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Lüftung geschlossener Aufenthaltsräume von Fahrzeugen Die Erfindung
bezieht sich auf die Lüftung geschlossener Aufenthaltsräume von Fahrzeugen, insbesondere
solchen, die durch Verbrennungsmotoren angetrieben werden.
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Die Erfindung bezweckt, die Lüftung dieser Räume hygienisch einwandfrei
und wirtschaftlich sparsam zu gestalten. Hierzu gehört neben der selbstverständlichen
Sicherung gegen Staub und Giftgase des eigenen Fahrzeugs die Regelung des Luftdurchsatzes
unabhängig vom Fahrtwind. Dabei muß die Möglichkeit offen bleiben, je nach
Bedarf Einrichtungen vorzusehen, um die Räume zu heizen, zu kühlen oder die Frischluft
aufzubereiten, d. h. zu heizen, zu kühlen, zu entfeuchten und von Verunreinigungen
fremder Herkunft zu befreien. Die meisten der heute im Gebrauch befindlichen Kraftfahrzeuge
werden mit staub- oder giftgashaltiger Luft belüftet. Diese Tatsache ist darauf
zurückzuführen, daß den durch den Fahrtwind hervorgerufenen dynamischen Über- und
Unterdrücken an der Fahrzeugoberfläche nicht genügend Beachtung geschenkt wurde.
Insbesondere bei Straßenfahrzeugen stehen in der Regel die Aufenthaltsräume mit
Zonen dynamischen Unterdrucks, z. B. durch undichte Türen und Seitenfenster in Verbindung;
die Staub- und Giftgasquellen dagegen liegen am Bug oder Heck in Zonen höheren Drucks.
Das dadurch gegebene Druckgefälle ist die Ursache der üblichen Vergiftung der Atemluft.
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Es ist bekannt, einen leichten Überdruck im Fahrzeuginnern zu bewirken,
um besagtes Druckgefälle
und damit die Ursache für die Vergiftung
der Atemluft zu beseitigen. Zur Erzeugung des Schutzüberdrucks ist in erster Linie
der Staudruck q herangezogen worden, der sich in gleicher Potenz wie das
schädliche Druckgefälle mit dem Fahrtwind w ändert, q = p /2
w 2. Im Hinblick auf Druckverluste wurde der durch Stau des Fahrtwindes gewonnene
Überdruck durch ein Gebläse verstärkt. Diese bekannten Einrichtungen sind zwar notwendig,
aber noch nicht hinreichend zur Erfüllung der eingangs aufgestellten Forderungen.
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Bei allen bisher bekannten Anordnungen findet man die Abluftmündung
in Unterdruckzonen des Fahr4-zeugs. Hierzu rechnen auch die Bauarten, bei denen
die Abluft durch die Undichtheiten von Türen und Fenstern entweicht. In den Zonen
des größten Fahrzeugquerschnittes können dynamische Unte*rdrücke vorkommen, die
den Betrag yon - q überschreiten. Der Innendruck im Aufenthaltsraum
liegt nun je nach den Ein- und Austrittswiderständen zwischen dem Zuluftdruck
und dem Abluftdruck, also beispielsweise zwischen + q und - q, wenn
der Abluftdruck mit - q
angenommen wird. Sind die Ein- und Austrittswiderstände
gleich groß, so ist der Überdruck im Fahrzeuginnem gleich Null. Drosselt man, wie
allgemein üblich, die Zuluft, so stellt sich trotz Staudruckbelüftung ein Unterdruck
im Fahrzeuginneren ein; der erstrebte Schutz gegen Staub und Giftgas wird so nicht
erreicht.
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Die bekannten Anordnungen versagen aber nicht nur bezüglich der Gasschutzwirkung,
sondern vor allem bezüglich des Luftdurchsatzes. Dies wird am besten durch ein Zahlenbeispiel
erläutert. Ist der Zuhiftdruck + q oder bei Vorhandensein eines Gebläselüfters
+ q + g, d. h. Staudruck plus Gebläsedruck, und der Abluftdruck
- g, so wird der Luftdurchsatz bewirkt durch ein Druckgefälle ?,
g + g. Bei stillstehendem Fahrzeug ist 2 q = Null; für
die Lüftung steht also nur der Gebläsedruck g zur Verfügung, beispielsweise
15 mm WS, wovon io mm für die Auf-'
bereitung der Zuluft, d. h. Regenfang,
Filterung, Heizung usw. verbraucht sein mögen, so daß für die Luftförderung gL #
5 mm nutzbar übrigbleiben würden. Bei iop km/h Fahrt und 2o km/h Gegenwind
ist 2 q = rund 140 mm WS, der Förderdruck also 2
q + gL # 145 mm WS. Der Luftdurchsatz würde sich also im zweiten Fall
im Verhältnis
ändern. Würde also die Gebläselüftung allein bereits ausreichend sein, sch würde
sich bei hoher Fahrt ein unerträglicher Zugwind einstellen. Eine Änderung des Luftdurchsatzes
in dem geschilderten Ausmaß würde ferner eine wirksame Aufbereitung der Frischluft
unmöglich machen, da es wirtschaftlich nicht tragbar ist, Filter und Heizkörper
über fünfmal größer auszulegen, als wirklich erforderlich. Bei Betrieb einer Heizung
würde sich zudem die Raumlufttemperatur mit dem Durchsatz, d. h. mit der
Fahrgeschwindigkeit ändern.
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Bei Anlagen der beschriebenen Art könnte eine Regelung auf konstanten
Luftdurchsatz an sich durch DrosselungderAbluftbewirktwerden. ZuiederFahrgeschwindigkeit
würde dann eine andere Drossel--stellung gehören, die von Hand oder durch einen
selbsttätigen Regler einzustellen wäre. Die Handverstellung würde eine unerwünschte
Belästigung des Fahrers bedeuten, der Einbau eines Reglers dagegen einen unerwünschten
Konstruktions- und Kostenaufwand.
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Nach der Erfindung werden alle diese Unzuträglichkeiten grundsätzlich
dadurch beseitigt, daß die Abluftmündung in möglichst gleicher Weise dem vollen
Staudruck des Fahrtwindes ausgesetzt wird, wie die Zuhiftmündung. Voraussetzung
ist dabei, daß die Undichtheiten der Fahrzeugräume mit Bezug auf den Luftdurchsatz
relativ klein sind. Durch diese Maßnahme wird jeder Einfluß des Staudruckes
auf den Luftdurchsatz ausgeschaltet. Der Luftdurchsatz wird unabhängig von der Fahr-
und Windgeschwindigkeit lediglich bestimmt durch den nutzbaren Gebläseüberdruck
gL und den einstellbaren Drosselquerschnitt im Abstrom.
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In Fortsetzung -obigen Zahlenbeispiels mögen für einen viersitzigen
Personenwagen ioo kg/h Luft durchgesetzt werden: Der Gebläseüberdruck
g betrage 15 mm WS, wovon io mm für Heizung, Filterung usw. der Frischluft
verbraucht werden. Für die Luftförderung durch den Aufenthaltsraum stehen dann noch
gl, = 5 mm WS an der Austrittsdrossel zur Verfügung. Die erforderliche
Antriebsleitung des Lüfters beträgt mit obigen Zahlen 5 bis io Watt, kann
also ohne weiteres von der Wagenbatterie gedeckt werden. Dieser Antrieb hat zwei
große Vorteile gegenüber den bisher bekannten Antrieben vom Triebwerk oder Fahrwerk
aus, erstens Lüftung auch bei stillstehendem Fahrzeug, zweitens konstante Drehzahl,
d. h. konstanten Gebläseüberdruck und damit konstanten Luftdurchsatz, dessen
Größe nun eindeutig durch die Handverstellung der Austrittsdrossel gegeben ist.
Mit der Konstanz des Luftdurchsatzes ist eine wichtige physiologische Forderung
erfüllt und die technische Grundlage für die Filterung, Kühlung und Heizung und
Temperaturhaltung der Frischluft gegeben.
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Der Überdruck im Aufenthaltsraum ist nach der Erfindung stets +
9 + gL, d. h. bei jedem Fahrzustand um den restlichen Gebläseüberdruck-
gl, größer als der Stauüberdruck, in allen Fällen also als Schutz gegen Staub und
Giftgas ausrei#Iiend.
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Der Staudruck q ist streng genommen auf den resultierenden
Fahrtwind bezogen, der nur bei Luftfahrzeugen mit dem Eigengeschwindigkeitsvektor
des Fahrzeugs übereinstimmt, bei Bodenfahrzeugen dagegen sieh als Resultierende
ergibt aus dem Windvektor und dein Eigengeschwindigkeitsvektor. Bei Bodenfahrzeugen
müßten also theoretisch die Staumündungen mit einer Windfahne drehbar angeordnet
sein. Praktisch wird man bei Kraftwagen auf diese Beweglichkeit verzichten können,
da bei normaler Fahrt ihre Eigengeschwindigkeit stets wesentlich über der Windgeschwindigkeit
liegt.
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Im allgemeinen reicht bereits der. Stauüberdruck q als Gasschutz hs.
In den Sonderfällen, in denen q = Null wird, z. B. bei Stillstand des Fahrzeugs
oder Fahrt mit Rückenwind, wird der Gasschutz durch den Gebläseüberdruck gL sichergestellt.
Die für gl, als Beispiel genannten 5 mm WS entsprechen dem Staudruck von
30 km/h Fahrgeschwindigkeit und
würden demnach die Insassen
auch noch bis 3o km/h relativen Rückwind oder Seitenwind gegen Eindringen von Staub
und Giftgas schützen.
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Wenn das Kühlergebläse einwandfreie Luft fördert, so kann dieses unter
Umständen behelfsweise als Lüftungsgebläse mitverwendet werden.
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Auch bei Anhängerfahrzeugen läßt sich der Vorgang nach der Erfindung
sinngemäß verwirklichen. Zu diesem Zweck braucht lediglich die Zu- und Abluftleitung
des Anhängers über eine Schlauchkupplung und eine Leitung bis zur Front des Zugwagens
vorgezogen zu werden. Ist die Strömung über dem Dach des Anhängers gesund, so können
sich die Staumündungen auch dort befinden.
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Zusammengefaßt ergibt sich, daß durch die Staudruckbelastung auch
der Abluftmündung nach der Erfindung alle eingangs aufgestellten Lüftungsforderungen
erfüllt sind; insbesondere ist der erforderliche Schutzüberdruck für alle Fahrzustände
sichergestellt, jeglicher Einfluß des Fahrtwindes auf den Luftdurchsatz dagegen
ausgeschaltet und die Regelung des letzteren durch einfache Maßnahmen sichergestellt.