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Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchflüssigkeit in
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Fahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen von
Brauchflüssigkeiten in Fahrzeugen, insbesondere Reinigungswasser in Kraftfahrzeugen,
mit einem beheizbaren Sammelbehälter, aus welchem die Brauchflüssigkeit mittels
Pumpeinrichtungen abziehbar ist.
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In Kraftfahrzeugen gibt es verschiedene Flüssigkeit 5-systeme, z.B.
die Kühlflüssigkeit, FlüssigkeitfUr die Scheibenwaschanlage, Bremsflüssigkeit und
Flüssigkeitssysteme für die Servo-Lenkung, Bremshilfe usw. Bei Lastkraftwagen oder
Omnibussen gibt es auch Flüssigkeitssysteme für Bad- und Toilettenräume. Mit dem
Begriff "Brauchflüssigkeit" sind die vorstehend erwähnten und weitere ähnliche Systeme
angesprochen. Zwecks Klarheit wird die Erfindung jedoch anhand eines konkreten Beispieles,
nämlich dem Reinigungswasser in Kraftfahrzeugen, beschrieben, insbesondere das auf
die Scheibe und ggf.
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die Scheinwerfer ausgespritzte Reinigungswasser. Es versteht sich
aber, daß die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist, sondern auch bei den eingangs
erwähnten weiteren Systemen für Brauchflüssigkeit anwendbar ist, sei es, daß es
sich
um geschlossene Kreisläufe oder auch um offene Systeme handelt.
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Bei den bekannten Scheibenwaschanlagen wird von einem separaten Sammelbehälter
kaltes Wasser, ggf. auch mit Reinigungsmittel versetzt, auf die zu reintende Scheibe
gespritzt.
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Es versteht sich, daß die Reinigung mit warmem Wasser besser durchgreift.
Dies liegt unter anderem daran, daß die meisten Schmutzstoffe, Insekten oder dergleichen,
insbesondere angetrocknete Flüssigkeiten, mit Staub vermischt, in heißem Wasser
besser löslich sind als in kaltem Wasser.
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Dies gilt auch für den Fall, daß man Reinigungsmittel zusetzt.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, das Reinigungswasser für die Scheibenwaschanlage
dadurch zu erwärmen, daß elektrische Heizeinrichtungen erwünschtenfalls das Wasser
im Sammelbehält er aufwärmen. Derartige Vorrichtungen zum Erwärmen von Reinigungswasser
haben sich aber nicht durchgesetzt, denn die Belastung der Batterie bzw. Lichtmaschine
ist so erheblich, daß der Aufwand in keinem vernünftigen Verhältnis zum Nutzen steht.
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Andererseits bestehen nach wie vor Schwierigkeiten im Winter, ein
Einfrieren der Scheibenwaschanlage, der Austrittsdüsen oder auch des ausgespritzten
Wassers auf der Windschutzscheibe
zu verhindern. Im Sommer bietet
nach wie vor die Blendung bei Dunkelheit durch verschmutzte Scheiben durch den Streueffekt
des auftreffenden Gegenlichtes eine erhebliche Verkehrsgefahr.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte
Vorrichtung, insbesondere zur Beheizung des Wassers einer Scheibenwaschanlage in
einem Kraftfahrzeug, derart zu verbessern, daß das Wasser bzw. die Brauchflüssigkeit
ohne Belastung der elektrischen Anlage in wirtschaftlicher Weise erwärmt werden
kann, wobei die Vorrichtung zum Erwärmen in ihrer Gesamtheit billig herstellbar
und ggf. sogar in vorhandene Fahrzeugsysteme einbaubar ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß für die
Erwärmung der Flüssigkeit als Wärmetauscher eine von dem Kühlwassersystems durchströmte
Heizeinrichtung vorgesehen ist. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die
meisten Fahrzeuge derzeit einen wassergekühlten Motor haben, der laufend Wärme erzeugt,
welche durch das Kühlwasser abgeführt werden muß. Damit die Verbrennungsmotoren
einen guten Wirkungsgrad haben (abgesehen von der Materialbeanspruchung), dürfen
sie sich nicht allzu sehr erwärmen. Während des Betriebes wird also von dem Verbrennungsmotor
in dem KrafUährzeug laufend Wärme erzeugt, die praktisch ein Abfallprodukt darstellt.
Im Sommer, bei nichteingeschalteter Heizung des
Fahrzeuges, wird
das im Motor erwärmte Kühlwasser in dem Kühlwassersystem des Fahrzeugs zu einem
Kühler gepumpt, in welchem die überschüssige Abfallwärme an die Umgebungsluft übertragen
wird.
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Es ist zwar schon bekannt, daß für die Beheizung des Fahrzeuges im
Winter ein Heizaggregat verstellbar von dem erwärmten Kühlwasse * urchströmt wird,
so daß ein Teil der Abfallwärme für die Beheizung des Fahrzeuges verwendbar ist.
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Man ist jedoch noch nicht auf den Gedanken gekommen, diese Abfallwärme
auch für die Beheizung von anderen Brauchflüssigkeiten zu verwenden. Hier setzt
die Erfindung an.
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Es ist durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen möglich die sozusagen
als Abfall auftretende Energie, die Abwärme des Motors, zu benutzen, um die Flüssigkeit
in dem Sammelbehälter mit einer Heizeinrichtung zu erwärmen, die von eben diesem
erwärmten Kühlwasser durchströmt ist.
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Es ist dabei zweckmäßig, wenn erfindungsgemäß die Heizeinrichtung
ein mit der Flüssigkeit des Sammelbehälters in Berührung stehendes Metallrohr ist.
Metalle leiten die Wärme bekanntlich am besten, und es ist daher möglich, durch
Wärmeaustausch, z.B. indirekten Wärmeaustausch bei Berührung der Flüssigkeit im
Sammelbehälter mit dem Metallrohr, die Wärme mit gutem Wirkungsgrad an die zu erwärmende
Flüssigkeit heranzuführen.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Metallrohr
in Gestalt eines Tauchsieders wendelförmig gebogen und in die Flüssigkeit des Sammelbehälters
eingetaucht ist. Es ist dabei von Vorteil, wenn man die Rohrwendel am Deckel des
Sammelbehälters befestigt und von oben beim Schließen des Behälters in die Flüssigkeit
eintaucht.
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Zweckmäßige Metalle für einen solchen Tauchsieder sind Kupfer, Bronze
usw.
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Bei einer anderen Ausführungsform weist die Heizeinrichtung Kammenibildende
Doppelwände oder Doppelböden des Sammelbehälters auf. Man kann sich vorstellen,
daß die Übertragung der Wärme von dem erwärmten Kühlwasser zu der Flüssigkeit in
dem Sammelbehälter auf jede zweckmäßige Art erfolgen kann, wobei die verschiedensten
Heizeinrichtungen Verwendung finden können. Man kann den Behälter nach dem Prinzip
einer Kochplatte aufbauen oder in der vorstehend beschriebenen Weise mit von der
erwärmten Kühlflüssigkeit durchströmten Kammern ummanteln, der Sammelbehälter kann
auch einen eingezogenen Boden oder entsprechend umgeformte Wände aufweisen.
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Diese Maßnahmen werden letztlich herstellungsbedingt und auf den jeweiligen
Fahrzeugtyp abgestellt sein.
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Bei weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind in der
Kühlwasserleitung in Strömungsrichtunihinter den Motor zwei Ableitungsstücke für
den Zu- und Abfluß eines
Bypas#römungsweges angeordnet. Durch diese
Maßnahmen wird das erwärmte Kühlwasser am Ort seiner in etwa höchsten Erwärmung
abgezogen, wobei es zwar besonders zweckmäßig ist, einen Bypassvorzusehen, andererseits
aber auch möglich sein kann, den gesamten Strömungsweg des Kühlwassers durch die
Heizeinrichtung gemäß der Erfindung zu führen. Im ersten Falle des Bypasses werden
zweckmäßigst T-Stücke oder Gabel stücke eingesetzt, während im Falle der Durchströmung
durch die Gesamtmenge des Kühlwassers ein Ansetzen von Krümmern genügt.
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Der Ort für die Ableitungsstücke liegt zweckmäßigst zwischen dem Motor
und dem Heizaggregat. Bei vielen, derzeit auf dem Markt befindlichen Kraftwagen
wird diese Leitung vom Motor zum Heizaggregat des Fahrzeuges teilweise mit Schläuchen
geführt. Es hat sich als vorteilhaft, zweckmäßig und leicht durchführbar erwiesen,
wenn man diese Schläuche durchschneidet und mit den erwähnten T-Stücken oder Gabelstücken
verbindet. Man entnimmt dem Kühlwassersystem also keine Flüssigkeit, so daß eine
Umrüstung des Kühlwassersystems nicht nötig ist.
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Bekanntlich wird die Temperatur jedes Kühlwassersystems durch einen
Thermostat gesteuert. Es ist damit möglich, eine Erwärmung des Motors bis zu einer
gewünschten Mindesttemperatur ohne besondere Kühlung der Kühlflüssigkeit zu erlauben.
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Es ist also für die Vorrichtung zum Erwärmen gemäß der Erfindung möglich,
unter Ausnutzung dieser in den gängigen Fahrzeugen
bereits verwendeten
Methode, die Wärme von dem Kühlsystem abzuziehen, ohne die Funktion des Kühlsystems
zu stören. Das Kühlwasser bleibt bei niedriger Temperatur, bis der Motor seine notwendige
Mindesttemperatur erreicht hat. Erst wenn das Kühlwasser entsprechend hohe Temperaturen
annimmt, erfolgt ein Wärmeübergang in der Heizeinrichtung gemäß der Erfindung, so
daß dann auch erst die tatsächlich angefallene Abfallwärme zur Beheizung der Brauchflüssigkeit
Verwendung findet.
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Auf sehr einfache und preiswerte Weise kann man bei Verwendung des
erfindungsgemäßen Prinzips das Brauchwasser in irgendwelchen Systemen, insbesondere
das Spritz-Reinigungswasser in Kraftfahrzeugen erwärmen, so daß ein Einfrieren der
Scheibenwaschanlage bei laufendem Motor, ein Einfrieren der Austrittsdüsen oder
des bereits auf die Windschutzscheibe gespritzten Reinigungswassers nicht mehr zu
befürchten ist.
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Durch die bessere Reinigung der Verschmutzungen auf der Windschutzscheibe
ist auch die Blendgefahr bei Dunkelheit erheblich vermindert.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der einzigen
Zeichnung.
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DB se zeigt schematisch in der rechten Hälfte das Kühlwassersystem
eines Kraftfahrzeuges und in der linken Hälfte die Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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In dem Verbrennungsmotor M des Kraftfahrzeuges, der von der Kühlflüssigkeit
durchströmt wird, tritt beim Betrieb eine Erwärmung auf, so daß erwärmte Kühlflüssigkeit
oben bei 1 in Richtung des Pfeiles 2 durch eine nicht dargestellte Umwälzkühlpumpe
abgeführt wird. Das Kühlwasser tritt zunächst in das Heizaggregat H ein, in welchem
regelbar die entstehende Abwärme dazu verwendet werden kann, die durchströmende
Luft, welche in das Fahrzeuginnere geleitet wird, zu erwärmen.
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Bei 3 verläßt die Kühlflüssigkeit in Richtung des Pfeiles 4 das Heizaggregat
H, um in den Kühler K einzutreten. Dort wird die in der Kühlflüssigkeit verbleibende
Restwärme an die Umgebungsluft abgeführt. Nach dieser Abkühlung verläßt das Kühlwasser
den Kühler K bei 5, um in Richtung des Pfeiles 6 fließend wieder in den Motor M
einzutreten. Dies ist in groben Zügen und schematisiert der Kühlwasserkreislauf
des Kraftfahrzeuges. In Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit hinter dem Motor M
ist an den Stellen 7 und 8 jeweils ein T-Stück 9 in bekannter Weise angeschlossen,
so daß sich eine Bypass-Leitung 10 ergibt, in welcher die sich im Motor M erwärmte
Kühlflüssigkeit in Richtung des Pfeiles 11 strömt.
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In dem Sammelbehälter 12 der Scheibenwaschanlage befindet sich die
mit einem Reinigungsmittel versehene Flüssigkeit 13. Der Sammelbehälter 12 ist durch
einen Deckel 14 verschlossen, durch welchen die Zu- und Abfließleitung eines in
Gestalt eines Tauchsieders wendelförmig gebogenen Kupferrohres 15 hindurchgehen.
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Zweckmäßigst sind diese Rohrleitungen an den Stellen 16 am Deckel
14 befestigt. Es ist ersichtlich, daß die in Richtung des Pfeiles 11 durch die Bypassleitung
10 geführte erwärmte Kühlflüssigkeit je nach der Temperaturdifferenz ihre Wärme
mehr oder weniger schnell an die Flüssigkeit 13 im Sammelbehälter 12 abführt.
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In bekannter Weise wird mittels einer Pumpe P bei Betätigung von der
Stelle 17 Flüssigkeit 13 in Richtung des Pfeiles 18 aus dem Sammelbehälter 12 abgezogen
und in die Spritzdüsen 19 der Scheibenwaschanlage gedrückt, wo das Wasser auf die
schematisch dargestellte Windschutzscheibe 20 auftrifft.