用于对液体管线中的液体进行脱气的装置的制作方法

用于对液体管线中的液体进行脱气的装置
1.技术领域及

背景技术：

2.本发明涉及一种用于对液体管线中的液体进行脱气的装置。
3.在冷却系统或温度管理系统中，特别是在电动汽车的冷却系统或温度管理系统中，液体被用来重新分配热能。在此，液体通过液体管线输送。为了提高热能传输的效率，在这种情况下，有必要从液体管线中清除位于所述液体管线中的气体或由于泄漏而渗入液体管线中的气体。因此，所述液体管线定期被脱气。
4.为此目的，已知在所述液体管线上提供阀门的实施方式，用户可以通过打开阀门释放液体管线中的气体。在这种情况下，用户打开阀门，直到气体流出且液体从阀门中溢出。所述用户定期重复此过程，以便定期从所述系统中清除渗入所述液体管线的气体。然而，这是一个耗时且成本高的过程。


技术实现要素：

5.因此，可以认为本发明的目的是提供一种用于对液体管线中的液体进行脱气的装置，所述装置减少了脱气所需的时间。
6.本发明的主要特征在权利要求1及13中具体说明。多种完善形成权利要求2至14的主题。
7.在此情况下，提供了一种用于对在一液体管线中流动的一液体进行脱气的装置，其中所述装置具有一入口孔(inlet opening)、一出口孔(outlet opening)以及具有一内壁表面的一毛细管元件，其中所述毛细管元件在所述入口孔及所述出口孔之间延伸，并且以一流体连通方式连接所述入口孔及所述出口孔，其中所述入口孔以一流体连通方式连接至所述液体管线，其中根据本发明，设想所述内壁表面包括一材料，所述材料对在所述液体管线中流动的液体具有拒液性(liquid
‑
repellent)。
8.本发明提供了液体管线的自动脱气，其中液体由于所述毛细管元件的拒液性内壁表面而保持在所述液体管线内，只有存在于所述液体中的气体可以通过毛细管元件从液体管线中排出。在此情况下，所述毛细管元件的所述内壁表面是通过毛细管元件的流动通道的边界。在此，所述内壁表面与所述流动通道中的液体直接接触。在这种情况下，材料的选择方式是使材料能排斥流经所述液体管线的液体。这意味着经由所述液体使所述材料湿润比使非拒液性的材料湿润更困难。此外，所述毛细管元件中的所述内壁表面的液体表面与被所述液体覆盖的所述内壁表面之间的角度大于90
°
。与未受干扰的液体相比，这会导致所述毛细管中液体的压力增加。这将沿着所述入口孔的方向使所述液体从所述毛细管元件中排出，直到所述液体的静止压力(static pressure)与表面张力产生的压力之间达到平衡。由于所述材料不会以这种方式影响气体，因此气体只需低压即可流过所述毛细管元件。因此，所述毛细管元件提供了一毛细管，由于具有拒液性材料的内壁表面，所述毛细管防止设置在液体管线中的液体被输送通过毛细管，并且仅允许气体从所述入口孔流向所述出口孔。在此情况下，所述出口孔以一流体连通方式连接到所述液体管线的环境，其中气体通过所述出口孔逃逸到环境中。以这种方式，执行所述液体管线的连续自动脱气，从而减少用户
的时间花费。
9.当一极性液体在所述液体管线中流动时，所述材料可以是疏水性的(hydrophobic)及/或当一非极性液体在所述液体管线中流动时，所述材料是疏脂性的(lipophobic)。
10.例如，极性液体可以是水，因此当水通过所述液体管线时，疏水性材料被选择用于所述毛细管元件的所述内壁表面。因此，如果所述水压不足以克服在所述内壁表面产生的压力差，则所述水不能使所述毛细管元件的所述内壁表面湿润，并远离所述毛细管元件。例如，非极性液体可以是油。在这种情况下，油将通过所述液体管线。因此，疏脂性材料必须被选择作为所述内壁表面的材料。在这种情况下，所述材料也可能是两亲性的，即疏水性及疏脂性。在这种情况下，所述材料排斥极性及非极性液体。
11.所述毛细管元件可具有供所述液体在所述液体管线中流动的一突破压力(breakthrough pressure)，所述突破压力大于所述液体在所述液体管线中的一最大压力，其中当超过所述突破压力时，所述液体通过所述毛细管元件从所述入口孔流到所述出口孔。
12.在这种情况下，所述材料可以被选择设置在所述内壁表面上，以便在所述毛细元件中的所述液体的表面处产生如此高的压力，使得所述液体管线中可能产生的液体最大压力不足以形成允许所述液体通过所述毛细管元件的一反压力。因此，所述液体在任何时候都不能通过所述毛细管元件从入口孔流向出口孔。因此，所述毛细管元件相对于所述液体管线中流动的液体而被密封。
13.所述毛细管元件可在所述入口孔处被进一步加宽。
14.所述毛细管元件在入口孔处被加宽具有以下效果，一方面，由于所述毛细管元件中的所述液体的表面在加宽处产生较低的压力，因此所述液体可以进一步渗透到所述毛细管元件中，但另一方面，以气泡形式流过所述入口孔的气体更有可能通过入口孔进入所述毛细管元件。这提高了所述装置脱气过程的有效性。
15.此外，所述装置可具有多个毛细管元件。
16.通过提供多个毛细管元件，增加可进行脱气的有效表面积。因此，可以同时从所述液体中去除更多的气体。
17.根据一个示例，所述装置可包括多个导线元件，所述多个导线元件彼此平行且在所述入口孔及所述出口孔之间延伸，其中所述多个毛细管元件排列在所述多个导线元件之间，以及所述多个导线元件包括至少位于一外表面的所述材料。
18.相互平行排列的所述多个导线元件具有形成所述毛细管元件的多个空隙。在这种情况下，所述多个导线元件在其外表面上包含所述拒液性材料或完全由拒液性材料组成。这以简单的方式在所述入口孔及所述出口孔之间提供了多个毛细管元件。
19.在这种情况下，所述多个导线元件在所述入口孔处被磨损。
20.通过磨损所述入口孔处的所述多个导线元件，所述多个毛细管元件在所述入口孔处被加宽。因此，有助于气体渗透到所述多个毛细管元件中，所述多个毛细管元件可以作为气泡存在于所述液体中。
21.在另一个示例中，所述装置可具有一多孔物体，所述多孔物体在所述入口孔及所述出口孔之间延伸，其中所述多个毛细管元件排列在所述多孔物体中。在此情况下，所述多
个毛细管元件由所述多孔物体的所述多个孔隙形成。所述多孔物体是由一疏水及/或疏脂材料制成的一烧结部件、一网状物或一膜，例如：聚四氟乙烯。
22.为了提供多个毛细管元件，提供由所述拒液性材料制成的一烧结部件、一网状物或一膜需要很少的努力。为了安装所述多个毛细管元件，所述烧结部件、所述网状物或所述聚四氟乙烯膜位于所述入口孔及所述出口孔之间。
23.此外，所述装置可具有一保护元件，所述保护元件被设置在所述出口孔上方。
24.通过所述保护元件，所述出口孔处的所述多个毛细管元件的污染可被减少。在这种情况下，所述保护元件不会以一气密方式关闭所述出口孔，而是被设计为透气的。
25.所述装置可进一步具有一阀门，所述阀门在一第一功能位置关闭所述出口孔，并且在一第二功能位置打开所述出口孔。
26.所述出口孔经由所述阀门以一气密方式被关闭。当所述气体在所述出口孔处聚集时，打开所述阀门以输送所述液体管线中的气体。这进一步证明了所述多个毛细管元件对所述出口孔处的污垢的保护作用。此外，它可以对所述液体管线进行真空测试，检查所述液体管线是否泄漏。在这种情况下，当施加一真空时，所述阀门被关闭，导致空气无法从所述出口孔通过所述多个毛细管元件及所述入口孔而流入所述液体管线。
27.在此情况下，所述阀门可以是一单向阀(check valve)，当在所述阀门处的一压力差大于一预定义的阈值时，所述单向阀切换至所述第二功能位置。
28.在此，所述阀门被设计为仅在由所述预定义的阈值预先确定的一气体压力下打开所述出口孔，从而使所述气体能够流出。
29.此外，提供一种液体管线，其中所述液体管线包括：一弯曲件，具有一外半径(outer radius)，以及如上文所述的一装置，其中所述入口孔在所述外半径处连接所述弯曲件。
30.所述液体管线的优点及效果以及进一步的发展可从上述装置的优点及效果以及进一步发展中得出。在这方面，因此请注意前面的描述。
31.经由所述弯曲件，流经所述液体管线的所述液体被引导围绕一曲线。在这种情况下，所述装置的入口孔设置在所述弯曲件的一外半径上。所述液体中的气泡在流过所述弯曲件时，由于惯性而被迫进入所述弯曲件的所述外半径。此时，它们可以通过所述入口孔流入所述多个毛细管元件。这有助于液体的脱气。
32.所述液体管线具有一管线端件，其中所述管线端件连接至所述弯曲件。
33.因此，具有所述装置的所述液体管线可以以一简单的方式连接到另一个液体管线，以提供一整个液体管线系统的脱气。此外，此处的所述液体管线可能具有一快速接头，经由所述接头，所述管线端件可被连接至另一液体管线的另一管线端件。
附图说明
34.本发明的进一步特征、细节及优点可以从权利要求的措辞及以下参照附图对示范性实施例的描述中得出。在附图中：
35.图1a、1b示出在数个示例性实施例中的一液体管线的示意图，其中具有一种用于对在一液体管线中流动的一液体进行脱气的装置；
36.图2a、2b示出具有一亲水性及疏水性的内壁表面的一毛细管元件的一示意图；
37.图3a至3d示出用于提供多个毛细管元件的各种示例性实施例的示意图；
38.图4a、4b示出具有所述装置的多个系统的示意图。
具体实施方式
39.图1a以图例说明被连接至一液体管线20的一装置10。
40.在此，所述装置10包括一入口孔12、一出口孔14及一毛细管元件16。在这种情况下，所述装置10具有多个毛细管元件16。所述入孔口12以一流体连通方式被连接至所述液体管线20的一流动通道21。此外，所述毛细管元件16以一流体连通方式将所述出口孔14连接至所述入口孔12。所述出口孔14以一连体连通方式被连接至所述液体管线20的环境22。
41.因此，所述流动通道21以一流体连通方式经由所述装置10而被连接至所述环境22。
42.所述毛细管元件16具有一内壁表面18，所述内壁表面18限定所述毛细管元件16的一流动通道。材料19被设置在所述内壁表面18上，相对于流过所述液体管线20的所述液体40，所述材料19具有拒液性。在此情况下，当所述液体40是极性的，所述材料是疏水性的。当所述液体40是非极性的，所述材料是疏脂性的。
43.此外，所述毛细管元件16在所述入口孔12处被加宽。换句话说，所述毛细管元件16从所述入口孔12向所述出口孔14逐渐变窄。
44.在这种情况下，所述装置10被设置在所述液体管线20的一弯曲件33的一外半径35上。所述液体40的流动由多个箭头指示。所述液体40中存在的气泡38经由位于所述弯曲件33处的惯性沿所述外半径35的方向输送。此时，所述气泡38流过所述入口孔12，并被所述毛细管元件16的加宽端接收。在此过程中，所述气泡38穿透所述毛细管元件16，并通过所述毛细管元件16流向所述出口孔14，然后从所述出口孔14流入所述环境22。为了便于在所述入口孔12处捕获所述气泡38，所述液体管线20在所述弯曲件33前面具有一漏斗元件(funnel element)36，所述漏斗元件36促进所述气泡38沿所述外半径35的方向流动。
45.所述弯曲件33可被设置在一管线端件34上，其中所述管线端件34可具有一快速接头。
46.一保护元件15围绕所述出口孔14，并且被设置在所述出口孔14上方。所述保护元件15使污垢颗粒远离所述出口孔14，从而抵消所述毛细管元件16的堵塞。同时，所述保护元件15不以一气密方式覆盖所述出口孔14。在这种情况下，所述保护元件15可被设计为一盖子。
47.图1b同样示出一装置10，所述装置10被连接至一液体管线20。在此情况下，请注意前面的描述，相同的参考符号表示相同的元件。
48.在本示例中，所述装置包括被设计为一单向阀的一阀门17，而不是一盖子形式的简单保护元件15。在此，所述单向阀在一第一功能位置关闭所述出口孔14。在一第二功能位置，它打开所述出口孔14。在这种情况下，所述第一功能位置是所述单向阀的标准位置，其中所述单向阀的一弹簧将所述单向阀的一关闭元件压到所述出口孔14上。在所述第一功能位置，所述阀门17以一气密方式关闭所述出口孔14。
49.当所述出口孔14处的一气体压力大于所述环境22的压力结合所述单向阀的所述弹簧施加的压力时，所述单向阀从所述第一功能位置转变为所述第二功能位置。经由所述
弹簧的压力，可以为所述突破压力提供一预定义的阈值。
50.因此，当在所述出口孔14处形成超过所述预定义的阈值的气体压力时，所述单向阀打开。
51.经由图2a及2b，所述材料19的效果将在下文中解释。
52.为此目的，图2a示出垂直浸入一液体40中的一毛细管元件16。在此，所述箭头42表示重力的方向。在这种情况下，所述毛细管元件16具有一流动通道，所述流动通道具有一半径44。所述流动通道由所述毛细管元件16的所述内壁表面18限定。图2a中所示的毛细管元件16不是根据本发明设计的，而是由所述内壁表面的非拒液性的一材料构成。在所述液体40是极性的情况下(例如，水)，根据图2a的所述材料是亲水性的。在所述液体40为非极性(例如，油)的情况下，根据图2a的示例中的所述材料是亲脂性的。在这种情况下，所述材料同样可以是两亲性的。
53.在此，所述液体表面48及被所述液体40覆盖的所述内壁表面18之间的一角度50小于90
°
。在图2a中，所述角度50被绘示为相同尺寸的相反角度。
54.由此产生的所述液体40的向下表面弯曲导致压力降低，从而使所述毛细管元件16中的所述液体40逆重力向上上升，直到所述液体40的静水压(由于所述液体上升而下降)补偿该压力损失。在此，一液位46表示一未被扰动的液体40的高度。
55.图2b示出根据本发明设计的一毛细管元件16。所述毛细管元件16同样垂直浸入一液体40中。在此，所述液位46也指示未被扰动的液体的液位。与根据图2a的所述内壁表面18相比，图2b中的所述内壁表面18具有所述拒液性材料19。在所述毛细管元件16中的所述液体表面48及被所述液体40覆盖的所述内壁表面18之间形成大于90
°
的一角度50。在图2a中，图示的角度50也是相同尺寸的相反角度。
56.由于所述角度50，所述液体40的所述表面向上弯曲。这导致在所述液体40的表面产生压力增加，压力增加将所述液体40向下压入所述毛细管元件16，直到所述液体40的所述静水压(随着液体表面下降而增加)补偿该压力增加。因此，所述液体表面48设置在所述未被扰动的液体40的所述液位46的下方。同时，所述液体40仅以非常小的程度渗入所述毛细管元件16。
57.为了将所述液体40运送通过所述毛细管元件16，所述液体40必须具有一较高的压力，所述较高的压力抵抗所述压力增加。
58.在此情况下，所述装置10的所述拒液性材料19的选择方式是供所述液体40在所述液体管线20中流动的所述毛细管元件16的一突破压力大于所述液体管线20中的所述液体40能够承受的所述液体40的一最大压力，即使在所述液体管线20中出现压力峰值的情况下。在此，超过所述突破压力的液体40可以从所述入口孔12流过所述毛细管元件16到所述出口孔14。
59.图3a至3d示出用于提供多个毛细管元件16的多种示例性实施例。
60.在此，图3a示出一束相互平行排列的导线元件24。在所述导线元件24之间设置有多个空隙，所述空隙形成多个毛细管元件16。在此情况下，所述多个导线元件24仅在其外表面上涂覆所述拒液性材料19或完全由所述拒液性材料组成。因此，所述多个毛细管元件16的所述内表面18具有所述拒液性材料。在生产所述装置10的期间，所述导线元件24束被设置在所述入口孔12及所述出口孔14之间，从而在所述入口孔12及所述出口孔14之间经由所
述多个毛细管元件16提供一流体连通连接。
61.在根据图3b至3d的多个进一步示例中，一多孔物体26被提供，其中所述多孔物体26的多个孔隙形成多个毛细管元件16。
62.根据图3b，一烧结部件29被提供。所述烧结部件29可由所述拒液性材料19组成。替代地，所述烧结部件29可以进行一涂层处理，所述涂层处理以所述拒液性材料19排列所述孔隙。
63.图3c示出由一疏水性及/或疏脂性材料制成的一多孔膜28，例如，由聚四氟乙烯制成。
64.图3d示出多个导线或丝线32的一网状物30，所述网状物30在其外表面具有所述拒液性材料19。在此，所述网状物30具有多个孔隙，所述多个孔隙被排列在所述多个导线或丝线32之间，以及其中设置有所述多个毛细管元件16。
65.图4a示出具有一系统54的一电动汽车52，所述系统用于控制所述电动汽车52的多个部件56中的温度。在此，所述系统54通过一液体管线20被连接到所述部件56。在这种情况下，液体40从所述系统54流向所述部件56。在这种情况下，所述液体管线20具有所述装置10，并经由一快速接头64连接到所述系统54。所述快速接头64可被设置在所述液体管线20的一管线端件34上。通过所述装置10，所述液体管线20及整体系统54以一自动方式连续脱气。因此，不再需要对所述液体管线20进行脱气的一维护过程，从而降低所述电动汽车52的维护成本。
66.图4b示出一冷却水系统60，其中一泵58通过一液体管线20将冷却水泵送至待冷却的部件62。在这种情况下，所述液体管线20经由一快速接头64连接到所述泵58。此外，所述液体管路20具有所述装置10。因此，所述冷却水系统60被自动脱气，导致不需要维护所述冷却水系统60以对所述冷却水系统60进行脱气。
67.本发明不限于上述多个实施例中的一个实施例，而是可以以多种方式修改。
68.无论是单独的或以尽可能广泛的组合，由权利要求书、说明书及附图产生的所有特征及优点，包括设计细节、空间布置及方法步骤对于本发明而言可能是必要的。
69.参考符号列表
70.10 装置
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34 管线端件
71.12 入口孔
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35 外半径
72.14 出口孔
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36 漏斗元件
73.15 保护元件
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38 气泡
74.16 毛细管元件
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40 液体
75.17 阀门
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42 箭头
76.18 内表面
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44 半径
77.19 拒液性材料
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46 液位
78.20 液体管线
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48 液体表面
79.21 流动通道
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50 角度
80.22 环境
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52 汽车
81.24 导线元件
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54 系统
82.26 多孔物体
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56 部件
83.28 多孔膜
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58 泵
84.30 网状物
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60 冷却水系统
85.32 丝线
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62 待冷却的部件
86.33 气泡
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64 快速接头。