一种膨胀水壶及处理方法与流程

本发明属于发动机冷却系统技术领域，特别是指一种膨胀水壶及处理方法。

背景技术：

据调查，全球50％以上的汽车发动机故障来源于冷却系统。发动机在工作的时候会产生大量的热，当发动机温度过高之后，会导致它的效率降低，甚至是零件故障。汽车的冷却系统通过发动机中的管道和通路进行液体的循环。当液体流经高温发动机时会吸收热量，降低发动机的温度，提供适当的温度以保证发动机处于一个合适的运转温度。液体流过发动机后，转而流向热交换器(散热器)，液体中的热量通过热交换器散发到空气中。但汽车使用一段时间后，经常出现油耗增加，水温容易偏高，甚至报警“开锅”，膨胀水壶模糊不清，看不清液位等问题，严重时发动机拉缸，尤其是柴油机车辆。导致此故障原因为汽车冷却系统是闭式冷却水热交换工作系统，工作中不可避免产生的铁锈、水垢等危害物质无法及时排到系统外，堵塞管道，引起散热系统散热不良，造成发动机过热，热效率降低，油耗增大；冷却液主要成分为乙二醇，高温氧化会产生酸性物质，导致PH降低，腐蚀发动机，长时间运行势必影响发动机寿命和用户价值。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种膨胀水壶及处理方法，以解决现有技术膨胀水壶在工作中水垢等危害物质无法排出系统外及冷却液腐蚀发动机的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种膨胀水壶，包括膨胀水壶壳体，水壶端盖、所述膨胀水壶壳体内由隔板分隔为第一腔室和第二腔室；

在所述膨胀水壶壳体上与所述第一腔室对应处设置有水壶端盖孔，所述水壶端盖通过锁紧螺母固定于所述水壶端盖孔上，在所述水壶端盖上设置有加注口，所述加注口通过压力盖密封；

位于所述第一腔室侧上方的所述膨胀水壶壳体上设置有散热器排气水管接头和发动机排气水管接头；

在所述膨胀水壶壳体的下方设置有发动机补水管接头与所述第二腔室连通；

泄压导管的一端设置于所述加注口接近所述膨胀水壶壳体处，并与所述加注口连通，所述泄压管的另一端与所述第二腔室连通；

排气导管的上端与所述加注口连通，另一端与外界连通，所述排气导管在所述加注口的位置高于所述泄压管在所述加注口的位置；

在所述第一腔室内设置有内置芯体；所述内置芯体的下端与所述隔板相抵，在与所述内置芯体的下端相对的隔板处设置有连通管；

在所述水壶端盖上设置有压差传感器、第一压力探头、第二压力探头及pH传感器探头，所述第一压力探头及所述第二压力探头均与所述压差传感器电连接；

所述第一压力探头设置有第一腔室内，所述第二压力探头及所述pH传感器控头均设置于所述内置芯体内。

在所述膨胀水壶壳体上设置有最高刻度点和最低刻度点，且均与所述第二腔室连通；所述内置芯体的上端面低于所述最高刻度点，所述内置芯体的下端面低于所述最低刻度点。

在所述膨胀水壶壳体内近所述散热器排气水管接头处设置有第一引流板，在所述内置芯体的上方设置有第二引流板。

所述内置芯体为圆锥管结构，上端的外径小于下端的外径，所述内置芯体的下端外径小于所述水壶端盖孔的直径。

所述内置芯体自外向内依次包括M型高分子复合滤纸层、阴离子交换树脂层及阳离子交换树脂层。

所述阳离子交换树脂层的体积为加注冷却液总容积的千分之三至千分之四；所述阴离子交换树脂层的体积为所述阳离子交换树脂层的两倍。

在所述泄压管内设置有泄压阀；所述泄压阀的位置低于所述压力盖内密封圈的位置。

一种膨胀水壶的处理方法，使用上述任一项的膨胀水壶，包括以下步骤：

1)一级作用，通过M型高分子复合滤纸层吸收进入到第一腔室内的铁锈、水垢并隔离气泡；

2)二级作用，通过阴离子交换树脂层处理掉进入第一腔室内的酸性离子等危害离子，并产生氢氧离子；

3)三级作用，通过阳离子交换树脂层处理掉进入第一腔室内的钙离子、镁离子、铁离子等危害离子并产生氢离子；

4)步聚2)的氢氧离子与步聚3)的氢离子化学反应生成去离子水。

本发明的有益效果是：

本技术方案通过膨胀水壶壳体内的两个腔室和一个内置芯体，通过一级物理吸收、隔离和二级、三级化学作用，吸收冷却系统工作中产生的铁锈、水垢、气泡并反应处理钙镁离子、铁离子、酸性离子等潜在威胁，维持冷却液pH值恒定，为系统输出清洁、安全的冷却液，从而确保冷却系统安全持久高效运行，大大降低整车故障率和用户用车成本。

通过处理掉铁锈、水垢和潜在的危害离子，确保冷却系统安全持久高效运行，降低油耗和整车故障率。

通过隔离气泡，提升冷却系统散热性能，避免出现膨胀水壶模糊现象和零件故障；通过对进入膨胀水壶内的冷却液及补充冷却液的双层管控，对外加注的和系统内的冷却液风险均得以处理，保证任何时候进入发动机的冷却液都是清洁、安全的，全面维护冷却系统和发动机。

大大降低用户用车成本。无需去专业4S店，花高昂费用，清洗冷却系统水道，更换冷却液。只需花费很低的费用更换膨胀水壶便能根本性排除风险，操作简单，自己亦可动手更换。

附图说明

图1为本发明膨胀水壶的结构示意图；

图2为本发明膨胀水壶的内部结构示意图；

图3为本发明膨胀水壶冷却液加注示意图；

图4为泄压阀关闭状态示意图；

图5为膨胀水壶内部工作示意图；

图6为泄压阀打开状态示意图；

图7为内置芯体横截面示意图；

图8为内置芯体一级处理示意图；

图9为内置芯体二级处理示意图；

图10为内置芯体三级处理示意图。

附图标记说明

1膨胀水壶壳体，2散热器排气水管接头，3发动机排气水管接头，4排气导管，5发动机补水管接头，6第一压力探头，7锁紧螺母，8压差传感器，9水壶端盖，10第二压力探头，11压力盖，12加注口，13泄压导管，14最高刻度点，15最低刻度点，16第一引流板，17第一腔室，18内置芯体，19隔板，20连通管，21第二腔室，22水壶端盖孔，23泄压阀，24密封圈，25端盖密封圈，26M型高分子复合滤纸层，27阴离子交换树脂层，28阳离子交换树脂层，29第二引流板，30pH传感器探头。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

本申请的膨胀水壶的作用：

除锈、除水垢：通过高分子复合滤纸层物理吸收冷却系统中产生的铁锈、水垢，避免发生堵塞管道现象，保证散热性能高效率发挥，同时降低油耗。

排除潜在风险：通过阴阳离子交换化学作用，在形成铁锈、水垢之前，去除冷却液中的钙镁离子和铁离子并形成系统所需的去离子水，避免后期形成铁锈、水垢的潜在风险，使系统工作一直处于安全高性能运行状态。

除酸：通过阴离子交换化学作用，置换掉乙二醇高温氧化产生的酸性离子，使冷却液PH值一直维持在理想范围，避免冷却液酸化腐蚀发动机水套，排除发动机拉缸的风险。

避免零件故障：不会出现膨胀水壶水垢挂壁模糊不清问题和传感器故障。

水泡分离，降噪并提升散热性能：吸收排空气过程中的高温高压气泡，输出平稳的水流，杜绝气泡爆破，降低噪音，提升膨胀水壶可靠性和系统散热性能，同时规避气蚀风险。

风险最小：源头管控，最初加注冷却液，首先经过膨胀水壶芯体三级处理后再进入发动机工作，为发动机输入清洁冷却液，问题从源头得以控制，将冷却系统工作中的风险控制在最小范围。

降低成本，提升用户满意度：只需花很低的费用定期更换膨胀水壶，而不用花大价钱清洗水道，还不彻底。大幅降低用户用车成本，效果更好。

本技术方案的膨胀水壶，通过内置芯体，通过一级物理吸收、隔离和二级、三级化学作用，吸收冷却系统工作中产生的铁锈、水垢、气泡并反应处理钙镁离子、铁离子、酸性离子等潜在威胁，使冷却液PH值维持在合适的恒定范围，为系统输出清洁、安全的冷却液，以保证冷却系统安全高效持久工作。

本申请提供一种膨胀水壶，如图1至图10所示，包括膨胀水壶壳体1，水壶端盖9、所述膨胀水壶壳体内由隔板19分隔为第一腔室17和第二腔室21。

在所述膨胀水壶壳体上与所述第一腔室对应处设置有水壶端盖孔22，所述水壶端盖通过锁紧螺母7固定于所述水壶端盖孔上，在所述水壶端盖与水壶端盖孔之间设置有端盖密封圈25，在所述水壶端盖上设置有加注口12，所述加注口通过压力盖密封。锁紧螺母可以拧开，方便更换内置芯体18。

如图1和图2所示，散热器排气水管接头2和发动机排气水管接头3布置在膨胀水壶左侧顶部靠边位置与第一腔室连通，发动机补水管接头5布置于膨胀水壶壳体下端面，位于散热器排气水管接头的同一侧，与第二腔室连通。

压力盖与加注口转动连接，用于封闭加注口，在压力盖上设置有密封圈24，泄压导管13的一端设置于所述加注口接近所述膨胀水壶壳体处，并与所述加注口连通，所述泄压管的另一端与第二腔室连通。

在膨胀水壶壳体的右侧设置有冷却液高度标识，包括最高刻度点14和最低刻度点15。

排气导管4的上端与所述加注口连通，另一端与外界连通，所述排气导管在所述加注口的位置高于所述泄压管在所述加注口的位置，压力盖上的密封圈位于泄压管与排气导管之间，排气导管的下端垂直向下。

在第一腔室内设置有内置芯体18，所述内置芯体的下端与所述隔板相抵，在与所述内置芯体的下端相对的隔板处设置有连通管20。

所述内置芯体的上端面低于所述最高刻度点，所述内置芯体的下端面低于所述最低刻度点。

所述内置芯体为圆锥管结构，上端的外径小于下端的外径，所述内置芯体的下端外径小于水壶端盖孔的直径，方便取出更换。

在所述水壶端盖上设置有压差传感器8、第一压力探头6、第二压力探头10及pH传感器探头30，所述第一压力探头及所述第二压力探头均与所述压差传感器电连接。

所述第一压力探头设置有第一腔室内，所述第二压力探头及所述pH传感器控头均设置于所述内置芯体内。

第一压力探头用于监控处理前的冷却液压力，第二压力探头用于监控经过三级处理后冷却液压力，压差传感器会根据两者压力差判断水阻是否满足系统要求，超标时便会通过传感器接头反馈信号给ECU或仪表报警，提醒用户及时更换。

同时如冷却液酸化，pH传感器探头会输出信号给报警装置，报警装置会输出不同信号给ECU或仪表，提醒用户维修。

在所述膨胀水壶壳体内近所述散热器排气水管接头处设置有第一引流板16，在所述内置芯体的上方设置有第二引流板29，均为用于保护内置芯体结构设计，防止冷却液直接冲击内置芯体，造成损害。

第一腔室的功用是处理新加注的冷却液和冷却系统工作中循环的冷却液中的危害物质，以及隔离气泡不进入第二腔室参与冷却循环，确保冷却系统安全高效运行。

第二腔室通过泄压导管连通加注口，在泄压导管内的泄压阀23位置低于压力盖的密封圈位置，第二腔室的作用是为发动机补水和冷却系统排气。

膨胀水壶的工作原理

如图3所示，冷却液日常加注，只需要打开压力盖进行冷却液的加注，冷却液首先到达第一腔室，经过内置芯体的三级作用处理后通过连通管进入第二腔室，为冷却系统输送清洁又安全的冷却液。

泄压导管内的泄压阀在没有达到设定压力前处于关闭状态，如图4所示，当加注的冷却液高过最低刻度点下方的水位线时，在第二腔室的上方A区形成一个密封的压力区，空气学原理是为了保证第一腔室内的冷却液位一直高于内置芯体的上端面，使内置芯体的功效最大化。

在本申请中，内置芯体为类似圆锥管结构，上端面的外径小于下端面的外径，目的也是提升内置芯体的表面积和功效，起到双重保障的作用。在加注之后，冷却液高度控制在最高刻度点与最低刻度点之间。

为了膨胀水壶达到恒定持久的处理效果，并使冷却液pH值维持在恒定范围内，阳离子交换树脂层的体积为冷却系统加注冷却液总容积的千分之三到千分之四，阴离子交换树脂层必须为阳离子交换树脂层体积的两倍。

当冷却系统压力达到设定压力值时，泄压导管内的泄压阀和压力盖会依次开启，如图6所示，膨胀水壶完成排气泄压工作，冷却系统压力降低后，泄压阀及压力盖会依次关闭。

内置芯体工作原理：

一级作用，通过M型高分子复合滤纸层26吸收铁锈、水垢并隔离气泡。

二级作用，通过阴离子交换树脂层27处理掉酸性离子等危害离子，并产生氢氧离子。

三级作用，通过阳离子交换树脂层28处理掉钙离子、镁离子、铁离子等危害离子并产生氢离子。

冷却系统工作时，冷却液通过散热器排气水管接头、发动机排气水管接头进入第一腔室区域后，首先经过M型高分子复合滤纸层完成铁锈、水垢吸收和气泡隔离(阻止气泡参与冷却水循环，提高散热性能)，再经过阴离子交换树脂层，离子交换处理掉酸性离子，最后通过阳离子交换树脂层，通过离子交换掉冷却液中的钙离子、镁离子、铁离子等危害离子。

冷却液通过以上三级处理后，危害物质已经全部处理完毕，二级作用和三级作用后产生的氢氧离子和氢离子化学反应生成对冷却系统无害的去离子水，确保冷却系统能安全持久高效运行。

以上仅是本发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。