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Dokumentenidentifikation DE112004000363T5 02.03.2006
Titel Anordnung für das Abscheiden von Gas von einer Flüssigkeit
Anmelder Scania CV AB, Södertälje, SE
Erfinder Hagberg, Magnus, Södertälje, SE
Vertreter WUESTHOFF & WUESTHOFF Patent- und Rechtsanwälte, 81541 München
DE-Aktenzeichen 112004000363
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, EP, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG
WO-Anmeldetag 19.02.2004
PCT-Aktenzeichen PCT/SE2004/000221
WO-Veröffentlichungsnummer 2004076022
WO-Veröffentlichungsdatum 10.09.2004
Date of publication of WO application in German translation 02.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.03.2006
IPC-Hauptklasse B01D 19/00(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse F01P 11/02(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      B04B 5/12(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Gas von einem flüssigen Medium nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Kühlsysteme in Fahrzeugen umfassen gewöhnlicherweise einen Expansionsbehälter, der oberhalb des Kühlers angeordnet ist. Ein Zweck eines herkömmlichen Expansionsbehälters liegt darin, einen Expansionsraum für das Kühlmittel bereitzustellen. Weitere Zwecke des Expansionsbehälters umfassen das Ermöglichen eines Kühlmittelnachfüllvorgangs und die Bereitstellung eines Kühlsystems mit Entlüftung. Das Bereitstellen eines Kühlsystems mit Entlüftung führt dazu, dass der Expansionsbehälter auf hohem Niveau in dem Kühlsystem anzuordnen ist. Ein Expansionsbehälter erfordert auch ein relativ großes Volumen, um eine Kühlmittelexpansion zu ermöglichen. Ein herkömmlicher Expansionsbehälter nimmt deshalb einen relativ großen Raum an einer Stelle ein, die für andere Komponenten des Fahrzeugs gewünscht ist.

US 2,278,397 bezieht sich auf eine kombinierte Flüssigkeitspumpe und einen Gasabscheider in einem Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor. In diesem Fall wird das Kühlmittel in einen zylindrischen Raum über eine Mehrzahl von radial angeordneten Einlassöffnungen eingeführt. Der Raum wird von einer zylindrischen Wandoberfläche begrenzt, die fest mit der Pumpe verbunden ist. Während des Betriebs der Pumpe dreht sich die zylindrische Wandoberfläche, wodurch das Kühlmittel in dem Raum einer Zentrifugalkraft ausgesetzt wird, die das Kühlmittel zu der zylindrischen Wandoberfläche des Raums drängt, während Gase, die erheblich leichter sind als die Flüssigkeit, sich zentrisch in dem Raum sammeln. Die Flüssigkeit wird von den Pumpenschaufeln über einen radial angeordneten Flüssigkeitsauslass abgeführt, während die Gase über einen Gasauslass abgeführt werden, der zentral in dem zylindrischen Raum angeordnet ist.

GB 817 944 bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Trennen von Luft von einem Kühlmittel. In diesem Fall wird das Kühlmittel in einen Raum in einem unteren Bereich der Vorrichtung über einen spiralförmigen Weg mit kontinuierlich wachsendem Radius eingeführt. Die Form des Weges wandelt die lineare Strömungsrichtung des Kühlmittels, welches in den Raum eintritt, in eine Rotationsbewegung um. Eine Auslassöffnung für das Kühlmittel ist radial in dem Raum angeordnet. Die leichtere Luft, die sich zentral in dem Raum sammelt, wird derart geleitet, dass sie zu der Umgebungsatmosphäre über ein zentral angeordnetes Luftrohr geführt wird.

ABRISS DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung zum Abscheiden von Gas von einem Medium der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, und zwar derart, dass die Gasabscheidung mittels einer relativ einfachen und wirksamen Struktur erreicht wird.

Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art erreicht, welche durch die in dem kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale charakterisiert ist. Eine Pumpe oder dergleichen ist gewöhnlicherweise derart ausgestaltet, dass sie einen Transport des Mediums in einem Rohrsystem bewirkt, der die Vorrichtung umfasst. Das Medium besitzt daher zumindest eine bestimmte Geschwindigkeit, wenn es die Vorrichtung erreicht. Die kinetische Energie wird dann dazu genutzt, um das drehbare Teil anzutreiben, so dass dieses eine Drehbewegung auf das in dem Raum vorhandene Medium ausübt. Ein derartiges drehbares Teil führt zu einer wirksamen Drehbewegung des Mediums in dem Raum ohne das Erfordernis, eine separate Antriebseinrichtung für das drehbare Teil anzuordnen. Das drehbare Teil verleiht dem Medium eine wirksame Drehbewegung, was bewirkt, dass die schwere Flüssigkeit aufgrund der Zentrifugalkraft zu den Wänden des Raums gedrängt wird, wohingegen sich das beträchtlich leichtere Gas zentral in dem Raum sammelt. Somit wird ein einfacher und wirksamer Weg zur Abscheidung des Gases in dem Medium bereitgestellt. Das zentral gesammelte Gas kann über einen geeignet angeordneten Auslasskanal abgeführt werden.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, umfassen die Mittel des drehbaren Teils eine Oberfläche, die sich in einem Winkel zu der Hauptströmungsrichtung des einströmenden Mediums befindet. Eine geeignete Konfiguration der Oberfläche ermöglicht es, dass zumindest ein Teil der kinetischen Energie des Mediums in eine Drehbewegung des drehbaren Teils umgewandelt wird, wenn das Medium auf die Oberfläche trifft. Das Medium besitzt üblicherweise eine orthogonale Strömungsrichtung, wenn es auf die Oberfläche trifft. Das drehbare Teil umfasst eine Oberfläche, die in einem geeigneten Winkel zu der orthogonalen Strömungsrichtung des Mediums angeordnet ist, so dass dieses in eine Drehbewegung versetzt wird. Vorteilhafterweise umfasst das Mittel wenigstens eine Schaufel mit einer derartigen Oberfläche. Das drehbare Teil umfasst vorzugsweise eine geeignete Anzahl derartiger Schaufeln, so dass ein wesentlicher Anteil der kinetischen Energie des Mediums zum Antreiben des drehbaren Teils genutzt werden kann.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das drehbare Teil wenigstens einen Kanal auf, der sich durch dieses hindurch erstreckt, wobei der Kanal eine Materiallage aufweist, die das Hindurchtreten von Flüssigkeit verhindert, jedoch das Hindurchtreten von Gas zulässt. Eine derartige Materiallage erlaubt lediglich das Hindurchtreten von Gas und macht es einfach, dass das Gas, welches sich zentral in der Ausnehmung gesammelt hat, an dem drehbaren Teil vorbeigeführt wird. Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung einen Auslasskanal für das Gas, das von dem Medium abgeschieden wurde, umfassend eine Materiallage, die das Hindurchtreten von Flüssigkeit verhindert, jedoch das Hindurchtreten von Gas zulässt. Wiederum ist es hierbei vorteilhaft, eine Lage eines flüssigkeitsblockierenden Materials anzuordnen, um zu verhindern, dass Flüssigkeit über den Gasauslasskanal abgeführt wird. Ein derartiger Gasauslasskanal kann in dem Raum eine Öffnung nahe einer Drehachse aufweisen, um die das Medium die Drehbewegung vorsieht. Die Drehbewegung des Mediums bewirkt somit, dass die Flüssigkeit durch die Zentrifugalkraft von der Achse aus radial auswärts gedrängt wird. Gleichzeitig wird sich jegliches Gas in dem Medium zentral in dem Raum in der Nähe der Drehachse sammeln. Es ist deshalb vorteilhaft, die Öffnung für den Gasauslasskanal nahe der Drehachse anzuordnen. Der Gasauslasskanal umfasst vorzugsweise ein Überdruckventil. Abgeschiedenes Gas in dem Auslasskanal wird somit an die Umgebung abgeführt, wenn ein spezifischer Überdruck in dem Auslasskanal herrscht.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung einen Auslass für die von dem Gas abgeschiedene Flüssigkeit, der eine Öffnung aufweist, welche in einer Begrenzungsfläche des Raums an einem im Wesentlichen maximalen radialen Abstand von der Achse angeordnet ist. Die Drehbewegung des Mediums in dem Raum bewirkt deshalb, dass die schwerere Flüssigkeit radial auswärts gedrängt wird. Eine derartige Positionierung der Flüssigkeitsauslassöffnung stellt sicher, dass die Flüssigkeit von Gas frei gehalten wird.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, umfasst der Raum eine Materiallage, die das Hindurchtreten von Flüssigkeit verhindert, jedoch das Hindurchtreten von Gas zulässt, und die eine Erstreckung in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene auf derselben Höhe aufweist, wie die Flüssigkeitsauslassöffnung. Eine derartige Materiallage verhindert, dass Flüssigkeit über das Niveau der Auslassleitung ansteigt. Gleichzeitig ist jegliches Gas, das sich aus irgendeinem Grund nicht zentral in dem Raum sammelt, dazu in der Lage, durch die Materiallage hindurchzutreten und nach oben zu einem oberen Bereich des Raums aufzusteigen. Aus dem oberen Bereich des Raums kann das Gas dann in den Gasauslass hinein und aus dem Raum abgeführt werden. Alle der vorstehend erwähnten Materiallagen, die das Hindurchtreten von Flüssigkeit verhindern, jedoch das Hindurchtreten von Gas zulassen, können das durch den Markennamen "gortex" (Goretex ®) bekannte Material umfassen.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bildet die Vorrichtung einen Teil eines Kühlsystems eines Fahrzeugs. Ein Fahrzeugkühlsystem umfasst gewöhnlicherweise einen Expansionsbehälter, der auf höchstem Niveau in dem Kühlsystem angeordnet ist. Der Hauptzweck des Expansionsbehälters liegt darin, einen Raum bereitzustellen, der eine Expansion des Kühlmittels zulässt. Weitere Zwecke des Expansionsbehälters umfassen die Möglichkeit, Kühlmittel nachzufüllen und ein Kühlsystem mit einer Entlüftung zu versehen. Das Ausbilden des Kühlsystems mit einer Entlüftung bringt es mit sich, dass der Expansionsbehälter an einer hohen Position angeordnet ist. Verwendet man eine separate Entlüftungsvorrichtung, so wird es möglich, den Expansionsbehälter in erheblich einfacherer Gestalt auszubilden. In derartigen Fällen kann der Expansionsbehälter vorteilhafterweise die Form eines Expansionsbalges aufweisen. Ein Expansionsbalg stellt ein variables Volumen zum Aufnehmen von Kühlmittel bereit. Er benötigt deshalb nicht die Aufnahme von Luft zum Ausfüllen desjenigen Raums, der nicht von dem Kühlmittel eingenommen wird. Gleichzeitig muss ein Expansionsbalg nicht an einer hoch liegenden Stelle in dem Kühlsystem angeordnet werden, sondern kann im Wesentlichen an jeder beliebigen Position angeordnet werden. Eine derartige Entlüftungsvorrichtung und ein Expansionsbalg in einem Kühlsystem führen dazu, dass ein relativ großer Raum frei wird, der von anderen Komponenten des Fahrzeugs genutzt werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 schematisch ein Kühlsystem eines Fahrzeugs mit einer Entlüftungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt und

2 schematisch ein Ausführungsbeispiel der Entlüftungsvorrichtung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISIELS DER ERFINDUNG

1 stellt ein Kühlsystem mit einem zirkulierenden Kühlmittel für eine Kühlung eines Verbrennungsmotors 1 dar. Nachdem es von dem Verbrennungsmotor 1 erwärmt wurde, wird das Kühlmittel in dem Kühlsystem über eine Leitung 2 zu einem Thermostat 3 geführt. Wenn die Temperatur des Kühlmittels eine vorbestimmte Temperatur des Thermostats 3 überschreitet, wird das Kühlmittel durch den Thermostat 3 zu dem Kühler 4 geführt, um gekühlt zu werden. Nachdem es durch den Kühler 4 hindurchgetreten ist, wird das Kühlmittel durch eine Leitung 5 zu einer Kühlerflüssigkeitspumpe 6 gefördert, um den Transport zu dem Verbrennungsmotor 1 über einen Ölkühler 7 fortzusetzen. Wenn die Temperatur des Kühlmittels die vorgegebene Temperatur des Thermostats 3 nicht überschreitet, dann wird das Kühlmittel über den Thermostat und eine Bypassleitung über die Pumpe 6 zurück zum Motor 1 gefördert. Ein Steuerventil 8 kann dazu verwendet werden, um zu veranlassen, dass ein Teil des Kühlmittels von dem Motor 1 für Heizzwecke genutzt wird. Wenn das Steuerventil 8 offen ist, wird heißes Kühlmittel über eine Leitung 9 zu einem Wärmetauscher 10 geführt, um eine Erwärmung, beispielsweise für ein Führerhaus in dem Fahrzeug, zu bewirken. Die Kühlmittelpumpe 6 bewirkt, dass gekühltes Kühlmittel, das durch den Wärmetauscher 10 hindurchgetreten ist, zu dem Motor 1 über die Leitung 6 und die Leitung 5 zurückgeführt wird.

Eine erste Entlüftungsleitung 12 für das Kühlmittel erstreckt sich von dem Motor 1 zu einer Entlüftungsvorrichtung 13. Eine zweite Entlüftungsleitung 14 für das Kühlmittel erstreckt sich von dem Kühler 4 zu der Kühlvorrichtung 13 über die erste Entlüftungsleitung 12. Die Entlüftungsvorrichtung 13 ist dazu ausgelegt, jegliche Luft, die in dem Kühlsystem aufsteigt, von dem Kühlmittel abzuscheiden. Nach dem Entlüften wird das Kühlmittel über eine Leitung 15 zu einem Expansionsbalg 16 geführt. Ein Expansionsbalg 16 ist ein Speichergefäß für Kühlmittel, das einen Innenraum variabler Größe zum Aufnehmen des Kühlmittels aufweist. Ein Expansionsbalg 16 bedarf somit keines Zugangs zu Luft, um den Innenraum zu füllen, der von dem Kühlmittel nicht eingenommen wird. Der Expansionsbalg 16 muss somit nicht an einer hochliegenden Stelle angeordnet werden, wie ein steifes Expansionsgefäß. Das Kühlmittel von dem Expansionsbalg 16 wird von dem Motor 1 durch die Pumpe 6 über die Leitung 5 angesaugt.

2 stellt die Entlüftungsvorrichtung 13 detaillierter dar. Die Entlüftungsvorrichtung 13 umfasst ein Gehäuse 17 mit einem Innenraum 18. Kühlmittel wird einer unteren Einlassöffnung 17a des Gehäuses 17 über die Leitung 12 zugeführt. Ein relativ langes und schmales Element 19 erstreckt sich quer durch die Einlassöffnung 17a. Das Querelement 19 umfasst einen zylindrisch geformten Abschnitt 19a, der nach oben vorsteht. Ein drehbares Teil 20 umfasst in einer unteren Endfläche ein Loch 20a mit einer Form, die der des nach oben vorstehenden Abschnitts 19a entspricht. Das drehbare Teil 20 ist somit für eine Drehung um den nach oben vorstehenden Abschnitt 19a angeordnet. Das Kühlmittel strömt in im Wesentlichen linearer Weise durch die Einlassöffnung 17a, an dem Querelement 19 vorbei und in den Raum 18 radial auswärts um den unteren Abschnitt des drehbaren Teils 20 herum. Das drehbare Teil 20 umfasst eine Mehrzahl von Schaufeln 20b, die mit Oberflächen versehen sind, welche in einem Winkel zu dem im Wesentlichen linear verlaufenden Kühlmittelzustrom vorgesehen sind. Wenn der Kühlmittelzustrom auf die abgewinkelten Oberflächen der Klingen 20b trifft, verleiht er dem drehbaren Teil 20 eine Drehbewegung in dem Raum 18 um den nach oben vorstehenden Abschnitt 19a herum. Der nach oben vorstehende Abschnitt 19a umfasst auch eine geeignete Verbindung zu dem drehbaren Teil 20, so dass dieses nicht von dem Kühlmittelzustrom angehoben wird.

Das drehbare Teil 20 umfasst eine Mehrzahl von Kanälen 21, die durch dieses hindurch verlaufen und mit einer Materiallage versehen sind, die ein Hindurchtreten von Flüssigkeit verhindert, jedoch ein Hindurchtreten von Luft zulässt. Jegliche Luft, die zentral in dem Raum vorhanden ist, kann deshalb über die Kanäle 21 zu einem Gasauslasskanal 22 aufsteigen, der eine Öffnung 23 nahe einer Drehachse a des drehbaren Teils 20 aufweist. Die Öffnung 23 ist durch einen Rohrabschnitt definiert, der sich nach unten hin öffnet und es ermöglicht, Luft aufzunehmen, die von einem relativ großen Bereich um die Drehachse a herum aufsteigt. Der Gasauslasskanal 22 umfasst eine Materiallage 24, die dazu ausgelegt ist, ein Hindurchtreten von Flüssigkeit zu verhindern, jedoch ein Hindurchtreten von Gas zuzulassen. Dies stellt sicher, dass Flüssigkeit nicht einen oberen Raum 25 des Auslasskanals 22 erreicht. Ein Überdruckventil 26 definiert eine obere Oberfläche des oberen Raums 25. Das Überdruckventil umfasst ein Ventilelement 26a und eine Feder 26b, die dazu ausgelegt ist, eine bestimmte Kraft auszuüben, die das Ventilelement 26b gegen einen Ventilsitz 26c drückt. Das Überdruckventil öffnet sich somit lediglich dann und lässt Luft aus dem oberen Raum 25 an die Umgebung aus, wenn ein bestimmter Überdruck in dem oberen Raum 25 herrscht. Ein rohrförmiges flüssigkeitsdurchlässiges Material 27 definiert einen Wandabschnitt des Gasauslasskanals 22. Die Flüssigkeit, die von der Materiallage 24 in dem Gasauslasskanal 22 zurückgehalten wird, kann den Gasauslasskanal 22 über das flüssigkeitsdurchlässige Material 27 verlassen. Die somit den Gasauslasskanal 22 verlassende Flüssigkeit tritt in den oberen Bereich 18a des Raums 18 ein. Der obere Bereich 18a des Raumes ist von dem übrigen Bereich des Raums 18 durch eine bahnartige Materiallage 28 getrennt. Die Flüssigkeit, die durch das Material 27 tröpfchenweise hindurch tritt, läuft an der Oberseite der bahnartigen Materiallage 28 nach unten. Ein Zweck der bahnartigen Materiallage 28 liegt darin, zu verhindern, dass Flüssigkeit in den oberen Bereich 18a des Raumes gelangt. Die bahnartige Materiallage 28 erstreckt sich in einer zu der Drehachse a im Wesentlichen orthogonalen Ebene und im Wesentlichen in derselben Höhe, wie die Flüssigkeitsauslassöffnung 17b in dem Gehäuse. Allerdings weist die bahnartige Materiallage 28 eine leichte Neigung zur Auslassöffnung 17b auf, so dass die Flüssigkeit an ihrer Oberseite zu der Auslassöffnung 17b durch die Schwerkraft nach unten läuft. Der obere Teilraum 18a ist dazu ausgelegt, jegliche Luft aufzunehmen, die aus irgendeinem Grund nicht in dem Gasauslasskanal 22 über die Öffnung 23 aufgenommen ist. Der obere Bereich 18a des Raumes ist an einer oberen Oberfläche durch die Materiallage 24 begrenzt, die somit ein Hindurchtreten von Luft jedoch kein Hindurchtreten von Flüssigkeit erlaubt. Luft von dem oberen Teilraum 18a kann somit durch die Materiallage 24 zu dem oberen Raum 25 des Auslasskanals 22 hindurchtreten. Das gekühlte Kühlmittel wird über die Auslassöffnung 17b zu der Leitung 15 für einen weiteren Transport zu dem Expansionsbalg 16 geführt.

Während eines Betriebs des Kühlsystems fließt Kühlmittel im Wesentlichen kontinuierlich zu der Entlüftungsvorrichtung 13. Das Kühlmittel strömt in im Wesentlichen orthogonaler (rechtwinkliger) Weise durch die Einlassöffnung 17a und in den Raum 18 radial außerhalb um den unteren Bereich 20a des drehbaren Teils herum. Das Kühlmittel weist somit eine im Wesentlichen orthogonale (rechtwinklige) Strömungsrichtung auf, wenn es auf die abgewinkelten Oberflächen der Schaufeln 20b trifft. Dem drehbaren Teil 20 wird somit eine von dem Kühlmittelzustrom übertragene Drehbewegung verliehen. In dieser Situation wird ein wesentlicher Anteil der kinetischen Energie des Kühlmittels in eine Drehbewegung des drehbaren Teils 20 umgewandelt. Gleichzeitig bewirkt das drehbare Teil 20 durch die Schaufeln eine Drehung des in dem Raum vorhandenen Kühlmittels im Wesentlichen um die Drehachse a herum. Da das Kühlmittel wesentlich schwerer ist als jegliche Luft, die sich in dem Kühlmittel gesammelt hat, führt die Drehbewegung dazu, dass das Kühlmittel durch die Zentrifugalkraft radial auswärts an die Wände des Gehäuses 17 gedrängt wird, während jegliche Luft sich zentral in der Ausnehmung 18 sammelt. Die radial angeordneten Wände des Gehäuses 17 weisen eine derartige Neigung auf, dass sie einen maximalen radialen Abstand von der Achse a in der Höhe der Kühlmittelauslassöffnung 17b aufweisen. Das rotierende Kühlmittel in dem Raum 18 wird somit aufsteigen und über die Auslassöffnung 17b durch die Zentrifugalkraft herausgedrängt. Jegliche Luft, die sich zentral in dem Raum 18 in dem Bereich um die Drehachse a herum sammelt, neigt dazu aufgrund ihrer geringen Dichte nach oben aufzusteigen. Die Luft wird somit durch die Kanäle 21 in dem drehbaren Teil 20 hindurch und wird in die Öffnung 23 für den Gasauslasskanal 22 geführt. Die Luft, die in dem Gasauslasskanal 22 nach oben strömt, gelangt durch die Materiallage 24 und sammelt sich in dem oberen Raum 25. Wenn ein bestimmter Überdruck in dem oberen Raum 25 herrscht, öffnet sich das Überdruckventil 26 und die Luft kann in die Umgebung ausströmen. Die in den Gasauslass 22 geführte Flüssigkeit wird von der flüssigkeitsblockierenden Materiallage 24 daran gehindert, den oberen Raum 25 zu erreichen. Diese Flüssigkeit fällt nach unten oder tritt tröpfchenweise über das flüssigkeitsdurchlässige Rohrmaterial 27 aus. Von außerhalb des flüssigkeitsdurchlässigen Rohrmaterials 27 fließt Flüssigkeit durch die bogenartige Materiallage 28. Da die bogenartige Materiallage 28 eine leichte Neigung nach unten zu der Auslassöffnung 17b hin aufweist, läuft die Flüssigkeit aufgrund der Schwerkraft zu der Auslassöffnung 17b. Jegliche Luft in dem Raum, die aus irgendeinem Grund nicht durch die Öffnung 23 austritt, steigt durch den Gasauslasskanal 22 nach oben und sammelt sich an der unteren Oberfläche des bogenartigen Materials 28. Da die bogenartige Materiallage 28 das Hindurchtreten von Luft erlaubt, tritt die Luft durch die Materiallage 28 hindurch und sammelt sich in dem Teilraum 18a. Von dem Teilraum 18a kann die Luft durch die Materiallage 24 hindurch zu dem oberen Raum 25 treten, von welchem sie über das Überdruckventil 26 zu der Umgebung geführt wird, wenn der bestimmte Überdruck in dem oberen Raum 25 herrscht.

Die beschriebene Entlüftungsvorrichtung weist einen zuverlässigen Betrieb des drehbaren Teils 20 auf, um das Kühlmittel in Drehung zu versetzen, so dass eine wirksame Abscheidung von Flüssigkeit und Gas erreicht wird. Dabei wird das drehbare Teil 20 durch die kinetische Energie des Kühlmittelzustroms angetrieben. Es ist daher kein spezieller Antriebsmechanismus erforderlich, der zum Antreiben des drehbaren Teils 20 angeordnet werden muss. Ein Vorteil der Verwendung einer separaten Entlüftungsvorrichtung 13 in einem Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor 1 anstelle eines herkömmlichen Expansionsbehälters mit einer Entlüftungsfunktion besteht darin, dass der Expansionsbehälter erheblich einfacher ausgestaltet werden kann. Der Expansionsbehälter in der Form eines Expansionsbalgs 16 ist insbesondere dahingehend vorteilhaft, dass er keine Luft enthält und deshalb im Wesentlichen auf jedem gewünschten Niveau in dem Kühlsystem angeordnet werden kann. Alle der vorstehend genannten Materiallagen 21, 24, 28, die ein Hindurchtreten von Flüssigkeit verhindern, jedoch ein Hindurchtreten von Gas zulassen, können das unter dem Handelsnamen gortex (Goretex) bekannte Material umfassen.

Die Erfindung ist in keiner Weise auf das mit Bezug auf die Zeichnungen beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann frei im Rahmen der Ansprüche verändert werden. Die Vorrichtung ist nicht darauf beschränkt, in einem Kühlsystem für ein Fahrzeug eingesetzt zu werden, und kann in jedem gewünschten Zusammenhang verwendet werden, in dem Gas von einer Flüssigkeit abzuscheiden ist.

Zusammenfassung

Anordnung für das Abscheiden von Gas von einer Flüssigkeit Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Gas von einem flüssigen Medium. Die Vorrichtung umfasst einen Innenraum (18), eine Einlassöffnung (17a) zum Zuführen des Mediums zu dem Raum (18) und ein drehbares Teil (20). Das drehbare Teil (20) umfasst Mittel (20b), die dazu ausgelegt sind, die kinetische Energie des zugeführten Mediums dazu auszunutzen, um dem Medium in dem Raum (18) eine Drehbewegung zu verleihen. Die Vorrichtung wird vorteilhafterweise dazu verwendet, um das Kühlmittel in einem Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor zu kühlen.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Abscheiden von Gas von einem flüssigen Medium, wobei die Vorrichtung einen Innenraum (18), eine Einlassöffnung (17a), die zum Zuführen von flüssigem Medium zusammen mit irgendeinem Gas zu dem Raum (18) ausgelegt ist, und ein drehbares Teil (20) aufweist, das dazu ausgelegt ist, das Medium in dem Raum (18) in eine Drehbewegung zu versetzen, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Teil (20) Mittel (20b) umfasst, die dazu ausgelegt sind, die kinetische Energie des zugeführten Mediums dazu zu verwenden, um auf das Medium in dem Raum (18) eine Drehbewegung auszuüben.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (20b) des drehbaren Teils eine Oberfläche aufweisen, die in einem Winkel zu der Hauptströmungsrichtung des Zustroms an Medium angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel wenigstens eine Schaufel (20b) umfassen, die mit einer derartigen Oberfläche versehen ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Teil (20) wenigstens einen durch dieses hindurchlaufenden Kanal (21) aufweist, der mit einer Materiallage (21a) versehen ist, die ein Hindurchtreten von Flüssigkeit verhindert, jedoch ein Hindurchtreten von Gas zulässt.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Auslasskanal (22) für von dem Medium abgeschiedenes Gas umfasst, der eine Materiallage (24) aufweist, die ein Hindurchtreten von Flüssigkeit verhindert, jedoch ein Hindurchtreten von Gas zulässt.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasauslasskanal (22) eine Öffnung in dem Raum (18) nahe einer Achse (a) aufweist, um die das Medium die Drehbewegung erfährt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasauslasskanal (22) ein Überdruckventil (26) umfasst.
  8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Auslassöffnung (17b) für von dem Gas abgeschiedene Flüssigkeit umfasst, wobei die Flüssigkeitsauslassöffnung (17b) in einer Begrenzungsfläche des Raums (18) in im Wesentlichen maximalem radialem Abstand von der Achse (a) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (18) eine Materiallage (28) umfasst, die ein Hindurchtreten von Flüssigkeit verhindert, jedoch ein Hindurchtreten von Gas zulässt, wobei die Materiallage (28) sich in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene auf derselben Höhe wie die Kühlmittelauslassöffnung (17b) erstreckt.
  10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Teil eines Kühlsystems für einen Verbrennungsmotor (1) bildet.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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