DE19508598A1 - Wärmetauscher für einen Scheibenwaschbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für einen Scheiben­ waschbehälter eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Wenn die Waschflüssigkeit einer Scheibenwaschanlage eines Kraft­ fahrzeugs eingefroren ist, ist sie funktionsunfähig. Je nach Witterungsverhältnissen ist der Autofahrer aber darauf angewie­ sen, sich durch Betätigung der Scheibenwaschanlage klare Sicht zu verschaffen, so daß ein dringendes Bedürfnis danach besteht, die eingefrorene Waschflüssigkeit durch geeignete Maßnahmen zu schmelzen. Wenn sich nur ein geringes Eisvolumen in dem Wasch­ flüssigkeitsbehälter befindet, könnte dadurch Abhilfe geschaffen werden, daß der Behälter mit heißem Wasser aufgefüllt wird, sofern dieses zur Verfügung steht. Ist der Behälter jedoch mit eingefrorener Waschflüssigkeit nahezu oder vollständig gefüllt, läßt sich auf diese Weise das Eis nicht auftauen.

Um auch in einem solchen Fall eingefrorenes Waschmedium wieder verflüssigen zu können, ist bereits vorgeschlagen worden, eine einem Tauchsieder ähnliche Edelstahlrohrwendelkonstruktion von oben über den Deckel in den Waschwasserbehälter einzubringen und von beheiztem Motorkühlwasser durchströmen zu lassen. Diese Lösung des Problems ist verhältnismäßig teuer und hat den Nach­ teil, daß im Innenraum der Edelstahlrohrwendelkonstruktion ein Eiskegel im Abstand zu den Rohrwendeln stehen bleibt, der keinen Kontakt mehr zu diesen hat. Da nach dem Absaugen des geschmolze­ nen Wassers zwischen dem verbleibenden Eiskegel und den Rohrwen­ deln Luft verbleibt, die ein recht guter Wärmeisolierer ist, dauert es sehr lange, bis der Eiskegel im Inneren der Edelstahl­ rohrwendelkonstruktion völlig geschmolzen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher für einen Scheibenwaschbehälter anzugeben, mit dem eingefrorenes Waschmedium wirkungsvoller geschmolzen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher hat einen etwa becherförmigen Behälter mit einer erwärmbaren seitlichen Umfangswand und einer ebenfalls erwärmbaren Bodenwand sowie Öffnungen zum Durchtritt des Waschwassers, die sich zweckmäßigerweise in der Bodenwand befinden, aber auch in der seitlichen Umfangswand vorgesehen sein können. Bevorzugt ist vorgesehen, daß außen auf der seitli­ chen Umfangswand eine Heizwendel, bevorzugt eine Doppelwendel ausgebildet ist, und daß sich Heizwendelabschnitte entlang der Bodenwand erstrecken, wobei die Heizwendel von einer Heizflüs­ sigkeit durchströmt werden kann. Hierzu wird zweckmäßigerweise erwärmtes Motorkühlwasser verwendet, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt ist, da auch ein anderes Heizmedium die Doppelwendel durchströmen kann.

Hierbei wird im Inneren des becherförmigen Behälters ein von dem Eis in dem restlichen Waschwasserbehälter getrennter Eisklotz freigeschmolzen, der beim Absaugen des geschmolzenen Wassers nach unten sinkt und in Kontakt mit der Bodenwand bleibt, so daß er stetig von unten abgeschmolzen wird. Dies geschieht sehr viel schneller und wirkungsvoller als bei der herkömmlichen tauchsie­ derähnlichen Rohrwendel, bei der der umschlossene Eisklotz am Boden mit dem Eis des übrigen Waschwasserbehälters verbunden bleibt.

Die seitliche Umfangswand hat bevorzugt eine glatte Innenseite mit außen angeordneter Doppelwendel. Grundsätzlich kann jedoch die seitliche Umfangswand lediglich durch die Doppelwendel - ohne eine die Doppelwendel tragende, geschlossene Wand - gebil­ det sein.

Der bevorzugt becherartige Behälter enthält in weiterer Ausge­ staltung der Erfindung eine Ablenkeinrichtung, die den in dem Behälter allmählich auftauenden und nach unten absinkenden Eiskörper in eine Schräglage versetzt, so daß der Eiskörper außerdem in Berührung mit der erwärmbaren seitlichen Umfangswand des becherartigen Behälters verbleibt. Hierdurch vollzieht sich das Auftauen des in dem becherartigen Behälter befindlichen Eis­ klotzes noch schneller.

Die Ablenkeinrichtung ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ein schräg verlaufender Boden des becherförmigen Behälters. Die schräge Bodenwand wird - wie oben erwähnt - durch eine oder mehrere Wendelabschnitte erwärmt. Der auf dem Boden aufruhende Eisklotz wird durch die schräg verlaufende Bodenwand in aller Regel in eine Schräglage gekippt, in der der Eisklotz nicht nur mit der Bodenwand, sondern zusätzlich auch mit der seitlichen Umfangswand in Kontakt steht, so daß der Schmelzvor­ gang an mehreren Stellen kontinuierlich fortschreitet.

Außerdem kann von der Bodenwand ein Wendelabschnitt im Inneren des becherartigen Behälters nach oben vorstehen, der den Ab­ schmelzvorgang weiter beschleunigen kann.

Die Erfindung ist nicht auf die beiden vorstehend beschriebenen Ablenkeinrichtungen beschränkt, sondern es kann beispielsweise im unteren Bereich der seitlichen Umfangswand eine (oder mehre­ re) schräg nach unten verlaufende Nase vorspringen, die bei­ spielsweise durch einen von Heizmedium durchströmten Wendel­ abschnitt gebildet sein kann und ebenfalls den herabsinkenden Eisklotz in stetigen Kontakt mit der Umfangswand zwängt.

Von der Bodenwand des becherartigen Behälters sollte außerdem zumindest eine Wendelschleife seitlich so vorstehen, daß sie sich in der Einbaulage des Wärmetauschers unter den Pumpen­ schacht erstreckt, so daß der Bereich unter dem Pumpenschacht aufgetaut wird, in dem sich der Ansaugstutzen der Pumpe bzw. der Pumpenschnabel befindet. Auf diese Weise wird ein Verbindungs­ kanal von dem becherartigen Behälter zum Pumpenschnabel aufge­ taut, durch den das aus den Wandöffnungen des becherartigen Behälters austretende, geschmolzene Wasser abgesaugt werden kann, um die Waschflüssigkeit auf die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs zu sprühen.

Die sich unter den Pumpenschacht erstreckende Wendelschleife verläuft zu dem becherartigen Behälter zurück und erstreckt sich bevorzugt durch dessen Wand ins Innere, um den aufrecht von der Bodenwand abstehenden, inneren Wendelabschnitt zu bilden.

Die von dem erwärmten Motorkühlwasser durchströmbare Wendel ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mit einem Thermostaten verbunden, der den Durchfluß durch die Wendel regelt. Der Ther­ mostat kann dabei auch gleichzeitig zur Befestigung des becher­ artigen Behälters in dem Scheibenwaschbehälter herangezogen werden, indem der Thermostat mit einer vorspringenden Nase ver­ sehen wird, die in die Wand des Scheibenwaschbehälters einra­ stet. Außerdem sind zweckmäßigerweise die Anschlußleitungen der Doppelwendel in Bohrungen des Deckels des Scheibenwaschbehälters gehalten, bevorzugt über Gummimuffen, die auftretende Schwingun­ gen dämpfen.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher besteht bevorzugt aus Kunst­ stoff. Die Kanäle in oder an der Wand des becherartigen Behäl­ ters, die nicht unbedingt die Form einer einfachen oder doppel­ ten Wendel haben müssen, werden vorzugsweise im Gasinnendruck-Ver­ fahren hergestellt, das dem Fachmann bekannt ist und daher hier nicht zu beschreiben ist. Der Kunststoffwärmetauscher ist auf diese Weise kostengünstig herzustellen. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, daß der Wärmetauscher aus Metall beste­ hen kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher läßt sich bei zunächst vollständig eingefrorener Waschflüssigkeit bereits nach wenigen Minuten aufgetautes Wasser abpumpen, das zum Reinigen der Wind­ schutzscheibe zur Verfügung steht. Außerdem wird in sehr kurzer Zeit ein Verbindungskanal von der Behältereinfüllöffnung bis zum Saugstutzen der Pumpe frei geschmolzen, wodurch es möglich wird, notfalls temperiertes Waschwasser nachzufüllen, das auf diese Weise zur Spritzwasserpumpe gelangt.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine weitgehend schematische Aufsicht auf einen Schei­ benwaschbehälter eines Kraftfahrzeugs mit darin an­ geordnetem Wärmetauscher;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 1 entlang der Linie A-A und

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch den Scheibenwaschbehälter mit einer weitgehend schematischen Seitenansicht des Wärmetauschers.

Die Fig. 1 und 3 zeigen einen Scheibenwaschbehälter 1 eines Kraftfahrzeugs, der über eine obere Öffnung 2, die mit einem nicht dargestellten Deckel verschließbar ist, mit Waschwasser befüllt wird. Der Scheibenwaschbehälter enthält zwei Pumpen­ schächte 3, 4, in denen nicht dargestellte Pumpenansaugstutzen bzw. Pumpenschnorchel angeordnet sind, mit denen Waschwasser angesaugt wird, um auf die vordere Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs und beispielsweise auf die Heckscheibe gesprüht zu werden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Pumpen­ schacht 3 der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs zugeordnet, für die stets Waschwasser zur Verfügung stehen soll, damit der Fahrer sich eine klare Sicht verschaffen kann.

Der einstückig aus Kunststoff hergestellte Wärmetauscher 5 enthält einen becherartigen Behälter, der etwa vertikal in dem Scheibenwaschbehälter 1 befestigt ist und sich bis in die Nähe der Einfüllöffnung 2 erstreckt. Der becherartige Behälter hat eine zylindrische Umfangswand 6 mit einer annähernd ovalen Grundrißform, wobei an der Außenseite der innen glatten Umfangs­ wand 6 eine Doppelwendel 7 einstückig angeformt ist, die von erwärmtem Motorkühlwasser durchströmt wird, um gefrorenes Wasch­ wasser aufzutauen. Die Fließrichtung des Heizmediums ist in Fig. 3 mit Pfeilen angezeigt.

Die Badenwand 8 des becherartigen Behälters hat im Querschnitt eine Bogenform und verläuft insgesamt schräg zur Horizontalen. Genauer gesagt verlaufen die Tangenten an die gewölbte Bodenform in den Bereichen, in denen ein Eisklotz auf dem Boden aufruht, schräg zur Horizontalen, so daß der Eisklotz seitlich (in Fig. 2 nach rechts) an seinem Bodenabschnitt abgelenkt wird und damit insgesamt in eine Schräglage kippt, in der der Eisklotz die Umfangswand 6 stellenweise berührt.

Wie die Fig. 1 bis 3 ferner zeigen, verläuft ein Wendelab­ schnitt 9 am Boden 8 des becherartigen Behälters über diesen hinaus unter den Pumpenschacht 3, wodurch ein Verbindungskanal zwischen dem becherartigen Behälter und dem Pumpenschacht 3 frei geschmolzen wird. Der Wendelabschnitt 9 verläuft - wie Fig. 1 zeigt - wieder zu dem becherartigen Behälter zurück und bildet eine Schleife 10 am Boden, um einen anliegenden Eisklotz wir­ kungsvoll abzuschmelzen.

Außerdem springt im Inneren des becherförmigen Behälters ein Wendelabschnitt 11 nach oben vor, der ebenfalls den Schmelzvor­ gang beschleunigt.

In der Bodenwand 8 befinden sich mehrere Durchbrüche 12 (Fig. 1), durch die geschmolzenes Waschwasser aus dem becherförmigen Behälter austreten und zum Bereich des Pumpenschachtes fließen kann, um von der dort befindlichen Pumpe abgesaugt zu werden. Das Absaugen des geschmolzenen Waschwassers hat zur Folge, daß der in dem becherförmigen Behälter verbliebene restliche Eis­ klotz - der von dem Eis in dem übrigen Scheibenwaschwasserbehäl­ ter getrennt und damit beweglich ist und inzwischen kürzer und schlanker geworden ist - auf die Bodenwand 9 absinkt, wo der Eisklotz stetig abgeschmolzen und außerdem durch die schräge Auflagerfläche aus der ursprünglich vertikalen Lage in eine gekippte Schräglage abgelenkt wird. Hierdurch bleibt der Eis­ klotz stets bereichsweise auch in Kontakt mit der Umfangswand 6, die durch das durch die Doppelwendel 7 strömende Heizmedium ganzflächig erwärmt ist, so daß der Eisklotz von mehreren Seiten aus schnell und vollständig geschmolzen wird.

Die am Boden 8 befindlichen Wendelabschnitte können auch - anders als in Fig. 2 dargestellt - an der Außenseite der Bodenwand anstatt an deren Innenwand angeformt sein.

Die Doppelwendel 7 ist mit einem Thermostaten 13 verbunden, der den Durchfluß des Heizmediums - bevorzugt erwärmtes Motorkühlwas­ ser - regelt. Der Thermostat 13 hat eine Nase 14, die in die Wand des Scheibenwaschbehälters einrastet, um den becherartigen Behälter in seiner vertikalen Lage zu befestigen. Die Befesti­ gung wird dadurch vervollständigt, daß die Anschlußleitungen 15, 16 der Doppelwendel 7, die auf nicht dargestellte Weise an den Motorkühlwasserkreislauf angeschlossen sind, in Durchgangsboh­ rungen des nicht dargestellten Deckels des Scheibenwaschbehäl­ ters befestigt sind. Der Wärmetauscher kann natürlich auch auf andere Weise in dem Scheibenwaschbehälter befestigt sein.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Bodenwand des becher­ förmigen Behälters in der Einbaulage nicht schräg, sondern horizontal verlaufen kann, so daß der kontinuierliche Schmelz­ vorgang hauptsächlich von der Bodenseite aus erfolgt. Eine Ablenkeinrichtung muß nicht unbedingt vorgesehen sein.

Der becherförmige Behälter erstreckt sich zweckmäßigerweise bis zur Einfüllhöhe des Waschwassers (oder etwas darüber hinaus), damit sich über dem becherförmigen Behälter keine durchgehende Eisschicht bilden kann, die ein Herabsinken des Eisklotzes in dem becherförmigen Behälter verhindern könnte.

Claims (12)

1. Wärmetauscher für einen Scheibenwaschbehälter eines Kraft­ fahrzeugs, wobei der Scheibenwaschbehälter wenigstens einen Pumpenschacht aufweist, in dem ein Pumpenschnorchel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (5) einen etwa becherförmigen Behälter mit einer erwärmbaren seitlichen Umfangswand (6), einer ebenfalls erwärmbaren Bodenwand (8) und Öffnungen (12) zum Austritt von Waschwasser aus dem becherförmigen Behälter aufweist, wobei ein von dem Eis in dem übrigen Scheibenwaschbehälter getrennter Eisklotz innerhalb des becherförmigen Behälters beweglich ist und beim Absaugen des geschmolzenen Wassers auf die Bodenwand absinken kann.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der becherförmige Behälter ferner eine Ablenkeinrichtung (8, 11) enthält, die den nach unten absinkenden Eiskörper in eine Schräglage versetzt.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand (8) des becherförmigen Behälters im Winkel zur Horizontalen verläuft.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem becherförmigen Behälter von der Bodenwand (8) wenigstens ein Wendelabschnitt (11) nach oben vorspringt.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Umfangswand (6) und die Badenwand (8) eine von einem Heizmedium durchströmbare Heiz­ wendel, vorzugsweise eine Doppelwendel (7) aufweisen.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelwendel (7) an der Außen­ seite der seitlichen Umfangswand (6) ausgebildet ist.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß von der Bodenwand (8) wenigstens eine Wendelschleife (9) seitlich vorspringt, die sich in der Einbaulage des Wärmetauschers unter den Pumpenschacht (3) er­ streckt.

8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelwendel (7) mit einem den Durchfluß regelnden Thermostaten (13) verbunden ist.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat (13) eine vorsprin­ gende Nase (14) aufweist, die in der Wand des Scheibenwasch­ behälters (1) einrastet.

10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitungen (15, 16) der Doppelwendel (7) in Bohrungen des Deckels des Scheibenwasch­ behälters (1) gehalten sind.

11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er einstückig aus Kunststoff herge­ stellt ist.

12. Scheibenwaschbehälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelwendel (7) im Gasinnen­ druck-Verfahren hergestellt ist.