-
Die Erfindung betrifft eine Umlenkkammer zur
Wasserabscheidung in einer Frischluftzuführung eines Kraftfahrzeugs
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Aus der
DE 199 23 195 C1 ist eine
Umlenkkammer einer Frischluftzuführeinrichtung
bekannt, die aus einer Wassertröpfchen
führenden
Frischluft das flüssige
Wasser abscheidet. Die Frischluft gelangt über einen in Einbaulage oberen
Einlaß in
die Umlenkkammer und wird in Richtung der seitlich liegenden Auslaßöffnung umgelenkt.
Durch die Richtungsänderung
des Luftstromes und ihre Trägheit werden
die Wassertröpfchen,
unterstützt
durch die Wirkung der Schwerkraft, aus dem Luftstrom abgesondert
und prallen im Bereich der in Einbaulage unter der Einlaßöffnung liegenden
Wasserablaufwände an
den dortigen Gehäuseboden.
Das Wasser wird am Gehäuseboden
und den umliegenden Gehäusewänden der
Umlenkkammer gesammelt und tritt an einer in Einbaulage unteren
Ablauföffnung
aus dem Gehäuse
der Umlenkkammer. Oberhalb des Wasserablaufbodens sind zur Verringerung
von Luftströmungsgeschwindigkeiten
im Bereich des Wasserablaufs in Einbaulage senkrecht stehende Lamellen
angeordnet. Die Wassertropfen der Frischluft fallen in den Zwischenraum
zwischen den Lamellen und können
durch den Aufprall am Wasserablaufboden zerplatzen. Dabei bildet
sich ein Nebel kleinster Wassertropfen, der in die Luftströmung zurückgelangen
und von ihr mitgenommen werden kann.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine
kompakte Umlenkkammer zu schaffen, die Wassertropfen aus der Luftströmung abscheidet,
ohne dass diese beim Auftreffen auf Boden oder Wände zerplatzen.
-
Die Aufgabe wird durch eine Frischluftzuführeinrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Es sind in der Umlenkkammer Auffangelemente
vorgesehen, welche steil abfallende Wände bilden, an deren Oberfläche die
Tropfen im spitzen Winkel auftreffen und ablaufen können. Durch
den spitzen Auftreffwinkel auf die Oberfläche der Auffangelemente wird
ein Aufplatzen der Tropfen verhindert. Die Auffangelemente können als
Lamellen ausgebildet sein, die nebeneinander angeordnet sind und
sich im Bereich der Kanten gegenseitig in Einfallrichtung überdecken.
Zum Sammeln und Ableiten des aufgefangenen Wassers ist eine Ablaufwand oder
sind mehrere Ablaufwände
vorgesehen. Der unter oder hinter den Auffangelementen angeordnete flache
Bereiche der Ablaufwand bzw. der Ablaufwände wird durch die Lamellen
vollständig übergedeckt. Einfallende
Wassertropfen können
somit nicht auf die flachen Ablaufwände treffen sondern laufen
an den Auffangelementen ohne zu zerplatzen ab.
-
Der Grundgedanke der Erfindung liegt
darin, die durch die Einlaßöffnung in
die Umlenkkammer gelangten Wassertropfen nicht auf eine quer zu
ihrer Bewegung gerichtete Wand auftreffen zu lassen, sondern die
Umlenkkammer derart zu gestalten, dass die Wassertropfen im spitzen
Winkel auf eine Wand treffen. In diesem Fall fehlt beim Auftreffen
des Wassertropfens der notwendige Impuls zum Zerplatzen, so daß dieser
stattdessen die Wand benetzt und an ihr herabläuft. Idealerweise sind Auftreffwinkel, also
der Winkel zwischen Tropfenbahn und Auftreffoberfläche von
mehr als 40° zu
vermeiden.
-
Die Gestaltung der Umlenkkammer nimmt mit
ihrer Geometrie Bezug auf die Einfallrichtung der Wassertropfen
in der Einlaßöffnung und
im Weiteren auch auf die Ausströmrichtung
der Luft durch die Auslaßöffnung.
Mit diesen Einfalls- und Ausströmrichtungen
sind Hauptrichtungen der fallenden Wassertropfen bzw. des Luftstromes
gemeint, was nicht ausschließt,
dass die Strömungsrichtungen
in Randbereichen oder nahe an vor- oder nachgelagerten strömungsführenden
Bauteilen davon abweichen. Weiterhin kann die Einströmrichtung
des die Einlaßöffnung durchsetzenden
Luftstromes von der Einfallrichtung der Wassertropfen in diesem
Bereich abweichen.
-
Eine Ausführungsform der Umlenkkammer weist
eine obenliegende Einlaßöffnung auf,
die beispielsweise einem Motorhaubengitter oder einem Ansaugschlitz
hinter der Haube zugewendet ist. Die Auslaßöffnung ist in einer seitlichen
Wand der Umlenkkammer angeordnet und gibt die Luft beispielsweise
an den Ansaugtrakt der Fahrzeugkabine. Dabei treffen die Wassertropfen
besonders auf der Einlaßöffnung gegenüberliegenden
und im Bereich darunter angeordneten Ablaufwänden. In dieser Ausführungsform
wird der Luftstrom in Summe der Umlenkwinkel um mindestens 90° umgelenkt,
wodurch eine besonders effektive Wasserabscheidung möglich ist. Die
genaue Position und Lage der Elemente ist jedoch meistens durch
Bauraumvorgaben eingeschränkt
oder vorgegeben. So kann die Einströmrichtung der Luft auch weitestgehend
horizontal gerichtet sein und die Umlenkung des Luftstromes auch
mehr als 180° betragen.
-
Eine besondere Ausgestaltung der
Umlenkkammer weist Lamellen als Auffangelemente auf. Unter Lamellen
sind dabei weitestgehend freistehende wandartige Einbauten zu verstehen,
die einteilig mit dem Gehäuse
der Umlenkkammer, als Einsatzteile oder auch als Gitter ausgebildet
sein können.
Die Lamellen sind eine sehr einfache Ausführung der Auffangelemente.
-
Um zu vermeiden, dass schräg zur Einfallrichtung
fallende Wassertropfen entlang des Spaltes zwischen zwei Lamellen
bis auf den flachen Ablaufboden fallen, werden die Lamellen entlang
der Einfallrichtung, also entlang ihrer Höhe geknickt oder gekrümmt ausgeführt. Sie
weisen somit einen über
die Höhe
unterschiedlichen Winkel zur Einfallrichtung auf und bilden einen
Hinterschnitt der den Ablaufboden im freien Spaltquerschnitt ihres
oberen Endes in allen Richtungen überdecken kann. Bei dieser
Ausführungsform
kann der obere Bereich der Lamelle durchaus auch in Einfallrichtung
ausgerichtet sein und den spitzen Winkel zur Einfallsrichtung etwas
tiefer ausbilden.
-
Um zu einer sehr kompakten Bauweise
zu gelangen, können
die Auffangelemente als Keilprofile ausgeführt sein. Die unteren Enden
nebeneinander angeordneter Keilprofile können dabei verbunden sein und
Ablaufrinnen bilden.
-
Zwei übereinander und quer zur länglichen Erstreckung
der Lamellen oder Keilprofile gegeneinander versetzt angeordnete
Gitter von annähernd
parallel stehenden Auffangelementen bewirken bei einer besonders
in der Bauhöhe
kompakten Bauweise, dass keine Wassertropfen auf den Ablaufboden
zwischen den unteren Lamellen oder Keilprofilen treffen.
-
Bei einer Ausführungsform der Frischluftzuführeinrichtung
sind die Lamellen im Wesentlichen quer zur Abströmrichtung aus der Kammer ausgerichtet.
Der Luftstrom streicht somit quer über die Oberkanten der Lamellen,
wobei die Lamellen in Richtung Auslaßöffnung oder auch entgegengesetzt von
der Auslaßöffnung weg
schräg
angestellt sein können.
Durch die Anordnung der Lamellen quer zur Abströmung ist ein besonders hoher
Abscheidegrad der Wasserabscheidung erreichbar, der bei einer Schrägstellung
der Lamellen zur Auslaßöffnung hin bei
geringerem Druckabfall etwas niedriger ist und bei Schrägstellung
der Lamellen von der Auslaßrichtung
weg höher
ist.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform
werden zur Verringerung des Druckabfalls der durchströmten Umlenkkammer
die Lamellen mindestens mit ihrem oberen Rand in Abströmrichtung
angeordnet. Die Lamellen können
somit in die Luftströmung
einragen oder sogar bis zur Einlaßöffnung verlängert sein.
-
Um zu vermeiden, dass an den zur
Auslaßöffnung hin
gerichteten Kanten der Lamellen Wassertropfen mitgerissen werden,
sind bei einer Ausführungsform
der Frischluftansaugvorrichtung an den Wänden der Lamellen Ablaufrippen
angeordnet, an denen das Wasser schräg nach unten abläuft.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen und deren Beschreibung.
-
Verschiedene Ausführungsformen der Frischluftansaugeinrichtung
sind in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigen:
-
1 eine
Schnittdarstellung der Umlenkkammer durch die Einlaß und Auslaßöffnung,
-
2 eine
Schnittdarstellung entsprechend 1 mit
gekrümmten
Lamellen in der Umlenkkammer,
-
3 eine
Schnittdarstellung entsprechend 1 mit
zu Keilprofilen aufgestellten Lamellen,
-
4 eine
Schnittdarstellung quer zum Schnitt der 1, durch die Einlaßöffnung mit Blickrichtung auf
die Auslaßöffnung mit
Lamellen entlang der Ausströmrichtung
und
-
5 eine
Schnittdarstellung entsprechend 1 mit
Lamellen entlang der Ausströmrichtung.
-
In 1 ist
eine erfindungsgemäße Umlenkkammer 1 einer
Frischluftzuführeinrichtung
eines Kraftfahrzeugs in einer Schnittdarstellung gezeigt. Der Schnitt
verläuft
ungefähr
in der Mitte einer Einlaßöffnung 2 und
einer Auslaßöffnung 3,
in etwa parallel zu einer Einfallrichtung A der durch die Einlaßöffnung 2 fallenden
Wassertropfen und zur Ausströmrichtung
B des die Auslaßöffnung 3 durchsetzenden Luftstromes.
Eine Einströmrichtung
eines die Einlaßöffnung durchsetzenden
Luftstromes kann von der Einfallrichtung A der Wassertropfen abweichen.
-
Die Umlenkkammer 1 ist in
ihrer Einbaulage dargestellt, wobei die Einfallrichtung A im Wesentlichen
senkrecht nach unten und eine Ausströmrichtung B im Wesentlichen
rechtwinklig dazu horizontal erfolgt. Entsprechend ist die Einlaßöffnung 2 in
Einbaulage oben an der Umlenkkammer horizontal angeordnet und die
Auslaßöffnung 3 seitlich
an der Umlenkkammer in weitestgehend vertikaler Ausrichtung. Gegenüber der
Einlaßöffnung 2 ist
in Einbaulage unten in der Umlenkkammer ein Ablaufboden 4 vorgesehen,
der flach ausgebildet und weitestgehend rechtwinklig zur Einfallrichtung
A angeordnet ist. Im Ablaufboden 4 ist eine Ablauföffnung 4.1 vorgesehen.
In Einbaulage über
dem Ablaufboden 4 sind in der Umlenkkammer Lamellen 5 als
Auffangelemente angeordnet. Die Lamellen 5 sind im Winkel α zur Einfallrichtung
A ausgerichtet und weisen quer zur Einfallrichtung A eine Teilung
d auf. Der Winkel α ist
dabei ein spitzer Winkel von weniger als 40°. Die Erstreckung jeder einzelnen
Lamelle quer zur Einfallrichtung A, die sich aus dem Winkel α und der
Höhe der Lamelle
ergibt, ist größer als
die Teilung d, so dass sich benachbarte Lamellen in Einfallrichtung
A gegenseitig überdecken.
Weiterhin überdecken
die Lamellen 5 den gesamten Ablaufboden 4 in Einfallrichtung
A unter der Einlaßöffnung 2.
Die seitliche Begrenzung dieses Bereiches in Richtung der Auslaßöffnung ist
durch eine strichlierte Linie gekennzeichnet.
-
Die Lamellen 5 verlaufen
in ihrer Breite rechtwinklig zur Schnittebene der Zeichnung. Die
umgelenkte Luftströmung
streicht somit quer über
die Oberkanten der Lamellen 5. Durch die Ausrichtung quer
zum Luftstrom bildet sich zwischen den Lamellen nur sehr geringe
Strömungen
aus. Die Versperrung durch die Lamellen erfordert jedoch die Ausbildung
eines entsprechend den Anforderungen an den Druckabfall der Umlenkkammer
gestalteten Strömungsfreiraumes
oberhalb der Lamellen 5. Das abgeschiedene Wasser läuft somit
ungehindert durch die Schwerkraft an den Lamellen 5 nach
unten ab. Die Lamellen 5 sind zur Auslaßöffnung 3 hin schräg gestellt,
so dass die Luft mit geringerem Widerstand über die Lamellen 5 streicht.
-
In der gezeigten Umlenkkammer 1 tritt
eine mit Wassertropfen beladene Luftströmung in Einbaulage im wesentlichen
in senkrechter Richtung, d.h. parallel zur Einfallrichtung A an
der Einlaßöffnung 2 ein.
Ist der Einlaßöffnung beispielsweise
ein mit Lamellen besetztes Einlaßgitter oder ein Zuführkanal vorgeordnet
kann die Einströmrichtung
der Luft auch von der senkrechten Richtung abweichen. Die von der
Luft mitgetragenen Wassertropfen fallen in Einfallrichtung A in
die Umlenkkammer. Durch den Ablaufboden 4 und die darüber angeordneten
Lamellen 5 wird der Luftstrom aus der senkrechten Richtung
in eine horizontale Richtung zur seitlich gelegenen Auslaßöffnung 3 hin
umgelenkt und tritt dort in Auslaßrichtung B aus. Durch die
Trägheit
der Wassertropfen werden diese beim Umlenken der Luftströmung, unterstützt von
der Schwerkraft aus dieser abgesondert und treffen in Einfallrichtung
A auf die Lamellen 5. Die Lamellen 5 sind zu dieser
Richtung im spitzen Winkel α angeordnet.
Durch den spitzen Auftreffwinkel läuft der Wassertropfen ohne
zu Zerplatzen an der Wand der Lamelle entlang zur unteren Kante
und tropft von da zum Ablaufboden 4 ab.
-
2 zeigt
die Umlenkkammer 1 in gleichem Aufbau und in gleicher Anordnung
von Einlaßöffnung 2,
Auslaßöffnung 3,
Ablaufboden 4, Ablauföffnung 4.1 und
Anordnung der Lamellen über
dem Ablaufboden wie in 1.
Ebenso entspricht die Einfallrichtung A der Wassertropfen und die
Ausströmrichtung B
des Luftstromes der 1.
Die hier dargestellten Lamellen 6 der Umlenkkammer sind
entlang ihrer Höhe
gekrümmt.
Die strichlierten Linien deuten an, dass durch die Krümmung der
Lamellen 6 der Ablaufboden der Umlenkkammer nicht nur in
Einfallrichtung der Wassertropfen, sondern auch in der Flucht des zwischen
den Lamellen liegenden freien Schachtes vollständig durch die Wände der
Lamellen 6 verdeckt wird. Zusätzlich weisen die Lamellen 6 in
der Tiefe, also nahe am Ablaufboden einen geringeren Abstand voneinander
auf als an der der Einlaßöffnung zugewandten
Kante. Dadurch wird eine Durchströmung des freien Querschnitts
zwischen und unter den Lamellen 6 verringert und der Ablauf
des Wassers an den Lamellen 6 und am Ablaufboden verbessert.
-
3 zeigt
die Umlenkkammer 1, die in Anordnung von Einlaßöffnung,
Auslaßöffnung,
Einfallrichtung A der Wassertropfen, Ausströmrichtung B des Luftstromes
und Anordnung der Lamellen über dem
Ablaufboden der 1 entspricht.
Als Auffangelemente sind in dieser Ausführung Keilprofile 7 und 8 vorgesehen.
Die Keilprofile 7 und 8 weisen jeweils in entgegengesetztem
spitzen Winkel zur Einfallrichtung A angeordnete Auffangwände auf.
Quer zur Erstreckung des Keilprofils 7 sind in Einbaulage
seitlich versetzt parallele Keilprofile zu einem Gitter 10 angeordnet.
Im in Einbaulage unteren Bereich sind die nebeneinander angeordneten
Keilprofile des Gitters 10 jeweils zu ein Ablaufrinnen 4.2 verbunden,
so daß kein
seperater Ablaufboden notwendig ist. Der Wasserablauf erfolgt im
Weiteren mittels eines nicht weiter dargestellten Sammelkanals und
eine Ablauföffnung
oder durch einzelne Ablauföffnungen.
-
In Einbaulage oberhalb des Gitters 10 sind parallel
zu den Keilprofilen des Gitters 10 weitere Keilprofile 8 zu
einem Gitter 11 angeordnet. Die parallelen Keilprofile
des Gitters 11 sind im unteren Bereich voneinander beabstandet.
Die Keilprofile des Gitters 10 und die des Gitters 11 sind
zueinander parallel ausgerichtet und weisen untereinander den gleichen
Abstand auf. Weiterhin ist Gitter 11 gegenüber dem
in Einbaulage darunter angeordneten Gitter 10 um eine halbe Teilung
versetzt, so dass die Keilprofile des Gitters 11 die Ablaufrinnen 4.2 zwischen den
Keilprofilen des Gitters 10 in Einfallrichtung A abdecken.
Die beiden übereinander
und gegeneinander versetzten Gitter 10 und 11 aus
parallelen und zu Keilprofilen verbundenen Lamellen ermöglichen
in Einfallrichtung A eine Abdeckung des Ablaufbodens, bzw. der entsprechenden
Ablaufrinnen 4.2 auf der gesamten Fläche unter der Einlaßöffnung 2,
so daß Wassertropfen
ausschließlich
im spitzen Winkel auf schräge
Wände der
Lamellen treffen können.
-
4 zeigt
eine Schnittdarstellung durch eine Ausführungsform der Umlenkkammer 1 quer
zur Schnittebene der 1-3.
Die Schnittebene der 4 erstreckt
sich durch die Einlaßöffnung mit Blickrichtung
in Auslaßrichtung
B der 1-3. Die Umlenkkammer 1 ist
wiederum in Einbaulage dargestellt. Im oberen Bereich weist sie
die Einlaßöffnung 2 auf,
durch welche die Frischluft in annähernd senkrechter Einströmrichtung
in die Umlenkkammer 1 gelangt. In der Kammer sind Lamellen 9 angeordnet, die
sich in ihrer Breite in Blickrichtung, also in Ausströmrichtung
B erstrecken. Die Luft strömt
durch den freien Querschnitt zwischen den Lamellen 9 hindurch und
an den Wänden
der Lamellen 9 entlang. Die Lamellen 9 sind im
spitzen Winkel zur Einfallrichtung A schräg nach unten verlaufend parallel
nebeneinander angeordnet und verdecken in Einfallrichtung A den
Ablaufboden 4. Die durch die Einlaßöffnung 2 mit der einströmenden Luft
in die Umlenkkammer gelangten Wassertropfen bewegen sich beim Eintritt
in die Umlenkkammer in Einfallrichtung A. Die einströmende Luft
wird aus der nach unten gerichteten Bewegung vorwiegend durch den
Ablaufboden 4 in Blickrichtung der Darstellung zur dortigen
Auslaßöffnung 3 umgelenkt.
Die Wassertropfen treffen in ihrer nach unten gerichteten Bewegung
auf die im spitzen Winkel schräg
angeordneten Lamellen 9 und laufen an diesen nach unten
zum Ablaufboden 4 ab.
-
5 zeigt
die in 4 gezeigte Ausführungsform
der Umlenkkammer 1 in einem Schnitt entsprechend der 1. Die Anordnung von Einlaßöffnung 2,
Auslaßöffnung 3,
Ablaufboden 4, Ablauföffnung 4.1,
Einfallrichtung A und Ausströmrichtung
B entsprechen denen der 1.
In der Darstellung dieser Ausführungsform
sind die in der Umlenkkammer 1 angeordneten Lamellen 9 in
einer seitlichen Draufsicht zu sehen. Durch die senkrechte Ausrichtung
der Schnittebene und die schräge
Ausrichtung der Lamellen sind mehrere Lamellen geschnitten. Die
Umlenkung der Luftströmung
erfolgt im Gegensatz zur Lamellenanordnung entsprechend 1 nur im minimalen Maß durch
die Lamellen 9. Die Luft strömt in den freien Querschnitten
zwischen den Lamellen 9 aus einer weitestgehend senkrechten
Einströmrichtung,
umgelenkt in eine weitestgehend horizontale Ausströmrichtung
an den Lamellen 9 entlang. Die Umlenkung erfolgt im wesentlichen
durch die Seitenwände
und den Ablaufboden 4 der Umlenkkammer. Dadurch, daß die Lamellen 9 den
Strömungsquerschnitt
nicht versperren, kann in dieser Anordnung weiterer Bauraum gespart
werden, weil oberhalb der Lamellen 9 kein freier Strömungsquerschnitt
freigehalten werden muß.
Im Kantenbereich der Lamellen 9 ist auf deren Wandfläche ein
Ablaufprofil 12 aufgesetzt. Dies kann beispielsweise als
kleine vorstehende Wand von der Lamelle abragen. Am Ablaufprofil 12 können sich
Tropfen, die durch die an der Lamelle entlangstreifende Luft mitgenommen
wurden, vor dem Mitreissen an der der Auslaßöffnung 3 zugewandten
Kante der Lamelle nach unten ablaufen.
-
Die in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele
können
auch kombiniert in einem Bauraum umgesetzt sein.