脱气罐以及设置有该脱气罐的机动车辆冷却系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种适于装配在机动车辆的冷却系统并限定旨在接收冷却液体(L)的内部空间(V10)的脱气罐(10)，脱气罐(10)包括用于冷却液(L)的至少一个进口(22)和至少一个出口(32)，当车辆在工作时，这些进口和出口设置在最小液体水平(N1)下方，其特征在于，脱气罐(10)还包括与进口(22)或进口(22)中的至少一部分相对的元件(60)，用于引导冷却液(L)经由进口(22)进入内空间(V10)内，沿着通向脱气罐(10)的下壁(18)与通过进口(22)到达的流动(F3)相反的流动(F4)，并且形成180度的弧。本发明还涉及一种设置有上述脱气罐(10)的机动车辆冷却系统。
【专利说明】脱气罐以及设置有该脱气罐的机动车辆冷却系统
[0001]本发明涉及一种适于提供机动车辆冷却系统的脱气罐。本发明还涉及一种机动车辆冷却系统，尤其是配备有这样的脱气罐的用于冷却机动车辆发动机的系统。
[0002]传统地，冷却系统包括通过各种导管(也称作软管)形成的热传递回路，这些导管在发动机附近以及机动车辆的散热器附近延伸。该系统还包括定界旨在接收待被除去的冷却液体的内容积的脱气罐(也称作膨胀容器)。
[0003]实际上，脱气罐具有两个主要功能。第一功能存在于通过增加罐中的最大液体水平上方的空气空间来允许冷却液体的热膨胀。第二功能存在于除去热传递回路中的气体。实际上，如果在制造之后并且在将车辆设定为运行之前回路没有任何气体，则当车辆在运行时，例如因为在水泵的进口处可能的轻微泄露或汽缸盖垫片的磨损，而在回路中存在产生气体的风险。因此，通过将热传递回路的一部分转移向脱气罐，冷却液体可以被脱气。
[0004]FR-A-2 913 374描述了一种设置有脱气罐的冷却系统。罐包括下壁以及在该下壁中形成的液体进口孔。进口孔定位在罐的下部而不在罐的上部是由冷却系统的操作限制造成的。因此，进口孔永久地浸在罐中的最小液体水平下方。竖直的屏障在罐中从下壁延伸，面向通过进口孔进入的液体流。上述屏障的存在提供了降低所述流的速度的可能性，但是存在乳化和产生漩涡的风险。
[0005]FR-A-2 866 064描述了另一种设置有脱气罐的冷却系统。在图4中，罐包括接收来自于上管线和下管线两者的冷却液体的引导管。换言之，引导管引导来自于上进口孔和下进口孔两者的冷却液体。通过上进口孔进入管的流被引向位于管的上部中的孔并到达位于管的下部中的孔。通过上进口孔进入的液体流像罐的外壳内的喷嘴一样通过这些孔中的每一个孔被喷出。通过上孔排出的空气射流扰乱蓄液器中的液体。因为通过上管线到达管内的流的连续性，使得通过下孔排出的水下射流被引向罐的下壁。上流入流和下流入流两者以相反的方向穿入相同的管中，这对于使冷却液体消能是不利的，并且因此对于罐的脱气效率是不利的。这两个流入流的主要部分通过下孔以相当高的速率排出，该高速率可能产生冷却液体的乳化和/或漩涡。
[0006]本发明的目的是提出一种相对于现有的罐改进的脱气罐，包括在下部用于冷却液体的进口。
[0007]为此，本发明的目的是适于提供机动车辆冷却系统并定界旨在接收冷却液体的内容积的脱气罐，该脱气罐包括用于冷却液体的至少一个进口孔和至少一个出口孔，当车辆在工作时，进口孔和出口孔位于最小液体水平以下，其特征在于，脱气罐还包括面向进口孔或进口孔中的至少一些进口孔的用于冷却液体的引导元件，该冷却液体通过进口孔穿入内容积内，接着为朝向脱气罐的下壁引导的流，该流与通过进口孔到达的流相反，从而形成180度的弧。
[0008]因此，本发明提供了保证脱气罐良好运行的可能性，而不管车辆的运输条件如何。用于引导所述流的引导元件提供了产生罐内喷泉、防止冷却液体乳化以及产生漩涡的可能性。液体进口孔永久地浸在引导元件下方，该引导元件有利地具有钟形状。上述引导元件还提供了降低液体流的流动速率的可能性，并因此提供了更好脱气的可能性，以及抑制所述流围绕进口孔的优先取向，并且因此限制罐中液体内部的漩涡产生。
[0009]当罐包括若干位于最小液体水平下方的进口孔时，这些进口孔中的至少一些进口孔可通过引导元件覆盖。优选地，罐包括面向这些进口孔中的每一个进口孔定位的引导元件。
[0010]单独地或组合地根据本发明的其它有利特征:
[0011]-引导元件没有来自于脱气罐的上壁的任何液体进口孔。
[0012]-当车辆在工作时，位于最小液体水平下方的所述进口孔或每个进口孔均在下壁中形成。
[0013]-当车辆在工作时，位于最小液体水平下方的所述出口孔或每个出口孔均在下壁中形成。
[0014]-引导元件在最小液体水平下方形成钟状物，该钟状物包括位于下壁和进口孔之间的开口。
[0015]-开口围绕进口孔在360度的范围内敞开。
[0016]-引导元件部分地围绕液体进口管，该液体进口管在最小液体水平下方在内容积中从下壁延伸，直到进口孔。
[0017]-引导元件从脱气罐的上壁向下壁延伸，并且包括用于平衡压力的口孔，当车辆在工作时，该口孔在内容积中优选位于最大液体水平上方。
[0018]-引导元件锚固到下壁的侧壁，并且部分地在下壁和进口孔之间延伸。
[0019]-罐包括屏障，该屏障一方面从在进口孔和引导元件之间并且另一方面在进口孔和出口孔之间从下壁延伸到内容积中。
[0020]-屏障在进口孔和出口孔之间没有直接形成的任何口孔。
[0021]-罐包括外部管和进口管，这些外部管和进口管分别在内容积的外部和内容积中在侧壁的两侧上延伸，直到进口孔。
[0022]-罐包括若干进口孔和若干引导元件，每个引导元件均面向进口孔中的一个进口孔定位。
[0023]本发明的目的还在于机动车辆冷却系统，其特征在于，其设置有上述脱气罐。
[0024]通过阅读仅作为非限制性示例并结合附图给出的说明，将更好地理解本发明，其中:
[0025]-图1是根据本发明的脱气罐的立体图，其适于接收在也符合本发明的冷却系统中循环的冷却液体；
[0026]-图2是沿图1中的箭头II的罐的侧视图；
[0027]-图3是沿图2中的线II1-1II剖取的蓄液器的剖视图；
[0028]-图4是图1中的平面IV的剖视图，示出了罐的下壳体的内部的立体图；
[0029]-图5是根据本发明的第二实施例的脱气罐的与图3类似的剖视图。
[0030]在图1至图4中示出根据本发明的脱气罐10。
[0031]上述罐10适于提供也根据本发明并且在图1中部分地示出的机动车辆发动机的冷却系统I。在FR-A-2 913 374中描述了示例性系统I。
[0032]系统I包括通过热传递回路连接的各种设备，例如脱气罐10，在该热传递回路中尤其是循环冷却液体L。系统I的回路包括导管或软管，例如导管2、3和4，这些导管在图I中用虚线部分地并且示意性地示出。系统I和罐10位于车辆的发动机室中。
[0033]罐10包括定界内容积VlO的上壳体12和下壳体14。罐10具有总体上卵形形状。可选地，罐10可具有适于本申请的任何形状。壳体12和14在装配平面PlO处密封性地结合在一起，该装配平面PlO与图2和图3中的大致水平的中间平面对应。每个壳体12和14均包括凹形内壁，分别是16和18。壁16和18密封性地连接到平面PlO的水平。
[0034]当车辆的车轮位于大致水平的地面上时，水平面PlO限定罐10的理论参考位置。如图3所示，液体L的最小水平NI和最大水平N2限定在罐10的内容积VlO中。在附图的示例中，最小水平NI位于面PlO下方，而最大水平N2位于面PlO上方，而在罐10的参考位置与上述面PlO平行。可选地，水平NI和N2的位置可取决于目标应用。液体L在水平NI和N2之间的差目前被指定为《可消耗的》差。实际上，最小水平NI可位于下壳体14的外表面上，如图1和图2所示。此外，水平N2也可位于上壳体14上。
[0035]随后，为了便于在空间的定位，《上、下、竖直、水平》的术语相对于参考水平面PlO限定。而且，《内、外、进口和出口》的术语相对于内容积VlO限定。
[0036]实际上，当车辆在工作时，例如在弯曲或崎岖的路上加速或制动过程中，可以改变罐10和/或液体L水平的倾斜。在这种情况下，在罐10存在的液体L尤其是相对于水平NI和N2的运动可扰乱脱气罐10的运作。借助于本发明，如下文详细描述的，不管车辆的交通条件如何，罐10都具有良好的运作。
[0037]蓄液器10还包括在下壳体14上形成的管线20和30，以及在上壳体12上形成的管线40和50。管线20形成用于例如经由导管2从靠近发动机的散热器或从发动机的气缸盖将液体L导入罐10内的装置。管线30 (也称作装载管)形成用于使液体L经由导管3从罐10流出向发动机2流动的装置。管线40形成用于经由导管4将罐10与系统I的另一设备(例如靠近散热器的恒温器)连接在一起的装置。管线50形成用于进入罐10的内容积VlO的装置。上述管线50可包括允许插头旋在上面的外螺纹或内攻丝螺纹，为了简化的目的未示出。
[0038]用于导入液体L的管线20在罐的内容积VlO中和内容积VlO外延伸。从内到外，管线20包括内口孔22、内管24、弯管25、外管26和外口孔28。弯管25位于内管24和外管26之间的接合处。内管24在容积VlO中从壁18沿轴线A24竖直延伸。外管26沿轴线A26总体上水平地延伸，轴线A26在容积VlO的外侧从壳体14离开向上引导。在图中的示例中，轴线A24和A26在弯管25处倾斜86度的角度。实际上，在轴线A24和A26之间的任何倾斜都可以是预期的。用于将液体L导入容积VlO内的口孔22位于管24的上端处，在最小液体水平NI的下方。不管当工作时车辆的倾斜如何，水平NI始终保持在孔22的上方，以便于允许罐10和系统I的良好运作。口孔28位于管26的外端处，如此设置以便于被连接到导管2上，用于向罐10供给液体L。
[0039]用于液体L流出的管线30在罐10的内容积VlO外侧延伸。从内到外，管线30包括内口孔32、弯曲的管状部34、外管36和外口孔38。用于液体L流出容积VlO的口孔32形成在下壁18中，而在最小液体水平NI的下方。该口孔32大致位于罐10的中心处，而在容积VlO的参考位置的最低点。可选地，口孔32可位于壁18的任何点。口孔38位于管36的外端处，该管36从壳体14离开指向下，并设置成用于连接到导管3。实际上，管36相对于壳体14的任何倾斜都是可以是预期的。
[0040]罐10还包括用于引导液体L通过进口孔22穿入容积VlO中的元件60。元件60具有大体管状形状，以与管24的轴线A24同轴的轴线A60为中心。元件60面向进口孔22定位。元件60从上壁16向下壁18延伸，直到位于下壁18和口孔22之间的开口 62。因此，元件60形成围绕进口孔22并且部分地围绕管24的钟状物，其中开口 62围绕口孔22和管24的轴线A24和A60在360度的范围内敞开。围绕轴线A60的孔62的直径大于围绕轴线A24的开口 22和管24的直径。开口 62被永久地浸在最小液体水平NI下方，不管车辆和罐10的倾斜如何。
[0041]优选地，元件60永久地包括在上壁16附近形成的通孔68。再优选地，当车辆在工作时，该口孔68永久地位于内容积VlO的最大液体水平N2上方。口孔68提供了在元件60的内侧和外侧之间在容积VlO中平衡压力的可能性。
[0042]罐10还包括屏障70，如图3和图4所示。屏障70在容积VlO中从下壁18延伸，直到具有不同高度的边缘72和74。在屏障70中在边缘72和74之间也形成有开口 76。换言之，该开口 76相当于不存在屏障70。屏障70在进口孔22和出口孔32之间的直线上尤其是在下壁18处没有在其直接位于进口孔22和出口孔32之间的其大部分中形成任何口孔。除了在上述口孔76的水平处之外，屏障70围绕口孔22、管24、元件60和开口 62。屏障70的边缘72 —方面夹在进口孔22和引导元件60之间，另一方面夹在进口孔22和液体L的出口孔32之间。边缘74相对于管24和元件60与边缘72和口孔32相对。相对于壁18竖直测量的边缘72的高度大于边缘74的高度。在罐10的参考位置，边缘72大致位于最小水平NI的高度处。
[0043]实际上，不管车辆的循环条件如何，都必须保证罐10的脱气功能，即，在出口管线30处的液体L中不应包含气泡。由于在将液体L导入罐10内时在管线20处避免了空气夹杂物，所以脱气效率将会更好。尤其是与回路的管线30和导管2和3相比较时，由于属于用于导入液体L的管线20的管26和24的直径小，因此液体L进入罐10中的速度是相对高的。当上述液体L与罐10的内部接触时，其易于乳化。
[0044]如图3所示，当车辆在工作时，罐10由冷却液体1^的流？1、？2、？3、？4、？5、？6和卩7经过，并且罐10保证其对于液体L的热膨胀和脱气功能。
[0045]流Fl以显著高的速度和流动速率在口孔28处进入管线20。在图中的示例中，该流Fl是沿管26的轴线A26总体指向下。流F2通过从管26到管24实现在弯管25处的转弯。流F2沿轴线A24沿管24竖直向上移动。流F3通过用于将液体导入容积VlO内的口孔22从管24出现。在这个阶段，液体L的流F3离开管线20以便于沿指向上的竖直方向并朝向液体L水平进入容积V10。在没有元件60存在的情况下，流F2和F3将造成液体L的乳化和漩涡的产生，这可能在罐10的容积VlO中再次将气体提供给液体L。
[0046]凭借元件60的存在，流F3将不会干扰在罐10中存在的液体L。流F3沿元件60朝上壁16向上流动，直到液体L高度，该液体L高度取决于穿入管线20中的流Fl的流动速率。然后元件60沿其内壁引导流F3，接着为对着下壁18引导的流F4，S卩，接着沿向下的竖直方向并与通过口孔22到达的流F3相反。在引向上的流F3和引向下的流F4之间，液体L在元件60和管24之间沿180度的弧向朝向下壁18引导，直到开口 62。
[0047]通过利用流F2、F3和F4形成内部喷泉，管线20和元件60防止在罐10的容积VlO中的乳化和漩涡产生。如果因为流F2和F3的速度而在口孔22上方产生乳化，则该乳化由用于引导流动F4向下的元件60容纳，使得液体L不再填充有气体。因为元件60的开口 62围绕口 22和管24在360度的范围内形成，所以流F4不具有任何优先的取向并且围绕管24规律地分布，这避免了容纳在容积VlO中的液体L内部形成漩涡。因为在管24和元件60之间的用于液体L的通道截面的增加，因此流F4的流动速率相对于流F3减小了，这提高了脱气效率。
[0048]通过将屏障70夹设在开口 62和口孔32之间，进一步降低了在液体通过口孔32离开罐10之前再次将液体L提供给气体的风险。流F4指向壁18，然后对着屏障70引导，然后在最小液体水平NI下方通过形成由上述屏障70引导的流F5而扩散到容积VlO内。因为上述屏障70的构造，流F5优选指向开口 76和比边缘72更小高度的边缘74。在该阶段，由流F2和F3的速度造成的可能的乳液被驱散，并且流F5包围屏障70，以便于被引向出口孔32。此外，如果罐10和/或液体L水平被倾斜到一侧或另一侧，则屏障70的边缘72和74的位置和高度提供了保证口孔22、管24和开口 62始终浸在最小液体水平NI下方的可能性。
[0049]流F5穿入口孔32内，而作为流F6离开容积VlO，并且然后作为流F7通过口孔38从管线30逸出。
[0050]因此，冷却液体L在罐10中随着流Fl至F7被脱气。管线20和30、元件60和屏障70 —起形成用于引导液体L的流Fl至F7的装置。这些元件20、30、60和70的构造提供了保证罐10的正确运作的可能性，而不管车辆的循环条件如何。
[0051]在本发明的范围内，与FR-A-2 866 064的图4中描述的罐不同，元件60没有用于将液体L从罐10的上部尤其是从上壁16导入的任何口孔。即使在罐10包括在上壁16中形成用于导入液体L的口孔的情况下，该上部流也不会穿入元件60以便与来自于进口孔22的流F3和F4混合。换言之，该上部流穿入罐10的内容积VlO内，而不进入元件60内。所谓的上部和下部流入流因此是分离的，这促进了冷却液体L的消能并提高了罐10中的脱气效率。
[0052]在图5中示出了属于根据本发明的脱气罐10的第二实施例的元件160。
[0053]罐10的某些构成元件与上述第一实施例的构成元件是完全相同的，并具有相同附图标记。为了简化的目的，在图5中未示出液体L的流，但是这些流与在图3中示出的流相似。与第一实施例的主要不同涉及引导元件160，与上述引导元件60相比较，该引导元件160具有类似的操作，但是结构不同。
[0054]元件160包括开口 162、管164、板166和锚固部168。元件160在进口孔22和最小液体水平NI之间延伸。板166在锚固部168处附设到附加锚固部19，该锚固部19在罐10的下壁18上侧向制成。锚固部19和168可呈适于本申请的任何其它的构造。管164从板166向罐10的下壁18延伸。管164在开口 166处敞开并且在板166处关闭。管164形成钟状物，该钟状物将液体L的流朝向下壁18沿管24推回到罐10。
[0055]此外，在不脱离本发明的范围的情况下，系统I或罐10可以与图不一致。尤其是，在不脱离本发明的范围的情况下，管线20和30、元件60或160和/或屏障70可分别呈现不同的构造。
[0056]作为未示出的另一可选方案，引导元件可具有适于将液体L的流F4对着罐10的下壁18推回的任何钟状物。该引导元件在最小液体水平NI下方至少部分地在下壁18和进口孔22之间延伸。
[0057]根据未示出的另一可选方案，管24和引导元件60或160可更接近于罐10的中心，而与附图相比较，孔32稍微从中心移位。
[0058]根据未示出的另一可选方案，轴线A24和A60可以是轻微移位的并且不是严格同轴的。
[0059]根据未示出的另一可选方案，罐10不包括任何的屏障70。在这种情况下，元件60或160的存在对于引导液体L的流同时防止乳化和漩涡产生是足够的。
[0060]根据未示出的另一可选方案，罐10可具有不同于卵形的形状，例如球形形状或任何的形状。
[0061]根据未示出的另一可选方案，罐10不包括在上壳体12上形成的任何管线40。例如，如下面详细描述的，管线40可在下壳体14上形成，并形成用于液体进入罐10中的另外的进口。
[0062]实际上，根据本发明的脱气罐10可包括若干管线、设置在下壳体14的面上的进口孔22和/或出口孔32。换言之，根据本发明的罐10包括当车辆在工作时用于位于最小液体水平NI下方的冷却液体L的至少一个进口孔22和至少一个出口孔32。在这种情况下，进口孔22中的至少一些进口孔优选地每个进口孔22均与面向该进口孔22定位的其自身的引导兀件60或160相关联。
[0063]此外，各实施例的技术特征可完全或部分地组合在一起。因此，脱气罐可在结构、功能、成本和性能方面适配。
【权利要求】
1.一种适于配备机动车辆冷却系统(I)并定界旨在接收冷却液体(L)的内容积(VlO)的脱气罐(10)，脱气罐(10)包括用于冷却液体(L)的至少一个进口孔(22)和至少一个出口孔(32)，当车辆在工作时，进口孔和出口孔位于最小液体水平(NI)下方，其特征在于，脱气罐(10)还包括面向进口孔(22)或进口孔(22)中的至少一些进口孔的引导元件(60 ；160)，用于引导冷却液体(L)，冷却液体通过进口孔(22)穿入内容积(VlO)中，接着为朝向脱气罐(10)的下壁(18)引导的流(F4)，该流(F4)与通过进口孔(22)到达的流(F3)相反，从而形成180度的弧。
2.根据权利要求1所述的脱气罐(10)，其特征在于，引导元件(60;160)没有用于从脱气罐(10)的上壁(16)导入液体的任何进口孔。
3.根据前述权利要求中任一项所述的脱气罐(10)，其特征在于，当车辆在工作时，位于最小液体水平(NI)下方的所述进口(22)或每个进口孔(22)均在下壁(18)中形成。
4.根据前述权利要求中任一项所述的脱气罐(10)，其特征在于，当车辆在工作时，位于最小液体水平(NI)下方的所述出口孔(24)或每个出口孔(24)均在下壁(18)中形成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的脱气罐(10)，其特征在于，引导元件(60;160)在最小液体水平(NI)下方形成钟状物，该钟状物包括位于下壁(18)和进口孔(22)之间的开P (62 ；162) ο
6.根据前述权利要求中任一项所述的脱气罐(10)，其特征在于，开口(62;162)围绕进口孔(22)在360度的范围内敞开。
7.根据前述权利要求中任一项所述的脱气罐(10)，其特征在于，引导元件(60;160)部分地围绕用于引导液体(L)的管(24)，该管(24)在最小液体水平(NI)下方在内部体积(VlO)中从下壁(18)延伸，直到进口孔(22) ο
8.根据权利要求1至7中任一项所述的脱气罐(10)，其特征在于，引导元件(60)从脱气罐(10)的上壁(16)向下壁(18)延伸，并且包括用于平衡压力的口孔(68)，当车辆在工作时，该口孔在内容积(VlO)中优选位于最大液体水平(N2)上方。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的脱气罐(10)，其特征在于，引导元件(160)锚固在下壁(18)的侧向部(19)处并且部分地在下壁(18)和进口孔(22)之间延伸。
10.根据前述权利要求中任一项所述的脱气罐(10)，其特征在于，该脱气罐包括屏障(70)，该屏障(70) —方面在进口孔(22)和引导元件(60 ;160)之间并且另一方面在进口孔(22)和出口孔(32)之间从下壁(18)延伸到内容积(VlO)中。
11.根据权利要求10所述的脱气罐(10)，其特征在于，屏障(70)在进口孔(22)和出口孔(32)之间没有直接形成任何口孔。
12.根据前述权利要求中任一项所述的脱气罐(10)，其特征在于，该脱气罐包括外部管(26)和进口管(24)，该外部管(26)和进口管(24)分别在内容积(VlO)的外部和内容积(VlO)中在下壁(18)的两侧上延伸，直到进口孔(22) ο
13.根据前述权利要求中任一项所述的脱气罐(10)，其特征在于，该脱气罐包括若干进口孔(22)和若干引导元件(60 ;160)，每个引导元件均面向进口孔(22)中的一个进口孔定位。
14.一种机动车辆冷却系统(I)，其特征在于，该脱气罐设置有根据前述权利要求中任一项所述的脱气罐(10)。
【文档编号】F01P11/02GK104520553SQ201380041574
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2012年7月19日
【发明者】塞奇·亚弗拉特 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司