DE888219C - Ventilation of closed common areas of vehicles - Google Patents

Description

Lüftung geschlossener Aufenthaltsräume von Fahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf die Lüftung geschlossener Aufenthaltsräume von Fahrzeugen, insbesondere solchen, die durch Verbrennungsmotoren angetrieben werden.Ventilation of closed lounges in vehicles The invention refers to the ventilation of closed lounges of vehicles, in particular those that are powered by internal combustion engines.

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.The invention aims to make the ventilation of these rooms hygienically perfect and economically economical. In addition to the self-evident protection against dust and poisonous gases in your own vehicle, this includes regulating the air flow rate regardless of the airflow. The possibility must remain open, as required, to provide facilities to heat the rooms, to cool them or to prepare the fresh air, d. H. to heat, to cool, to dehumidify and to free from impurities of foreign origin. Most of the motor vehicles in use today are ventilated with air containing dust or poison gas. This fact is due to the fact that insufficient attention was paid to the dynamic positive and negative pressures on the vehicle surface caused by the airflow. In the case of road vehicles in particular, the lounges with zones of dynamic negative pressure, e.g. B. by leaking doors and side windows in connection; the dust and poison gas sources, on the other hand, are located at the bow or stern in zones of higher pressure. The resulting pressure gradient is the cause of the usual poisoning of the air we breathe.

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.It is known to create a slight overpressure in the vehicle interior in order to eliminate said pressure gradient and thus the cause of the poisoning of the breathable air. To generate the protective overpressure, the dynamic pressure q was primarily used, which changes to the same power as the damaging pressure gradient with the head wind w, q = p / 2 w 2. With regard to pressure losses, the overpressure gained from the head wind was reduced by a fan reinforced. These known devices are necessary, but not yet sufficient to meet the requirements set out at the beginning.

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.In all previously known arrangements, the exhaust air outlet can be found in negative pressure zones of the vehicle. This also includes designs in which the exhaust air escapes through leaks in doors and windows. In the zones of the largest vehicle cross-section, dynamic negative pressures can occur which exceed the amount yon - q. The internal pressure in the living room is now, depending on the inlet and outlet resistances, between the supply air pressure and the exhaust air pressure, for example between + q and - q if the exhaust air pressure is assumed to be - q . If the entry and exit resistances are the same, the overpressure inside the vehicle is zero. If, as is generally the case, the supply air is throttled, a negative pressure arises in the vehicle interior despite dynamic pressure ventilation; the desired protection against dust and poison gas is not achieved in this way.

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.The known arrangements fail not only with regard to the gas protection effect, but above all with regard to the air throughput. This is best illustrated by a numerical example. If the feed pressure is + q or, if a blower fan is present, + q + g, i. H. Dynamic pressure plus blower pressure, and the exhaust air pressure - g, the air throughput is caused by a pressure gradient?, G + g. With the vehicle stationary, 2 q = zero; for ventilation so, only the blower pressure g available, for example 15 mm water column, of which io mm for the up 'preparation of the supply air, d. H. Rain catcher, filtering, heating, etc. may be used up, so that gL # 5 mm would remain usable for air conveyance. At iop km / h and 20 km / h headwind, 2 q = around 140 mm WS, the delivery pressure thus 2 q + gL # 145 mm WS. In the second case, the air throughput would be in proportion change. So if the fan ventilation alone were sufficient, there would be an unbearable draft at high speeds. A change in the air flow rate to the extent described would also make an effective treatment of the fresh air impossible, since it is not economically viable to design filters and radiators over five times larger than really necessary. When operating a heater, the room air temperature would also increase with the throughput, i. H. change with the driving speed.

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.In systems of the type described, a regulation on constant Air throughput can be caused by throttling the exhaust air. Lower driving speed would then include a different throttle setting, manually or by a automatic controller would be set. The manual adjustment would be undesirable Nuisance for the driver, the installation of a controller, on the other hand, an undesirable one Construction and costs.

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.According to the invention, all these inconveniences are fundamentally eliminated in that the exhaust air outlet is exposed to the full dynamic pressure of the airstream in the same way as possible as the Zuhift outlet. The prerequisite is that the leaks in the vehicle compartments are relatively small in relation to the air throughput. This measure of the dynamic pressure is off the air flow j eder influence. The air throughput is only determined by the usable blower overpressure gL and the adjustable throttle cross-section in the outflow, regardless of the driving and wind speed.

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.In continuation of the numerical example above, 100 kg / h of air may be enforced for a four-seater passenger car: Let the blower overpressure g amount to 15 mm WS, of which 10 mm are used for heating, filtering, etc. of the fresh air. For the air conveyance through the living room there are still gl, = 5 mm water column available at the outlet throttle. The required drive power of the fan is 5 to 10 watts with the above figures, so it can easily be covered by the car battery. This drive has two major advantages over the previously known drives from the engine or chassis, firstly ventilation even when the vehicle is at a standstill, secondly constant speed, i. H. constant fan overpressure and thus constant air throughput, the size of which is now clearly given by the manual adjustment of the outlet throttle. With the constancy of the air throughput, an important physiological requirement is met and the technical basis for filtering, cooling and heating and maintaining the temperature of the fresh air is given.

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.According to the invention, the overpressure in the lounge is always + 9 + gL, i.e. H. in every driving condition by the remaining blower overpressure gl, greater than the accumulation overpressure, in all cases therefore sufficient as protection against dust and poison gas.

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.Strictly speaking, the dynamic pressure q is related to the resulting airstream, which only corresponds to the vehicle's airspeed vector for aircraft, whereas for ground vehicles it is the resultant of the wind vector and your airspeed vector. In the case of ground vehicles, the congestion openings should theoretically be rotatably arranged with a wind vane. In practice, you will be able to do without this mobility in motor vehicles, since their own speed is always significantly higher than the wind speed during normal driving.

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.In general, that is enough. Excess pressure q as gas protection hs. In the special cases in which q = zero, e.g. B. when the vehicle is stationary or driving with a tailwind, the gas protection is ensured by the blower overpressure gL. The 5 mm WS mentioned as an example for gl, correspond to the dynamic pressure of 30 km / h driving speed and would therefore protect the occupants against the ingress of dust and poison gas up to 30 km / h relative back wind or cross wind.

Wenn das Kühlergebläse einwandfreie Luft fördert, so kann dieses unter Umständen behelfsweise als Lüftungsgebläse mitverwendet werden.If the radiator fan delivers perfect air, this can be under May be used as a makeshift ventilation fan.

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.The process according to the invention can also be used with trailers to realize accordingly. All that is needed for this purpose is the supply and exhaust air ducts of the trailer via a hose coupling and a line to the front of the towing vehicle to be preferred. If the current over the roof of the trailer is healthy, you can the congestions are also there.

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.In summary, it follows that the dynamic pressure load also of the exhaust air outlet according to the invention, all ventilation requirements set out at the beginning are fulfilled; in particular is the required protective overpressure for all driving conditions ensured that any influence of the airflow on the air throughput against it switched off and the regulation of the latter ensured by simple measures.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE, i. Lüftung geschlossener Aufenthaltsräume von Fahrzeugen, in denen mit Hilfe des Fahrtwindstaudrucks und mechanisch angetriebener Gebläse ein leichter Luftüberdruck erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluftmündung in möglichst gleicher Weise wie die Zuluftmündung dem vollen Staudruck ausgesetzt wird. PATENT CLAIMS, i. Ventilation of closed lounges of vehicles in which a slight excess air pressure is generated with the help of the dynamic airflow and mechanically driven fan, characterized in that the exhaust air outlet is exposed to the full dynamic pressure in the same way as possible as the inlet air outlet. 2. Lüftung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Luftdurchsatzes durch verstellbare Drosselung der Abluft bewirkt wird. - Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 448 -78o; französische Patentschriften Nr. 684 332, 786 243, 844 178.2. Ventilation according to claim i, characterized in that the regulation of the air throughput is effected by adjustable throttling of the exhaust air. - Referred publications: German Patent No. 448-78o; French patents nos. 684 332, 786 243, 844 178.