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Die vorliegende Erfindung betrifft eine beheizte Reinigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Reinigungsvorrichtungen für eine in einem Fahrzeug angeordnete Reinigungsanlage zum Reinigen von Scheiben, Scheinwerfern, Kameras und Dergleichen mit einem Reinigungsfluid sind bekannt.
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Bei Kälte kann das Reinigungsfluid innerhalb der Reinigungsvorrichtung vereisen und diese dadurch verstopfen oder gar zerstören. Als Abhilfemaßnahme ist es bekannt, Reinigungsvorrichtungen beheizt auszubilden, insbesondere indem ein oder mehrere Heizdrähte durch die Reinigungsvorrichtung geführt werden und das Reinigungsfluid darin erwärmen.
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Eine zuverlässige und schnelle Enteisung zur Widerherstellung der Durchlässigkeit bei einem sparsamen Energieverbrauch stellt dabei eine große Herausforderung dar. Gehäuse von gattungsgemäßen Reinigungsvorrichtungen sind meistens aus einem kostengünstig herstellbaren jedoch schlecht wärmeleitenden Thermoplastwerkstoff wie Polyamid und Dergleichen hergestellt und weisen im Inneren diverse Hohlräume auf, in denen sich Eispropfen bilden können. Um diese wieder aufzuschmelzen werden große Energiemengen und/oder ein hoher Zeitaufwand benötigt. Daher ist man bestrebt gesonderte Maßnahmen zu ergreifen, um den Energieeintrag zu erhöhen oder die Wärmeverteilung zu optimieren.
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Ein aus der Praxis bekannter Ansatz ist es, die wärmeabgebende Oberfläche zu erhöhen, indem der Heizdraht innerhalb vom Gehäuse der Reinigungsvorrichtung in Schlaufen oder schlängelnd verlegt wird, wie beispielsweise aus
DE 10 2008 003 881 A1 bekannt. Montageprozesse bei derartiger Verlegung des Heizdrahtes in der Fertigung gestalten sich sehr aufwändig. Des Weiteren besteht die Gefahr, die Isolation des Heizdrahtes durch Montagewerkzeuge oder Kanten an den vorstehenden Bauteilen zu beschädigen. Auch erfordert eine derartige Heizdrahtverlegung eine große Öffnung am Gehäuse, welche mit komplexen Verfahren wie beispielsweise Laserschweißen verschlossen werden muss.
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Aus
WO 2020/120264 A1 ist eine verbesserte Reinigungsvorrichtung bekannt. Der Heizdraht und die Austrittsöffnung sind an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses positioniert, wobei der Heizdraht montageoptimiert geradlinig durch einen Randbereich einer ringförmigen Gehäuseinnenkammer mit einem mittig angeordneten, zur Austrittsöffnung führenden Verbindungskanal verläuft. In die Gehäuseinnenkammer ist ein scheibenförmiger Wärmeleiter eingelegt, welcher den Verbindungskanal radial umschließt, auf einer Seite am Heizdraht anliegt und auf seiner radial gegenüberliegenden Seite in der Nähe der Austrittsöffnung verläuft. Dadurch wird die Heizenergie schneller vom Heizdraht zur Austrittsöffnung und zum Verbindungskanal transportiert und aufgrund großer Oberfläche des Wärmeleitelements zugleich die Innenkammer effektiv beheizt.
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Die Montage einer derartigen Reinigungsvorrichtung verbleibt jedoch aufwändig und schlecht automatisierbar, weil eine zusätzliche Komponente montiert werden muss. Zudem sind zusätzliche Kontrollmaßnahmen erforderlich, um beispielsweise eine zuverlässige Kontaktierung des Heizdrahtes durch das Wärmeleitelement sicherzustellen.
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Es stellt sich somit die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte beheizte Reinigungsvorrichtung vorzuschlagen, welche einfach und insbesondere automatisierbar montierbar ist und zugleich eine effiziente und energiesparende Beheizung der Reinigungsanlage ermöglicht.
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Die Aufgabe wird endungsgemäß durch eine Reinigungsvorrichtung mit der Merkmalskombination nach Anspruch 1 gelöst.
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Weitere Ausführungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen zusammen mit der Beschreibung.
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Die Erfindung sieht vor, dass die Ventilöffnungsrichtung in einem schrägen Winkel zur Verbindungskanalachse angeordnet ist. Durch solche Anordnung wird es möglich, bei einem signifikant reduzierten Innenvolumen der Kammer, den Zulaufkanal mit den darin verlegten Heizdrähten in unmittelbarer Nähe der Austrittsöffnung anzuordnen, wodurch Abstände zwischen der Wärmequelle und der Austrittsöffnung und zugleich zwischen der Wärmequelle und dem Rückschlagventil ebenfalls verringert werden. Aufgrund des reduzierten zu beheizenden Volumens muss weniger Heizenergie aufgewandt werden, welche durch die verringerten Abstände zudem schneller zu den wichtigsten Funktionselementen zugeführt werden kann. Die Heizdrähte können so montagefreundlich geradlinig verlegt werden, auf gesonderte Wärmeleitelemente kann gänzlich verzichtet werden, die Gehäusekonstruktion wird vereinfacht und die Automatisierbarkeit bei Montage begünstigt. Zudem kann die Reinigungsvorrichtung besonders kompakt aufgebaut werden.
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Für eine einfache Herstellbarkeit schlägt eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Ventilsitz in einer Ventilsitzebene ausgerichtet ist, welche in einem schrägen Winkel zur Verbindungskanalachse und orthogonal zur Ventilöffnungsrichtung verläuft.
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Die Herstellbarkeit durch einen symmetrischen Aufbau weiter zu vereinfachen sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Zulaufkanal zumindest im Bereich der Kammer eine Zulaufkanalachse aufweist und die Ventilsitzebene orthogonal zu einer Querschnittsebene ausgerichtet ist, welche durch die Verbindungskanalachse und orthogonal zur Zulaufkanalachse verläuft.
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Für einen effizienten Aufbau des Rückschlagventils schlägt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass der Ventilsitz als eine kreisrunde Dichtkante zur abdichtenden Anlage am Ventilkörper ausgebildet ist.
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Für einen besonders einfachen Aufbau der Reinigungsvorrichtung sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, dass der Ventilkörper an einer elastischen Membrane ausgebildet ist, welche bevorzugt in effizienter Weise zusätzlich zur Abdichtung der Kammer gegenüber einer Umgebungsatmosphäre eingerichtet ist.
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Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht weiter vor, dass die Kammer eine vertieft ausgebildete Tasche umfasst, welche auf einer Seite den Verbindungskanal in Bezug auf die Verbindungskanalachse radial umschließt und auf der gegenüberliegenden Seite eine hydraulische Verbindung zum Zulaufkanal aufweist. Dadurch kann die Kammer in allen übrigen Bereichen besonders flach und dadurch volumenreduziert gestaltet werden. Für eine weitere Steigerung des Aufbaus und der Beheizungseffizienz kann die Austrittsöffnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einem in das Gehäuse gesteckten, über den Verbindungskanal aus der Kammer mit Reinigungsfluid gespeisten Einsatzelement ausgebildet sein, welches dergestalt im Gehäuse positioniert und durch eine Gehäusewandung von dem Zulaufkanal und der Tasche getrennt ist, dass die Austrittsöffnung dem im Zulaufkanal verlegten Heizdraht benachbart ist.
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Für eine weitere verbesserte Herstellbarkeit kann die Kammer bevorzugt symmetrisch in Bezug auf die Querschnittsebene ausgebildet werden.
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Um einen, für eine präzise Funktionsweise des Rückschlagventils günstigen, kreisrunden Querschnitt des Ventilsitzes effizient zu realisieren, schlägt die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass der Verbindungskanal zumindest im Bereich der Verbindungskanalachse einen derart ovalen Querschnitt aufweist, dass bei einem definierten schräg geneigten Abschluss bzw. Mündungsstelle des Verbindungskanals sich zwangsweise ein kreisrunder Querschnitt ergibt.
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Für eine effiziente Integration in eine Reinigungsanlage schlägt die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weiter vor, dass das Gehäuse wenigstens einen Anschlussstutzen zum Anschluss einer Fluidleitung aufweist, wobei der Zulaufkanal durch den Anschlussstutzen verläuft und wobei an dem Anschlussstutzen wenigstens ein Schwenksitz zum Verschwenken der Reinigungsvorrichtung zwecks Einstellung einer Sprührichtung ausgebildet ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- 1 räumliche Ansicht einer Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung.
- 2 das Gehäuse der Reinigungsvorrichtung in einer Draufsicht entlang der Verbindungskanalachse
- 3 das Gehäuse der Reinigungsvorrichtung in einer Draufsicht entlang der Ventilöffnungsrichtung.
- 4 Reinigungsvorrichtung im Querschnitt (a) sowie mit gesondert gekennzeichneten Querschnittsprofilen der Kammer und der Tasche (b).
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Fig. 1
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1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung 1. An einem Gehäuse 3 sind zwei Anschlussstutzen 11, 11' zum Anschluss von hier nicht gezeigten Fluidleitungen zueinander fluchtend angeordnet. Ein Zulaufkanal 13 zur Versorgung der Reinigungsvorrichtung 1 mit einem Reinigungsfluid von einer hier ebenfalls nicht gezeigten Fördereinrichtung verläuft durch die Anschlussstutzen 11,11'. In dem Zulaufkanal 13 und das Gehäuse 3 hindurch sind Heizdrähte 6,6' verlegt, welche zum Erwärmen des Reinigungsfirma ? und Reinigungsvorrichtung bei Kälte dienen und hierfür an eine hier nicht gezeigte elektrische Schnittstelle zur Versorgung mit elektrischem Strom angeschlossen sind.
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Zum Verteilen des Reinigungsfluid auf der zu reinigenden Oberfläche dient eine Austrittsöffnung 5, welche als ein würfelförmiges Einsatzelement 21, auch Chip genannt, ausgebildet ist. Das Einsatzelement 21 ist in einen entsprechenden Aufnahmesitz in dem Gehäuse 3 gesteckt und darin fixiert. Das Reinigungsfluid wird aus der Austrittsöffnung 5 im Wesentlichen in Sprührichtung S ausgestoßen, welche selbstverständlich nicht ausschließlich als eine Linie zu verstehen ist, sondern lediglich die Hauptrichtung eines üblicherweise kegel- oder fächerförmigen förmigen Strahls symbolisiert.
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Zur Einstellung der Sprührichtung S sind an den Anschlussstutzen 11,11' Schwenksitze 23, 23' ausgebildet, mit denen das Gehäuse 3 in einem hier nicht gezeigten Außengehäuse 14 verschwenkbar gelagert wird, welches seinerseits ein einem Fahrzeugteil fixiert wird.
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Innerhalb der Erfindung können selbstverständlich auch mehrere Reinigungsvorrichtungen innerhalb einer Reinigungsanlage über entsprechende Fluidleitungen parallel oder in Reihe verbunden werden. Hierbei kann bei einer endseitig verwendeten Reinigungsvorrichtung das Gehäuse 3 dahingehend abgewandelt werden, dass es lediglich einseitig über einen Anschlussstutzen 11 verfügt, wogegen die gegenüberliegende Seite hydraulisch verschlossen bleibt und der oder die Heizdrähte 6,6' lediglich in das Gehäuse 3, jedoch nicht durch das Gehäuse 3 hindurchgeführt werden.
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Fig.2
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2 zeigt das Gehäuse 3 der Reinigungsvorrichtung gemäß 1 .
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In dem Gehäuse 3 ist eine flache Kammer 4 ausgebildet, in deren Mitte sich ein rohrförmiges Verbindungskanal 8 befindet, welcher zur hydraulischen Verbindung der Kammer 4 mit der Austrittsöffnung 5 (siehe 1) dient. Der Verbindungskanal 8 erstreckt sich entlang einer Verbindungskanalachse V und weist einen ovalen Querschnitt auf. Der Verbindungskanal 8 verfügt randseitig über eine Dichtkante 22, welche als Ventilsitz 18 eines nachfolgend beschriebenen Rückschlagventils 19 fungiert.
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Die Kammer 4 ist von einer Dichtfläche 15 umsäumt, welche zur Abdichtung der Kammer 4 gegenüber Umgebung dient und auf welche nachfolgend noch eingegangen wird.
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Die Ansichtsebene der 2 ist orthogonal zur Verbindungkanalachse V ausgerichtet, welche auch der Entformungsrichtung des Gehäuses 3 bei Herstellung im Spritzgussverfahren entspricht.
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In der Kammer 4 ist eine vertieft ausgebildete Tasche 16 geformt. Die Tasche 16 erstreckt sich in radiale Richtung zwischen dem zentral angeordneten Verbindungskanal 8, welchen sie radial umschließt und dem randseitig entlang einer Zulaufkanalachse Z verlaufenden Zulaufkanal 13. Die Tasche 16 überschneidet sich mit dem Zulaufkanal 13 und schafft dadurch den hydraulischen Anschluss der Kammer 4 an den Zulaufkanal 13 zur Versorgung des Reinigungsfluids.
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Das Gehäuse 3 in der gezeigten Ausführungsform ist im Wesentlichen symmetrisch in Bezug zu einer Querschnittsebene 17 gestaltet, welche durch die Verbindungskanalachse V orthogonal zur Zulaufkanalachse Z verläuft.
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Außen am Gehäuse 3 geformten, radial abstehenden Rastelemente 20, 20', 20" dienen zur Befestigung des Gehäusedeckels 10.
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Fig.3
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3 zeigt das Gehäuse 3 in einer gegenüber der Ansichtsebene nach 2 geneigten Ansicht. Die Ansichtsebene in der 3 ist orthogonal zur nachfolgend in der 4 beschriebenen Ventilöffnungsrichtung R ausgerichtet, welche auch der Montagerichtung des Gehäusedeckels 10 entspricht. Der Ventilsitz 18 bzw. die Dichtkante 22 legen hier in der Ansichtsebene, welche somit der Ventilsitzebene 7 gemäß 4 entspricht.
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Das kammerseitige Ende des Verbindungskanal 8 ist somit in Bezug auf die Verbindungskanalachse V schräg abgeschnitten, sodass der Ventilsitz 18 bzw. die Dichtkante 22 trotz des ovalen Kanalquerschnitts in der Ventilsitzebene 7 kreisrund sind.
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Fig.4
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Die 4 zeigt die Reinigungsvorrichtung 1 im Schnitt A-A gemäß 2, welche einem Querschnitt durch die Querschnittsebene 17 entspricht.
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Eine in das Gehäuse 3 eingelegte elastische Membrane 9 begrenzt die Kammer 4 gegenüber der Umgebung ab. Die Membrane 9 ist in der gezeigten Ausführung kreisrund ausgebildet und erstreckt sich in einer Membranebene 12, welche parallel zur der Ventilsitzebene 7 ausgerichtet ist. Die Membrane 9 ist an ihren randseitig ausgebildeten verdickten Dichtwulst von einem Gehäusedeckel 10 an die Dichtfläche 15 gepresst. Der Gehäusedeckel 10 ist dabei mit Laschen an Rastelementen 20, 20', 20" am Gehäuse 3 verrastet.
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In dem hier gezeigten unbetätigten Ausgangszustand liegt die Membrane 9 elastisch vorgespannt auf der Dichtkante 22 auf, wodurch der Verbindungskanal 8 versperrt und hydraulische Verbindung zwischen der Kammer 4 und der Austrittsöffnung 5 unterbunden ist. Bei Aktivierung einer hier nicht gezeigten Fördereinrichtung und Druckbefüllung der Kammer 4 mit Reinigungsfluid wölbt sich die Membrane 9 nach außen in Ventilöffnungsrichtung R und hebt sich von der Dichtkante 22 ab. Dadurch wird der Verbindungskanal 8 entsperrt und das Reinigungsfluid gelangt zur Austrittsöffnung 5, wo es aus der Reinigungsvorrichtung 1 ausgestoßen wird. Ein versteift ausgeführter zentraler Bereich der Membrane 9 fungiert als Ventilkörper 2 und die Dichtkante 22 als Ventilsitz 18 eines druckgesteuerten Rückschlagventils 19.
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Wie bereits vorstehend beschrieben ist die Mündungsstelle des rohrförmig in die Kammer 4 ragenden Verbindungskanals 8 schräg ausgebildet, sodass die Ventilöffnungsrichtung R in einem schrägen Winkel W zu der Verbindungskanalachse V geneigt vorgesehen ist. Es versteht sich, dass die Ventilöffnungsrichtung R orthogonal zur Ventilsitzebene 7 ist, in welche der Ventilsitz 18 verläuft. Die Ventilsitzebene 7 ist ihrerseits orthogonal zu der Querschnittsebene 17 und ebenfalls in einem schrägen Winkel (W-90°) zur Verbindungskanalachse V geneigt. Durch eine solche schräg geneigte Ausrichtung der Ventilsitzebene 7 wird das Innenvolumen der Kammer 4 im Vergleich zu einer gegenüber Verbindungskanalachse V orthogonalen Ausführung die Sitzebene 7 drastisch reduziert. Das mit Reinigungsfluid befüllbare Volumen der Kammer 4 beschränkt sich so im Wesentlichen auf die Tasche 16, welche in der Querschnittsebene 17 annähernd als eine Art Dreieck ausgebildet ist.
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Eine solche in etwa dreieckige Querschnittform ermöglicht es, den Zulaufkanal 13 mit darin verlegten Heizdrähten 6,6' möglichst nahe der Austrittsöffnung 5 zu positionieren. Die vergleichsweise kleinvolumige Tasche 16 erstreckt sich zwischen den Heizdrähten 6, 6' und dem Rückschlagventil 19 und kann besonders schnell beheizt werden. Das Einsatzelement 21 ist unmittelbar nahe der Tasche 16 positioniert und ist lediglich durch eine vergleichsweise dünne Gehäusewarnung 24 von dieser getrennt, wodurch es ebenfalls schnell und großflächig beheizt werden kann.
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Für einen optimalen Kompromiss zwischen eine effizienten Wärmeverteilung und einer einfachen Herstellbarkeit des Gehäuses 3 empfiehlt es sich, den Winkel W innerhalb eines Bereiches in etwa zwischen 135° und 160° auszulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reinigungsvorrichtung
- 2
- Ventilkörper
- 3
- Gehäuse
- 4
- Kammer
- 5
- Austrittsöffnung
- 6
- Heizdraht
- 7
- Ventilsitzebene
- 8
- Verbindungskanal
- 9
- Membrane
- 10
- Gehäusedeckel
- 11
- Anschlussstutzen
- 12
- Membranenebene
- 13
- Zulaufkanal
- 14
- Rückschlagventil
- 15
- Dichtfläche
- 16
- Tasche
- 17
- Querschnittsebene
- 18
- Ventilsitz
- 19
- Rückschlagventil
- 20
- Rastelement
- 21
- Einsatzelement
- 22
- Dichtkante
- 23
- Schwenksitz
- 24
- Gehäusewandung
- M
- Membranenachse
- R
- Ventilöffnungsrichtung
- S
- Sprührichtung
- V
- Verbindungskanalachse
- W
- Winkel
- Z
- Zulaufkanalachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008003881 A1 [0005]
- WO 2020/120264 A1 [0006]
