средством 1. Ниже клапана 5 расположена перепускная труба 16, по которой при открытии клапана 5 может вытекать охлаждающая жидкость. В расширительном бачке 30 предусмотрены также патрубок 15 для уровневого зонда для измерения уровня наполнения и патрубок 17 для измерения предварительного давления.
В нижней внутренней области расширительного бачка 30 для улучшения отделения пузырей воздуха предусмотрен отражательный элемент, который предпочтительно выполнен в виде перегородки 13. Такая перегородка имеет функцией, изменять направление течения жидкости и увеличивать участок течения охлаждающего средства в расширительном бачке, чтобы отделять как можно больше воздуха.
Как уже упоминалось выше, ниже верхней стенки 14 расширительного бачка в верхней области расширительного бачка 30 на противоположной клапану 4 стороне предусмотрены две воздушные камеры 6, впускное отверстие 8 для воздуха которых может закрываться соответственно резьбовой пробкой 7 или открываться. При этом головка пробки выдается из верхней стороны расширительного бачка 30, и ею можно манипулировать снаружи. Посредством перестановки резьбовых пробок 7 воздушные камеры 6 могут открываться с целью варьирования имеющегося объема для воздуха в расширительном бачке внутри расширительного бачка и адаптации к данному циркуляционному контуру охлаждения.
Ниже в качестве примера описывается метод адаптации расширительного бачка посредством установки имеющегося воздушного объема к циркуляционному контуру охлаждения, например, в рамках инсталляции расширительного бачка 6 в транспортном средстве. При этом сначала, в зависимости от расширения охлаждающего средства, требуемого предварительного давления и давления открытия клапана 5, находится требуемый воздушный объем. Требуемый воздушный объем в расширительном бачке устанавливается посредством основного объема, т.е. все воздушные карманы 6 закрыты, или при необходимости посредством основного объема и найденного количества требуемых воздушных карманов 6, в случае был найден увеличенный воздушный объем.
Затем требуемое количество воздушных карманов 6 при необходимости открывается посредством резьбовой пробки 7, т.е. гидравлически соединяется с основным объемом. Затем циркуляционный контур охлаждения для первого наполнения наполняется охлаждающим средством до нижней кромки 9 наполнительного патрубка 4. После этого двигатель эксплуатируется, пока из циркуляционного контура охлаждения не будет полностью выпущен воздух, чтобы удалить из циркуляционного контура охлаждения все, возможно еще имеющиеся, воздушные пузыри. Потом при холодном двигателе пополняется охлаждающее средство, снова до нижней кромки 9 наполнительного патрубка 4. Вслед за этим через патрубок 17 измеряется предварительное давление при реальной эксплуатации двигателя, чтобы проверить функционирование расширительного бачка 30. Когда устанавливается слишком высокое предварительное давление или, соответственно, когда выдувание через клапан 5 наступает слишком рано, может открываться другой воздушный карман 6. Когда устанавливается слишком низкое предварительное давление, воздушный карман 6 может закрываться. Это дает то преимущество, что расширительный бачок 30 может адаптироваться к конкретному циркуляционному контуру охлаждения только посредством изменения имеющегося объема для воздуха в расширительном бачке.
Хотя изобретение было описано со ссылкой на определенные примеры осуществления, для специалиста является очевидным, что могут осуществляться разные изменения, и в качестве замены могут применяться эквиваленты, без выхода из области изобретения. Дополнительно могут осуществляться многие модификации без выхода из соответствующей области. Следовательно, изобретение не должно быть ограничено раскрытыми примерами осуществления, а должно включать в себя все примеры осуществления, которые попадают в область прилагаемых пунктов формулы изобретения. В частности, изобретение претендует также на защиту предмета и признаков зависимых пунктов формулы изобретения, независимо от пунктов формулы изобретения, на которые делалась ссылка.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Охлаждающее средство
2 Воздушный объем
3 Наружная стенка
4 Наполнительный патрубок
5 Клапан
6 Воздушная камера
7 Закрывающее устройство
8 Впускное отверстие для воздуха
9 Нижняя кромка
10 Расширительный бачок
11 Подводящий патрубок
12 Отводящий патрубок
13 Перегородка
14 Верхняя стенка расширительного бачка
15 Патрубок для уровневого зонда
16 Перепускная труба
17 Патрубок для измерения предварительного давления
20 Расширительный бачок
30 Расширительный бачок.