DE1211086B

DE1211086B - Air nozzle for keeping windows clear and defrosting, in particular the windshield in motor vehicles

Info

Publication number: DE1211086B
Application number: DEV24534A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Stanislav Papez
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1963-09-05
Filing date: 1963-09-05
Publication date: 1966-02-17

Description

Luftdüse zum Klarhalten und Entfrosten von Scheiben, insbesondere der Windschutzscheibe in Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Luftdüse zum Klarhalten und Entfrosten von Scheiben, insbesondere der Windschutzscheiben in Kraftfahrzeugen.Air nozzle for keeping windows clear and defrosting, in particular the windshield in motor vehicles The invention relates to an air nozzle for Keeping windows clear and defrosting, in particular windshields in motor vehicles.

Bekannte Düsen an Windschutzscheiben bestehen aus einem sich trichterförmig erweiternden Rohr, das am Ende so geformt ist, daß die Luft fast ausschließlich senkrecht zum Ausströmquerschnitt ausbläst. Seitlich zum Mittelstrahl fällt die Ausblasegeschwindigkeit schnell auf Null ab, so daß die Scheibe nicht mehr von Heizluft bestrichen wird. Infolgedessen wird nur ein verhältnismäßig kleines, inselförmiges Flächenstück der Scheibe freigeblasen bzw. enteist, wogegen die übrige Fläche - bei der meist üblichen Anordnung der Düsen in den unteren Ecken der Scheibe vor allem die Mitte der Windschutzscheibe - bedeckt bleibt. Würde man die Ausblaserichtung des Hauptstrahles durch konstruktive Maßnahmen nach oben oder unten drehen oder verschieben, so würde sich die freigeblasene Fläche nur verlagern, aber nicht vergrößern, weil keine breitere Ausstrahlung bzw. Verteilung der Luftmenge über die Windschutzscheibe bewirkt wird.Known nozzles on windshields consist of a funnel-shaped widening tube, which is shaped at the end in such a way that the air is almost exclusively blows out perpendicular to the discharge cross-section. It falls to the side of the central ray Blow-out speed quickly down to zero, so that the disc no longer needs hot air is coated. As a result, it will only be a relatively small, island-shaped one The area of the pane is blown free or de-iced, whereas the remaining area - in the most common arrangement of the nozzles in the lower corners of the disc especially the center of the windshield - remains covered. One would the direction of blowout turn the main beam up or down by constructive measures or shift, the blown area would only shift, but not increase, because there is no broader radiation or distribution of the air volume over the windshield is effected.

Die Erfindung löst die Aufgabe, eine bessere Verteilung der aus der Düse ausströmenden Luft über der Windschutzscheibe zu erreichen, die vom Strahl erfaßte Fläche der Scheibe also zu vergrößern. Sie besteht darin, daß der Düsenschlitz seitlich an der Düse angeordnet ist und der Querschnitt der Düse in einem sich verjüngenden Endstück über der Länge des Austrittsbereichs der Düse stärker als linear abnimmt.The invention solves the problem of better distribution of the Nozzle emanating air above the windshield to reach that of the jet So to enlarge the detected area of the disc. It consists in the fact that the nozzle slot is arranged laterally on the nozzle and the cross-section of the nozzle in a tapering End piece decreases more than linearly over the length of the outlet area of the nozzle.

Die Erfindung geht von der an sich nicht neuen Erkenntnis aus, daß die Ausblasegeschwindigkeit aus einer Düse von der Druckdifferenz zwischen dem örtlichen Gesamtdruck im Kanal und dem statischen Druck im Raum abhängig ist, demnach also, da diese Ausblasegeschwindigkeit im Zusammenhang mit der Kanalgeschwindigkeit wiederum den Ausblasewinkel des Strahles bestimmt, die Ausblaserichtung bis zu einem gewissen Grade sich durch Änderung des Kanalquerschnitts festlegen läßt. Würde man die Düsenöffnung als seitlichen Schlitz an einem Luftzuführungakanal anbringen, dessen Querschnitt über die ganze Schlitzlänge konstant bleibt, so erhielte man ähnlich ungünstige Verhältnisse wie bei den bekannten trichterförmigen Düsen. Wegen der in Strömungsrichtung abnehmenden Strömungsgeschwindigkeit im Kanal wird der Ausblasewinkel über die Schlitzlänge zunehmend steiler - die Kanten des Strahls am Anfang und Ende des Schlitzes konvergieren zueinander - und ein großer Teil der Scheibe wird vom Strahl nicht bestrichen. Bei linearer Querschnittsabnahme ergibt sich bereits der Vorteil, daß der Ausströmwinkel des Strahles über die Schlitzlänge wenigstens konstant bleibt. Bei einer gemäß der Erfindung mehr als linearen Querschnittsverringerung dagegen vermindert sich der Winkel. Wird in weiterer Ausbildung der Erfindung die Querschnittsverringerung nach einer Parabelfunktion, insbesondere einer quadratischen Parabel-Funktion, vorgenommen, so erhält man infolge Ansteigens der Luftgeschwindigkeit im Kanal einen so flachen Ausströmwinkel, daß der Luftstrahl fächerförmige Gestalt annimmt und mit Ausnahme geringfügiger Randzonen die ganze Scheibe bestreicht.The invention is based on the not new knowledge that the blowing speed from a nozzle on the pressure difference between the local one Total pressure in the duct and the static pressure in the room is dependent, therefore, because this blowout speed is in turn related to the duct speed the discharge angle of the jet determines the discharge direction up to a certain point Degree can be determined by changing the channel cross-section. One would the nozzle opening attach as a side slot on an air supply duct, the cross-section of which remains constant over the entire length of the slot, one would get a similarly unfavorable one Conditions as with the known funnel-shaped nozzles. Because of the in the direction of flow as the flow velocity in the duct decreases, the discharge angle over the slot length becomes increasingly steeper - the edges of the beam converge at the beginning and end of the slot to each other - and a large part of the pane is not brushed by the jet. at linear decrease in cross section already results in the advantage that the outflow angle of the beam remains at least constant over the length of the slot. In a case according to the In contrast, the invention more than linear cross-sectional reduction decreases Angle. If in a further embodiment of the invention, the cross-sectional reduction according to a parabolic function, in particular a quadratic parabola function, performed, so, as a result of the increase in the air speed in the duct, one obtains such a flat one Outflow angle that the air jet assumes a fan-shaped shape and with the exception small marginal zones coated the whole pane.

Nach der deutschen Patentschrift 1010 395 ist eine Düse bekannt, deren Öffnung in Form eines Viertelkreises verlaufend nur zum Teil ebenfalls seitlich am Zuführungskanal und parallel zur Strömungsrichtung, zum anderen Teil aber quer zur Strömungsrichtung sitzt. Ein gleichfalls vorhandenes Endstück verjüngt sich nicht, sondern ist im wesentlichen ein konvex nach außen geformter (kuppelförmiger) Rotationskörper, dessen Querschnitt deshalb nicht wie bei der Erfindung stärker, sondern weniger als linear abnimmt. Eine genau lineare Abnahme erhielte man bei Kegelform des Kanals, das erfindungsgemäße, stärker als lineare Abnehmen des Querschnitts aber erst bei einem konkav nach außen gestalteten Rotationskörper, das jedoch bei der bekannten Düse nicht vorhanden ist. Die mit der Erfindung angestrebte und erzielte Fächerform des Luftstrahles kann sich somit bei der bekannten Anordnung nicht durch die Form des Kanals ausbilden, sondern soll durch zusätzliche in die Düse eingesetzte Stege erreicht werden. Diese Stege sind aber teuer, bedingen Strömungsverluste und Schatten, d. h. nicht von der Luft bestrichene Flächenstücke auf der Scheibe. Auf diese Mängel ist beispielsweise in der deutschen Patentschrift 874562, S. 2, Zeile 6 bis 17, hingewiesen.According to the German patent specification 1010 395 a nozzle is known, the opening of which runs in the form of a quarter circle only partly also on the side of the feed channel and parallel to the flow direction, but on the other part is located transversely to the flow direction. A likewise present end piece does not taper, but is essentially a convex outwardly shaped (dome-shaped) body of revolution, the cross-section of which therefore does not decrease more than in the case of the invention, but less than linearly. An exactly linear decrease would be obtained with a conical shape of the channel, but the greater than linear decrease of the cross section according to the invention would only be obtained with a concave outwardly designed rotary body, which is not present in the known nozzle. The fan shape of the air jet aimed for and achieved by the invention can thus not be formed by the shape of the channel in the known arrangement, but should be achieved by additional webs inserted into the nozzle. However, these webs are expensive, cause flow losses and shadows, that is to say pieces of area on the pane that are not swept by the air. Reference is made to these deficiencies, for example, in German patent specification 874562, page 2, lines 6 to 17.

Nach Vorstehendem wird für die seitliche Anordnung des Düsenschlitzes an der Düse nicht allein, sondern nur in Kombination mit den übrigen Merkmalen des Hauptanspruchs Schutz begehrt.The above is for the lateral arrangement of the nozzle slot on the nozzle not alone, but only in combination with the other features of the Main claim Protection desired.

Umgekehrt ist am Schlitzanfang ein möglichst steiler Austrittswinkel anzustreben, um auch nach unten eine breite Fächerform des Strahles zu erhalten. Erfindungsgemäß ist deshalb durch Erweiterung des Zuführungskanals eine bis zum Schlitzanfang der Düse sich erstreckende Druckkammer (auch als Staukammer oder Beruhigungskammer zu bezeichnen) vorgesehen, durch welche die Luftgeschwindigkeit verringert und demzufolge der Ausströmwinkel vergrößert (steiler) wird und der Strahl somit eine ausgeprägte Fächerform erhält. Zweckmäßig endet die Druckkammer erst ein wenig (nach einer Länge a) hinter dem Anfang des Düsenschlitzes, bzw. das erfindungsgemäß im Querschnitt - insbesondere parabelförmig - abnehmende Endstück beginnt erst hinter dem Schlitzanfang. Durch diese Maßnahme wird die Geschwindigkeitsverringerung am Schlitzbeginn noch verstärkt, und die Vergrößerung des Ausblasewinkels tritt noch ausgeprägter in Erscheinung.Conversely, at the beginning of the slot, the exit angle is as steep as possible should be aimed at in order to obtain a broad fan shape of the beam downwards. According to the invention is therefore by expanding the feed channel one up to At the beginning of the slot of the nozzle, the pressure chamber extends (also as a storage chamber or calming chamber to designate) provided, through which the air speed is reduced and consequently the outflow angle is enlarged (steeper) and the jet becomes more pronounced Fan shape. The pressure chamber expediently ends a little (after a length a) behind the beginning of the nozzle slot, or according to the invention in cross section - especially parabolic - the decreasing end piece begins only after the beginning of the slot. By this measure, the speed reduction at the beginning of the slot is still amplified, and the enlargement of the discharge angle is even more pronounced.

Vorteilhaft wird auch die öffnungsbreite des Düsenschlitzes, wie an sich nach der deutschen Patentschrift 1010 395 bekannt, über die Länge des Austrittsbereichs - gegebenenfalls erst nach der noch in den Bereich der Druckkammer fallenden Länge a - verändert, und zwar bei seitlicher Anordnung der Düse an der Scheibe und Luftzuführung von unten, derart, däß die öffnungsbreite der Düse in Strömungsrichtung bzw. von unten nach oben abnimmt. Die Abnahme der öffnungsbreite kann beispielsweise linear, insbesondere in Trapezform, erfolgen. Dadurch tritt am unteren Rand der breiten Seite der Scheibe die größte Luftmenge aus, und man erhält unten eine besonders lange, sich bis zur Scheibenmitte erstreckende Kernströmung, weil die Strahlenergie bzw. die Strahlgeschwindigkeit durch die Reibung an der Grenzschicht - der Scheibe und an der umgebenden Raumluft wegen der Dicke des Strahles nicht so schnell aufgezehrt wird. Außerdem -fließt die unten austretende Luftmenge infolge der Temperaturunterschiede nach oben ab, wodurch die Scheibe nochmals in ihrer gesamten Breite bestrichen wird.The opening width of the nozzle slot is also advantageous, as on known from German patent specification 1010 395, about the length of the exit area - possibly only after the length still falling in the area of the pressure chamber a - changed, with the nozzle on the disc and air supply from below, in such a way that the opening width of the nozzle in the direction of flow or from decreases at the bottom upwards. The decrease in the opening width can be linear, for example, especially in a trapezoidal shape. This occurs at the bottom of the wide The side of the disc takes out the greatest amount of air, and you get a special one at the bottom long core flow extending to the center of the disk because of the beam energy or the jet speed due to the friction at the boundary layer - the disk and because of the thickness of the jet, it is not consumed so quickly by the surrounding air will. In addition, the amount of air exiting below flows due to the temperature differences upwards, whereby the disc is coated again in its entire width.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Beispiel veranschaulicht. Es zeigt F i g. 1 eine Windschutzscheibe mit seitlich angebrachter Düse gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine perspektivische Ansicht der Düse in vergrößertem Maßstab, F i g. 3 ein Kurvenbild einzelner Kenngrößen des Luftzuführungskanals und der Düse, aufgetragen über der Länge des Düsenschlitzes.The invention is illustrated in an example in the drawing. It shows F i g. 1 shows a windshield with a side-mounted nozzle according to FIG Invention, F i g. 2 is a perspective view of the nozzle on an enlarged scale; F i g. 3 shows a graph of individual parameters of the air supply duct and the nozzle, applied over the length of the nozzle slot.

An der Windschutzscheibe 1 eines Kraftfahrzeuges ist an der Seite in Richtung von unten nach oben eine aus den Teilen 2, 4, 5, 6 bestehende Düse für Heizluft oder Kaltluft angeordnet, die am Ende einen seitlichen Ausblaseschlitz 3 von der Länge l besitzt. Der unterste Teil, der Zuführungskanal 2, ist nach einer diffusorartigen Erweiterung 4 als Druckkammer 5 ausgebildet, die erst ein Stück (nach einer Länge a) hinter dem Anfang des Schlitzes 3 endet. Von dieser Stelle- an, bis zu der- die Druckkammer 5 einen gleichbleibenden Querschnitt F hat, nimmt in einem sich verjüngenden -.Endstück 6 der Querschnitt F über die Länge 1-a des Düsenschlitzes 3 nach einer quadratischen Parabelfunktion stetig bis auf einen Kleinstwert ab. Der einfachen Darstellung wegen ist in der Skizze die Höhe h des Kanals 2 bzw. der Druckkammer.5 konstant gehalten und nur seine Tiefe parabelförmig gestaltet, so daß sich an allen Stellen ein reckteckiger Querschnitt F ergibt. Selbstverständlich können auch jegliche andere Querschnittsformen, beispielsweise Kreisquerschnitte oder Ellipsenquerschnitte, gewählt werden. Die parabelförmige Querschnittsabnahme bewirkt, daß die Luftaustrittsgeschwindigkeit von Anfang bis zum Ende des Schlitzes 3 ansteigt und dementsprechend die Ausblaserichtung, der Ausblasewinkel ß, flacher wird, so daß der Luftstrahl fächerförmig auseinandergezogen wird und eine wesentlich größere Scheiben-Fläche als bei den bekannten Düsenformen bestreicht. Am Schlitzanfang dagegen bewirkt die durch die Druckkammer 5 erzwungene Verzögerung der Kanalgeschwindigkeit, daß der Austrittwinkel steiler wird und die Strömung damit eine betonte Fächerform zum unteren Scheibenrand hin erhält.On the windshield 1 of a motor vehicle is on the side in the direction from bottom to top a nozzle consisting of parts 2, 4, 5, 6 for Hot air or cold air is arranged, which has a lateral blow-out slot at the end 3 of length l. The lowest part, the feed channel 2, is after one diffuser-like extension 4 designed as a pressure chamber 5, which is only a piece (after a length a) behind the beginning of the slot 3 ends. From this point- up to which the pressure chamber 5 has a constant cross-section F takes in a tapering end piece 6, the cross section F over the length 1-a of the Nozzle slot 3 according to a quadratic parabolic function steadily down to a minimum value away. For the sake of simplicity, the height h of channel 2 or the pressure chamber. 5 kept constant and only designed its depth parabolic, so that there is a rectangular cross-section F at all points. Of course can also be any other cross-sectional shape, for example circular cross-sections or elliptical cross-sections. The parabolic decrease in cross section causes the air exit velocity from the beginning to the end of the slot 3 increases and accordingly the blow-out direction, the blow-out angle ß, flatter is so that the air jet is pulled apart in a fan shape and a substantial larger disc surface than with the known nozzle shapes. At the beginning of the slot on the other hand, the deceleration of the channel speed forced by the pressure chamber 5 causes that the exit angle becomes steeper and the flow thus a pronounced fan shape to the lower edge of the disc.

Um außerdem im unteren Bereich der Windschutzscheibe, wo der Strahl bis zur Scheibenmitte den weitesten Weg zurücklegen muß, auch einen möglichst breiten (dicken) Strahl und eine große Austrittsmenge zu erhalten, hat der Schlitz 3 die Form eines Trapezes (jeweilige Schlitzbreite s) mit der größten Breite am Schlitzanfang.To also at the bottom of the windshield where the beam must cover the furthest way to the middle of the pane, also as wide as possible To get a (thick) jet and a large amount of discharge, the slot 3 has the Shape of a trapezoid (respective slot width s) with the greatest width at the beginning of the slot.

Im Diagramm sind über der Schlitzlänge l bzw. x die mit der Schlitzlänge linear abfallende Schlitzbreite s und der von der Stelle ab nach einer quadratischen Parabelfunktion bis auf einen Kleinstwert abnehmende Querschnitt F des Luftzuführungskanals 2 aufgetragen. Kurve vk zeigt die durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Kanalquerschnitts F zunächst bis zur Stelle ein wenig fallende, dann aber anwachsende Geschwindigkeit im Kana12 und Kurve ß den nach anfänglicher Zunahme bis entsprechend dem Steigen der Kanalgeschwindigkeit und damit auch der Austrittsgeschwindigkeit abfallenden Austrittswinkel. Kurve gibt die Mengenverteilung des Strahls entlang der Schlitzlänge unter Berücksichtigung seiner Trapezform wieder. In the diagram, over the slot length l or x, the slot width s, which decreases linearly with the slot length, and that from the point onwards according to a quadratic parabolic function to Applied to a minimum value decreasing cross-section F of the air supply duct 2. Curve vk shows the channel cross-section F first up to the point due to the design according to the invention a little falling, but then increasing speed in the channel and curve after an initial increase up to The exit angle decreases according to the increase in the channel speed and thus also the exit speed. Curve shows the quantity distribution of the jet along the length of the slot, taking into account its trapezoidal shape.

Schutz wird lediglich für die Vereinigung der Merkmale des Hauptanspruches begehrt.Protection is given only for the union of the features of the main claim desired.

Claims

Claims: 1. Air nozzle for keeping panes clear and defrosting, in particular the windshield in motor vehicles, characterized in that the nozzle slot (3) is arranged on the side of the nozzle and the cross-section (F) of the nozzle in a tapered end piece (6) over the length of the outlet area the nozzle decreases more than linearly.

2. Air nozzle according to claim 1, characterized in that that the decrease in cross-section of the End piece (6) according to a parabolic function, in particular a quadratic parabolic function, decreases.

3. Air nozzle according to claim 1 and 2, characterized by a pressure chamber arranged in front of the end piece (6) (5).

4. Air nozzle according to claim 1 to 3, characterized in that the nozzle slot (3) already begins in the area of the pressure chamber (5) with a length (a).

5. Air nozzle according to claims 1 to 4, characterized in that the width of the opening also increases (s) of the nozzle slot (3), as known per se, over the length of the outlet area changes.

6. Air nozzle according to claim 1 to 5, characterized in that the opening width (s) of the nozzle slot (3) on the one falling in the area of the pressure chamber (5) Length (a) still remains unchanged.

7. Air nozzle according to claim 1 to 6, characterized in that that with the side arrangement of the nozzle on the disc (1) and with air supply from below, as is known per se, the opening width (s) of the nozzle slot (3) in the direction of flow or decreases from bottom to top. B. Air nozzle according to claim 1 to 7, characterized in that that the opening width (s) of the nozzle slot (3) is linear, in particular in a trapezoidal shape decreases. Documents considered: German Patent No. 874 562; German interpretative document No. 1010 395; U.S. Patent Nos. 2,258,922, 2,829 581