Düsenanordnung für eine Waschanlage für Fahrzeugscheiben sowie Waschanlage mit einer solchen Düsenanordnung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Düsenanordnung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Waschanlage für Fahrzeugscheiben mit einer solchen Düsenanordnung.
Fahrzeugscheiben im Sinne der Erfindung sind insbesondere Sichtscheiben bei Fahrzeugen, wie Fahrzeugfrontscheiben, aber auch Abdeckscheiben von Fahrzeugleuchten. Ein "divergierender Flüssigkeitsstrahl" ist im Sinne der Erfindung ein Spritz- oder Reinigungsflüssigkeitsstrahl, dessen Querschnitt sich zumindest in einer Querschnittsachse mit zunehmendem Abstand von der Düse oder Düsenöffnung vergrößert. Ein divergierender Stahl im Sinne der Erfindung ist somit u.a. auch ein sich kegel- oder kegelstumpfförmig verbreiternder Flüssigkeitsstrahl. Ein "fokussierter Flüssigkeitsstrahl" oder "punkförmiger Flüssigkeitsstrahl" ist im Sinne der Erfindung ein Spritz- oder Reinigungsflüssigkeitsstrahl mit gleichbleibendem oder im wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt. Unter "Reinigungs- oder Waschflüssigkeit" ist im Sinne der Erfindung insbesondere Wasser, vorzugsweise mit waschaktiven Zusätzen und/oder Frostschutzmittel zu verstehen.
Bekannt ist eine Waschanlage für Fahrzeugscheiben und dabei speziell für Abdeckscheiben von Kraftfahrzeugleuchten (DE 23 66 208 Bl), die u.a. eine Düse mit einer Wirbelkammer aufweist, in die tangential ein erster Flüssigkeitskanal und
axial ein zweiter Flüssigkeitskanal münden und die dem zweiten Flüssigkeitskanal gegenüberliegend eine Düsenöffnung bildet. Durch wahlweises Zuführen einer Reinigungsflüssigkeit über den einen oder den anderen Flüssigkeitskanal wird damit an der Düsenöffnung ein divergierender oder ein fokussierter Flüssigkeitsstrahl erzeugt. Über einen Fluidikoszillator wird die von einer Förder- bzw. Waschpumpe gelieferte Reinigungsflüssigkeit ständig dem einen oder anderen Flüssigkeitskanal zugeführt.
Bekannt ist weiterhin eine Waschanlage für Fahrzeugscheiben, bei der der Druck der Wasch- oder Förderpumpe in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gesteuert wird (DE 199 02 900 AI) , um dadurch eine Kompensation der durch den Fahrtwind verursachten Ablenkung eines fokussierten Strahles zu erreichen.
Bekannt ist weiterhin eine kombinierte Punkt- und Breitstrahldüse (DE 25 03 496 AI) , die an einem gemeinsamen Düsenkörper eine einen breiten, d.h. divergierenden Flüssigkeitsstrahl erzeugende Düsenöffnung sowie zwei jeweils einen fokussierten oder im wesentlichen fokussierten Flüssigkeitsstrahl erzeugende Düsenöffnungen aufweist.
Bekannt ist ferner eine Wisch- und Waschanlage für Scheiben an Kraftfahrzeugen mit mehreren Waschdüsen (DE 41 16 099 AI) , die in Abhängigkeit von der Stellung eines Scheibenwischers betätigt werden. Hierbei ist speziell auch bekannt, als Förder- oder Waschpumpe eine in der Drehrichtung umschaltbare Pumpe zu verwenden, die dann in einer ersten Drehrichtung über einen ersten Pumpenausgang eine erste Waschdüse und in einer zweiten Drehrichtung über einen zweiten Pumpenausgang eine zweite Düse mit der Reinigungs- oder Waschflüssigkeit versorgt.
Bekannt ist schließlich auch (DE 87 04 753 Ul), bei Waschanlagen für Fahrzeugscheiben in der Verbindung zwischen der Förder- oder Waschpumpe und den Düsen ein Rückschlagventil vorzusehen, um ein Zurückfließen der Reinigungsflüssigkeit aus den Düsen und aus der Leitungsverbindung zwischen diesen Düsen und der Förderpumpe zu vermeiden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Düsenanordnung aufzuzeigen, die mit einfachen Mitteln ein gesteuertes Ausbringen der Reinigungsflüssigkeit auf großer Fläche durch einen divergierenden Flüssigkeitsstrahl, beispielsweise bei stehendem oder langsam fahrendem Fahrzeug oder aber ein Ausbringen der Reinigungsflüssigkeit als fokussierter Flüssigkeitsstrahl unter hohem Druck beispielsweise bei schnellerer Fahrt ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Düse entsprechend dem Patentanspruch 1 und eine Waschanlage entsprechend dem Patentanspruch 12 ausgebildet.
Bei der Erfindung erfolgt das gesteuerte Umschalten zwischen dem divergierenden Flüssigkeitsstrahl und dem fokussierten Flüssigkeitsstrahl allein durch Änderung des Druckes der Förder- bzw. Waschpumpe. Die hierbei benötigten Ventilelemente können besonders einfach und damit auch betriebssicher ausgebildet werden, wobei diese Ventilelemente zugleich auch die vorteilhafte Rückschlagventilfunktion aufweisen. Die zur Steuerung verwendeten Ventilelemente sind vorzugsweise jeweils von einem einzigen Ventil gebildet, können aber auch mehrere, beispielsweise in Serie angeordnete Ventile sein und sind vorzugsweise in dem Düsenkörper der jeweiligen Düse angeordnet, so daß diese als voll funktionsfähige Einheit in
ein Neufahrzeug eingebaut bzw. im Bedarfsfalle ausgetauscht werden kann.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in vereinfachter Funktionsdarstellung und im Schnitt eine Düse einer Reinigungs- oder Waschanlage zum Reinigen von Fahrzeugscheiben, zusammen mit einer schematisch angedeutete Fahrzeugfrontscheibe ;
Fig. 2 einen Schnitt durch die Düse bzw. deren
Wirbelkammer entsprechend der Linie I - I der Figur 1 ;
Fig. 3 - 5 jeweils in schematischer Funktionsdarstellung verschiedene Zustände der beiden, im Düsenkörper integrierten Ventile;
Fig. 6 in vereinfachter schematischer Darstellung eine weitere mögliche Ausführungsform der Reinigungsoder Waschpumpe zum Zuführen der Reinigungsflüssigkeit unter Druck.
In den Figuren ist mit 1 allgemein eine Düse bezeichnet, die entweder allein oder zusammen mit wenigstens einer weiteren Düse gleicher oder ähnlicher Ausbildung Bestandteil einer in der Figur 1 allgemein mit 2 bezeichneten Waschanlage für eine Frontscheibe 3 eines ansonsten nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Straßenfahrzeugs (z.B. PKW), ist.
Die in geeigneter Position in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vor der Frontscheibe 3 angeordnete Düse 1 besteht im wesentlichen aus einem aus einem geeigneten Material, beispielsweise aus Kunststoff hergestellten Düsenkörper 4,
in welchem u.a. eine Wirbelkammer 5 ausgebildet ist. Diese Wirbelkammer 5 bzw. deren Innenraum 6 sind bei der dargestellten Ausführungsform kreiszylinderförmig ausgebildet, und zwar derart, daß die Mittelachse der Wirbelkammer 5 achsgleich mit einer Düsenachse AD liegt. Der Innenraum 6 ist somit durch eine die Achse AD konzentrisch umschließende kreiszylinderförmige Umfangswand 7 und zwei Stirnwände 8 und 9 begrenzt, welch letztere bei der dargestellten Ausführungsform plan oder im wesentlichen plan ausgebildet sind und jeweils in Ebenen senkrecht zur Achse AD liegen.
Im Düsenkörper 4 sind weiterhin zwei Flüssigkeitskanäle 10 und 11 für die Reinigungsflüssigkeit ausgebildet. Beide Kanäle münden mit einem Ende in einen gemeinsamen Anschluß 12, der an der Unterseite des Düsenkörpers zum Zuführen der Reinigungsflüssigkeit unter Druck vorgesehen ist.
Der eine Kanal 10 mündet mit seinem anderen Ende bei 13 axial in den Innenraum 6 der Wirbelkammer 5, und zwar derart, daß die Mündung 13 mit ihrer Achse achsgleich mit der Achse AD angeordnet ist und der Kanal 10 zumindest auf einer Teillänge, die in Strömungsrichtung der Reinigungsflüssigkeit vor der Mündung 13 liegt, ebenfalls achsgleich mit der Achse AD verläuft, so daß die Strömungsrichtung der aus der Mündung 13 austretenden Reinigungsflüssigkeit in Richtung der Achse AD oder im wesentlichen in dieser Achsrichtung verläuft.
Der andere Kanal 11 mündet im Bereich der Umfangswand 7 und bezogen auf den Verlauf dieser Umfangswand tangential in den Innenraum 6 (Mündung 14) .
Der Mündung 13 gegenüberliegend ist im Düsenkörper 4 eine Düsenöffnung 15 ausgebildet, die an der der Frontscheibe 3
zugewandten Vorderseite 16 des Düsenkörpers 4 hin offen ist und sich ausgehend von der Wirbelkammer 5 zu dieser Vorderseite 16 hin trichterartig erweitert. Die Düsenöffnung 15 liegt mit ihrer Achse achsgleich mit der Achse AD und ist bei der dargestellten Ausführungsform rotationssymmetrisch um die Achse AD ausgeführt. Auch andere Formen sind für die Düsenöffnung 15 denkbar, allerdings in der Weise, daß sich der Querschnitt dieser Öffnung zumindest in einer Querschnittsachse zur Vorderseite 16 hin vergrößert. Die Düsenöffnung 15 mündet an der Stirnwand 9 in den Innenraum 6, und zwar der Mündung 13 unmittelbar gegenüberliegend.
In jedem Flüssigkeitskanal 10 bzw. 11 ist ein Ventil vorgesehen, und zwar im Flüssigkeitskanal 10 das Ventil 17 und im Flüssigkeitskanal 11 das Ventil 18. Die Funktion der Ventile 17 und 18 wird nachstehend im Zusammenhang mit den Figuren 3 - 5 noch näher beschrieben.
Der Anschluß 12 ist über eine einige Flüssigkeitsverbindung 19, die zumindest teilweise von einem Schlauchstück gebildet ist, mit dem Ausgang 20 einer Pumpe 21 verbunden, die im eingeschalteten bzw. aktivierten Zustand die Reinigungsflüssigkeit aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter ansaugt und an ihrem Ausgang 20 unter Druck zur Verfügung stellt. Die elektrisch betriebene Pumpe 21 ist dabei so ausgebildet, daß sie wenigstens drei Zustände aufweisen kann, nämlich
- einen ausgeschalteten Zustand, in welchem am Ausgang 20 kein Pumpendruck ansteht,
- einen ersten aktivierten Zustand, an dem am Ausgang 20 die Reinigungsflüssigkeit mit einem ersten, niedrigeren Druck Pl, beispielsweise mit einem Druck im Bereich zwischen etwa 0,1 bis 1,5 bar ansteht und mit einer vorgegebenen Menge über die Verbindung 19 u.a. an die Düse 1 der Waschanlage 2 geliefert wird, sowie
- einen dritten Zustand, in dem die Reinigungsflussigkeit mit einem höheren Druck P2, d.h. beispielsweise mit einem Druck großer als 1,5 bar mit einer vorgegebenen Menge u.a. an die Düse 1 der Waschanlage 2 gefordert wird.
Die Ventile 17 und 18 haben Ruckschlagventilfunktion und sind in den Figuren 3 - 5 jeweils mit einem kugelförmigen Ventilkorper und zugehöriger Feder dargestellt, und zwar das Ventil 17 mit dem Ventilkorper 22 und der zugehörigen Feder 23 und das Ventil 18 mit dem Ventilkorper 24 und der zugehörigen Feder 25. Im geschlossenen Zustand liegen die Ventilkorper 22 und 24 beider Ventile jeweils gegen einen eingangsseitigen Ventilsitz 25 an. Die beiden Ventile 17 und 18 sind weiterhin so ausgebildet, daß sie bei fehlendem Pumpendruck bzw. bei einem Druck der Reinigungsflussigkeit unter einem vorgegebenen Schwellwert, beispielsweise bei einem Druck kleiner als 0,1 bar die Kanäle 10 und 11 jeweils sperren und hierdurch einen Ruckfluß der
Reinigungsflussigkeit aus der Düse 1 über die Verbindung 19 in Richtung der Pumpe 21 verhindern, womit auch sichergestellt ist, daß beim Aktivieren der Pumpe 21 die Reinigungsflüssigkeit ohne Zeitverzogerung oder im wesentlichen ohne Zeitverzogerung aus der Dusenoffnung 15 austritt .
Wird die Pumpe 21 in ihrem zweiten Zustand betrieben, d.h. liegt die Reinigungsflussigkeit mit dem kleineren Druck Pl an, so offnen entsprechend der Figur 4 beide Ventile 17 und 18 bzw. deren Ventilkorper 22 bzw. 24. Die Verteilung der Menge der Reinigungsflussigkeit auf die beiden Kanäle 10 und 11 richtet sich dann nach dem tatsachlichen Stromungsguerschnitt insbesondere dieser Kanäle und der zugehörigen Ventile 17 und 18. Die Ausbildung ist bei der dargestellten Ausfuhrungsform beispielsweise so getroffen, daß sich in diesem zweiten Zustand der Pumpe 21 bzw. der
Waschanlage 2 eine gleichmäßige Verteilung der Reinigungsflüssigkeit auf beide Kanäle 17 und 18 ergibt, mit der Folge, daß ein aus der Düsenöffnung 15 austretender Gesamtstrahl der Reinigungsflüssigkeit erreicht wird, der (Gesamtstrahl) sich aus einem fokussierten oder im wesentlichen punktförmigen Flüssigkeitsstrahl 27 und einem kegelförmige divergierenden Flüssigkeitsstrahl 28 zusammensetzt, um so die Reinigungsflüssigkeit möglichst großflächig auf die Frontscheibe 3 aufzubringen.
Der Flüssigkeitsstrahl 27 ergibt sich dadurch, daß Reinigungsflüssigkeit, die über den Kanal 10 und dessen Mündung 13 in den Innenraum 6 eintritt, direkt und im wesentlichen ohne Verwirbelung an der der Mündung 13 gegenüberliegenden Mündung der Düsenöffnung 15 wieder austritt. Der Flüssigkeitsstrahl 28 ergibt sich dadurch, daß Reinigungsflüssigkeit, die über den Kanal 11 und dessen tangentiale Mündung 14 in den Innenraum 6 der Wirbelkammer 5 eintritt, dort um die Achse AD einen Wirbel bildet und erst verwirbelt als kegelmantelförmiger, d.h. divergierender Flüssigkeitsstrahl 28 an der Düsenöffnung 15 austritt..
Dieser zweite Zustand der Pumpe 21 bzw. der hierbei erzeugt im wesentlichen konische Gesamtstrahl ist insbesondere für ein optimales Reinigen der Fahrzeugscheibe bei stehendem Fahrzeug oder bei niedriger Fahrgeschwindigkeit geeignet.
Im dritten Zustand der Pumpe 21 steht die Reinigungsflüssigkeit mit dem hohen Druck P2 an, mit der Folge, daß das Ventil 18 sperrt bzw. dessen Ventilkörper 24 gegen einen ausgangsseitigen Ventilsitz 29 anliegt, während das Ventil 17 weiterhin geöffnet ist (Figur 5) . Die gesamte, der Düse 1 zugeführte Reinigungsflüssigkeit gelangt dann unter dem hohen Druck über den Flüssigkeitskanal 10 sowie durch den Innenraum 6 ohne Verwirbelung direkt an die
Dusenoffnung 15, wo diese Reinigungsflussigkeit als noch starker fokussierter Flussigkeitsstrahl 27 auf die Frontscheibe 3 auftrifft. Dieser stark fokussierte Punktstrahl 27 hat u.a. den Vorteil, daß er auch bei einer höheren Fahrgeschwindigkeit vom Fahrtwind nicht oder nur wenig beeinflußt wird, so daß ein Reinigen der Frontscheibe 3 selbst bei hoher Fahrgeschwindigkeit möglich ist.
Bei der in der Figur 1 dargestellten Ausfuhrungsform ist die Pumpe 21 eine in ihrer Drehrichtung umkehrbare Pumpe mit gerade ausgebildeten Impeller-Flugeln 21' und mit dezentral angeordnetem Pumpenausgang 20. Je nach Drehrichtung des Impellers liefert die Pumpe 21 die Waschflussigkeit mit dem kleineren Druck Pl oder mit dem größeren Druck P2 an den Anschluß 12 der Düse 1.
Anstelle einer solchen drehrichtungsumkehrbaren Pumpe 21 konnte auch eine solche nur mit einer Drehrichtung arbeitende Monopumpe eingesetzt werden, deren Drehzahl derart gesteuert oder geregelt werden kann, daß die unterschiedlichen Drucke Pl und P2 erreicht werden.
Die Figur 6 zeigt als weitere Ausfuhrungsform eine Pumpe 21a, die als sogenannte Bi-Pumpe mit zwei Ausgangen 20a' und 20a' ' ausgebildet ist und die anstelle der Pumpe 21 in der Waschanlage 2 verwendet werden kann. Die beiden Ausgange 20a' und 20a' ' sind über einen gemeinsamen Anschluß 30 an die Verbindung 19 angeschlossen, so daß wiederum nur eine einzige Verbindung oder Rohr- bzw. Schlauchleitung von der Pumpe 21a an die Düse 1 oder an die mehrere derartige Düsen aufweisende Dusenanordnung der Waschanlage 2 notwendig ist. Die Pumpe 21a hat schaufelartige, d. h. geschwungene, Impeller-Flügel 21a' und kann in zwei Drehrichtungen betrieben werden. Deshalb liefert sie bei einem Betrieb in der einen Drehrichtung beispielsweise über den Ausgang 20a'
die Reinigungsflüssigkeit mit dem niedrigeren Druck Pl und bei einem Betrieb in umgekehrter Drehrichtung über den Ausgang 20a' ' die Reinigungsflüssigkeit mit dem höheren Druck P2, und zwar jeweils an dem Pumpenanschluß 30.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, daß die Ventile 17 und 18 jeweils als Rückschlagventile mit einem kugelförmigen Ventilkörper ausgebildet sind. Selbstverständlich sind auch andere Ventile mit gleicher Funktion verwendbar. Weiterhin können auch die Funktionen des Ventils 18 (Rückschlagventilfunktion und Sperrventilfunktion bei höheren Drücken) durch zwei in Serie angeordnete Ventile oder Ventilelemente realisiert sein. Schließlich ist es auch möglich, die Ventile 17 und 18 außerhalb des Düsenkörpers 4 vorzusehen, und zwar dann beispielsweise gemeinsam für mehrere, jeweils eine Wirbelkammer 5 aufweisende Düsen der Waschanlage.
Bezugszeichenliste
1 Düse
2 Waschanlage
3 FahrzeugfrontScheibe
4 Düsenkörper
5 Wirbelkammer
6 Wirbelkammerinnenraum
7 Umfangswandung
8, 9 Stirnwand
10, 11 Flüssigkeitskanal für Reinigungsflüssigkeit
12 Anschluß
13, 14 Mündung
15 Düsenöffnung
16 Düsenkörpervorderseite
17, 18 Ventil
19 FlüssigkeitsVerbindung
20, 20a' , 20a' ' Pumpenausgang
21, 21a Reinigungs- oder Waschpumpe
21' , 21a' Impeller-Flügel
22 Ventilkörper
23 Ventilfeder
24 Ventilkörper
25 Ventilfeder
26 Ventilsitz
27, 28 aus Düsenöffnung 15 austretender Flüssigkeitsstrahl
29 Ventilsitz
30 Pumpenanschluß
AD Düsenachse