DE102006017004B3

DE102006017004B3 - Vorrichtung zur Vermischung von Frischluft und Heizluft sowie Verwendung derselben in einem Belüftungssystem eines Flugzeuges

Info

Publication number: DE102006017004B3
Application number: DE200610017004
Authority: DE
Inventors: Dariusz Dipl.-Ing. Krakowski; Uwe Dipl.- Ing. Buchholz; Nico Centofante
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2026-04-12
Also published as: CA2646869C; WO2007115810A1; RU2008139963A; EP2004313A1; CN101421024B; US8303384B2; US20090165878A1; BRPI0710554A2; RU2428245C2; CA2646869A1; JP2009533264A; CN101421024A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (30) zur Vermischung von Frischluft (2) und Heizluft (4), die einen Frischluft-Einlass (32), einen Heizluftzufuhrkörper (33) zum Zuführen der Heizluft (4) in die Vorrichtung (30) und einem Mischluft-Auslass (36) zum Ausgeben von vermischter Frischluft und Heizluft (6) aus der Vorrichtung (30) aufweist. Kennzeichnend für die Erfindung ist, dass der Heizluftzufuhrkörper (33) zumindest einen einen Strömungswiderstand für die Frischluft (2) bildenden ersten Abschnitt (35) aufweist, der stromlinienförmig ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer solchen Vorrichtung in einem an Bord eines Flugzeugs installierten Belüftungssystems.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermischung von Frischluft und Heizluft, die einen Frischluft-Einlass, einen Heizluftzufuhrkörper zum Zuführen der Heizluft in die Vorrichtung und einen Mischluft-Auslass zum Ausgeben von vermischter Frischluft und Heizluft aus der Vorrichtung aufweist. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer solchen Vorrichtung in einem an Bord eine Flugzeuges installierten Belüftungssystems. Eine Mischvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der DE 42 08 442 A1 bekannt.
Bei modernen zivilen Verkehrsflugzeugen ist die Flugzeugkabine in mehrere Bereiche unterteilt, die unabhängig voneinander belüftet und temperiert werden sollen/müssen. So kann die Temperierung beispielsweise von der Anzahl der Passagiere in unterschiedlichen Bereichen der Flugzeugkabine abhängig gemacht werden. Aus dieser Forderung ergab sich, dass die Frischluft für jeden dieser unterschiedlich zu temperierenden Bereiche vor ihrer Einspeisung in die Flugzeugkabine mit einem Heizluftstrom vermischt werden muss, dessen Menge abhängig von dem zu erreichenden Temperaturniveau in dem jeweiligen Kabinenbereich geregelt wird.
Bei bisherigen Luftvermischern, d.h. Vorrichtungen zum Vermischen von Frischluft und Heizluft, trat das Problem auf, dass der Vermischungsvorgang eine nennenswerte Steigerung des Druckverlustes in den Luftversorgungsrohren der Flugzeugkabine verursacht. Da der Druck in diesen Rohren einer Druckregelung unterliegt, wirkt sich der Vermischungsvorgang von Frischluft und Heizluft als Störgröße auf diese Druckregelung aus, die es zu minimieren gilt. Des Weiteren wird normalerweise Heizluft aus einem Rohr aus einer Titanlegierung in ein Frischluftrohr aus einem glasfaserverstärkten Kunststoffmaterial (GFK-Verbund) eingespeist, in dem der Vermischungsvorgang sodann erfolgt. Da die Temperatur der Heizluft vor der Einspeisung in das Frischluftrohr in einem Bereich von ungefähr 200°C bis 260°C liegt, kann ein als GFK-Verbund hergestelltes Frischluftrohr der hohen Temperatur des unvermischten Heizluftstromes nicht standhalten. Daher muss eine effiziente Vermischung beider Luftströme und ein damit verbundener Temperaturabfall gewährleistet werden. Überdies erfolgt die Regelung des in die Luftversorgungsleitung der Kabine eingespeisten Heizluftmassenstroms mit Hilfe eines Temperatursensors, der stromabwärts der Vermischungszone installiert ist. In der stromabwärts der Vermischungszone gelegenen Luftversorgungsleitung muss daher ein homogenes Temperaturprofil sichergestellt werden, damit der Sensor eine repräsentative Temperatur des Mischluftstroms messen kann.
Der Vermischungsvorgang erfolgt herkömmlich entweder ohne Hilfskörper (1) oder mit einem einfach ausgebildeten Hilfskörper (2). Bei dem in 1 dargestellten Luftvermischer 10 tritt Frischluft 2 durch eine Einlassöffnung 12 in das Rohr 11 ein und wird dort mit Heizluft 4 vermischt, die durch eine Zufuhröffnung 14 zugeführt wird. Die vermischte Luft 6 tritt aus dem Auslass 16 des Luftvermischers 10 aus und wird stromabwärts in die Flugzeugkabine eingespeist. Dabei befindet sich ein Temperatursensor 18 stromabwärts der Vermischungszone, der die Temperatur der Mischluft 6 misst. Ein Nachteil des in 1 dargestellten Luftvermischers 10 besteht in der unzureichenden Vermischung von Frischluft 2 und Heizluft 4, insbesondere bei geringen Heizluftströmen. Aufgrund der unzureichenden Vermischung kommt es zur Bildung von sogenannten „heißen Punkten", die nachteilig für das aus einem GFK-Verbund hergestellte Rohr 11 sind.
Ein Luftvermischer 20 mit Hilfskörper 24 ist in der 2 dargestellt. Bei diesem Luftvermischer 20 wird ein perforiertes Rohrendstück 24 seitlich in das Rohr 21 eingesetzt. Das perforierte Rohrendstück 24 weist eine Vielzahl von Heizluftzufuhröffnungen 25 auf, durch die die Heizluft 4 in das Rohr 21 gelangt und dort mit der durch den Einlass 22 eintretenden Frischluft 2 vermischt wird. Die Mischluft 6 tritt aus dem Rohr 21 durch den Auslass 26 aus. Die Temperatur der Mischluft 6 wird wiederum mittels eines Temperatursensors 28 gemessen. Ein Nachteil dieses Luftvermischens besteht darin, dass bisweilen hohe Druckverluste in der Vermischungszone auftreten, die zum einen durch die Verringerung des Strömungsquerschnittes des Rohres 21 im Bereich des perforierten Endrohrstückes 24 und zum anderen durch den in diesem Bereich eintretenden zusätzlichen Massenstrom an Heizluft 4 bedingt sind. Da die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des verringerten Strömungsquerschnittes größer ist als in den übrigen Bereichen mit größerem Strömungsquerschnitt, sinkt der Druck in einem solchen Bereich. Des Weiteren bewirkt der zusätzliche Heizluftmassenstrom 4 einen Druckabfall in dem Rohr 21 im Bereich des perforierten Endrohrstückes 24. Dieser Druckabfall ist nachteilig für die Druckregelung in den Frischluftzuleitungen der Flugzeugkabine.
Es ist dementsprechend die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit der der Vermischungsvorgang von Frischluft und Heizluft auf druckverlustarme Weise und mit hoher Vermischungsgüte durchgeführt werden kann, insbesondere dann, wenn hohe Heizluftmassenströme dem Frischluftstrom zugemischt werden sollen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Vermischung von Frischluft und Heizluft mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Unter Stromlinienform wird in diesem Zusammenhang jede Form eines Körpers verstanden, der sich durch einen geringen Strömungswiderstand gegenüber dem umströmenden Medium, hier Luft, auszeichnet. Durch die zumindest abschnittsweise stromlinienförmige Ausgestaltung des Heizluftzufuhrkörpers wird derjenige Anteil, um den der Strömungsquerschnitt des Frischluftrohres durch den Heizluftzufuhrkörper verringert wird, auf einem Minimum gehalten, wodurch wiederum der damit verbundene Druckabfall in diesem Bereich gering gehalten werden kann. Ferner werden auch bei großen Heizluftströmen, die mittels des Heizluftzufuhrkörpers der Frischluftleitung zugeführt werden, Druckverluste in der Frischluftleitung minimiert.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Abschnitt des Heizluftzufuhrkörpers, der eine Vielzahl von Heizluftzufuhröffnungen aufweist, stromlinienförmig ausgebildet. Ein derartig ausgebildeter Heizluftzufuhrkörper wird auch als Effusionskörper bezeichnet, in dessen Innenraum die Heizluft eingeführt und durch die Heizluftzufuhröffnungen in den Innenraum des Luftvermischers abgeführt wird.
Vorzugsweise kann der die Vielzahl von Heizluftzufuhröffnungen aufweisende zweite Abschnitt des Heizluftzufuhrkörpers auch kugelförmig oder elliptisch ausgebildet sein. Die kugelförmige oder elliptische Ausgestaltung des zweiten Abschnittes ist immer noch vorteilhaft dahingehend, den Strömungswiderstand und den damit verbundenen Druckabfall im Innern des Luftvermischers gering zu halten.
Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung kann die Querschnittsfläche des ersten Abschnittes in Strömungsrichtung der Frischluft kleiner als die Querschnittsfläche des zweiten Abschnittes sein. Zum einen wird dadurch der Strö mungswiderstand des ersten Abschnittes relativ zu dem zweiten Abschnitt verringert. Zum anderen können die auf dem ersten Abschnitt des Heizluftzufuhrkörpers vorgesehenen Heizluftzufuhröffnungen über einer größeren Fläche verteilt sein, wodurch die Vermischungsgüte der Heizluft mit der Frischluft verbessert wird, da die Heizluft für die Frischluft besser zugänglich ist.
Vorzugsweise kann die Vielzahl der Heizluftzufuhröffnungen auf dem zweiten Abschnitt gleichmäßig verteilt sein. Durch diese gleichmäßige Verteilung der Heizluftzufuhröffnungen wird ein gleichmäßiges Austreten von Heizluft in den Luftvermischer gewährleistet, und es werden so starke Temperaturgradienten in unmittelbarer Umgebung des zweiten Abschnittes vermieden, die möglicherweise zu einem inhomogenen Temperaturprofil stromabwärts der Vermischungszone führen könnten.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Anzahl der Heizluftzufuhröffnungen in einem stromabwärtigen Bereich des zweiten Abschnittes größer sein als in einem stromaufwärtigen Bereich des zweiten Abschnittes. Da im stromaufwärtigen Bereich des zweiten Abschnittes die Austrittsrichtung der Heizluft entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der Frischluft ist, muss die Heizluft beim Austritt aus dem zweiten Abschnitt Arbeit gegen die Strömungsluft verrichten. Diese Arbeit müsste dem System in Form von Energie zugeführt werden. Im Gegensatz dazu ist die Austrittsrichtung der Heizluft im stromabwärtigen Bereich des zweiten Abschnittes parallel zur Strömungsrichtung der Frischluft. Aus diesem Grund ist die Anzahl der Heizluftzufuhröffnungen in dem stromabwärtigen Bereich des zweiten Abschnittes größer als in dem stromaufwärtigen Bereich.
Vorzugsweise kann eine Oberflächendichte der Heizluftzufuhröffnungen auf dem zweiten Abschnitt in Strömungsrichtung der Frischluft zunehmen. Aus dem bereits voranstehend genannten Grund wird dadurch der beim Vermischvorgang auftretende Druckverlust weiter minimiert.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann eine Strömungsrichtung der Heizluft in dem ersten Abschnitt des Heizluftzufuhrkörpers senkrecht zur Strömungsrichtung der Frischluft sein. Durch die senkrechte Anordnung des ersten Abschnittes des Heizluftzufuhrkörpers besitzt die Heizluft bereits beim Einführen in den als Effusionskörper ausgebildeten zweiten Abschnitt eine Bewegungskomponente senkrecht zur Strömungsrichtung der Frischluft, die insbesondere bei geringen Heizluftströmen das Austreten der Heizluft aus dem Effusionskörper erleichtert. Nach dem Austreten der Heizluft aus dem Effusionskörper wird die Heizluft in die Strömungsrichtung der Frischluft gedrückt, und währenddessen die Heizluft ihre Bewegungsrichtung ändert, kann sie sich mit der Frischluft vermischen, wodurch die Vermischungsgüte weiter verbessert wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann ein erster Körper des Luftvermischers den Frischluft-Einlass und den Mischluft-Auslass aufweisen, wobei der Heizluftzufuhrkörper an dem ersten Körper befestigt sein kann. Durch diese Bauweise kann der den Frischluft-Einlass und den Mischluft-Auslass aufweisende erste Körper aus einem anderen, leichtgewichtigen Material hergestellt sein, was insbesondere im Flugzeugbau von Vorteil ist.
Im Hinblick auf eine gewichtssparende Bauweise des Luftvermischers sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass der erste Körper aus einer Titanlegierung und der Heizluftzufuhrkörper aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff hergestellt sein kann. Die Titanlegierung gewährleistet eine gute Temperaturbeständigkeit gegenüber den hohen Temperaturen der Heizluft, und der glasfaserverstärkte Kunststoff ist insbesondere im Hinblick auf eine gewichtssparende Bauweise des gesamten Luftvermischers von Vorteil.
Vorzugsweise kann stromabwärts des Heizluftzufuhrkörpers ein Temperatursensor angeordnet sein, der insbesondere im Hinblick auf eine gezielte Temperaturregelung der den Flugzeugkabinen zuzuführenden Mischluft von Vorteil ist. Der Temperatursensor sollte dabei in einem ausreichenden Abstand von der Vermischungszone angeordnet sein, damit der Sensor eine repräsentative Temperatur der Mischluft messen kann.
Die Erfindung sieht ebenso die Verwendung einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem an Bord eines Flugzeuges installierten Belüftungssystems vor.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden schematischen Figuren beispielhaft erläutert. Es stellen dar:
1 einen Querschnitt eines Luftvermischers ohne Hilfskörper aus dem Stand der Technik;
2 einen Querschnitt eines Luftvermischers mit Hilfskörper aus dem Stand der Technik;
3A, 3B, 3C unterschiedliche Ansichten eines Luftvermischers nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
4A, 4B, 4C unterschiedliche Ansichten eines Luftvermischers nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Die in den 3A, 3B und 3C sowie 4A, 4B und 4C verwendeten Bezugszeichen entsprechen teilweise denen der 1 und der 2. In den 3A, 3B, 3C und den 4A, 4B und 4C sind überdies einander entsprechende Komponenten des Luftvermischers nach der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung mit Bezugszeichen bezeichnet, die sich lediglich durch die erste Ziffer unterscheiden.
Die 3A stellt eine Seitenansicht, die 3B eine Draufsicht und die 3C eine Querschnittsansicht senkrecht zur Strömungsrichtung der Frischluft eines Luftvermischers 30 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dar. Bei dieser Ausführungsform tritt Frischluft 2 durch eine Einlassöffnung 32 in ein zylindrisch ausgebildetes Rohr 31 ein. Obwohl in 3A die Einlassöffnung 32 als Schnitt durch das Rohr 31 dargestellt ist, und wenngleich die Einlassöffnung 32 auch an anderer Stelle in Längsrichtung des Rohres 31 liegen kann, so ist im Sinne der Erfindung dieser Schnitt als Einlass 32 zu verstehen.
Die mit der Frischluft 2 zu vermischende Heizluft 4 tritt durch einen Einlass 34 in den Heizluftzufuhrkörper 33 ein. Der in den 3A, 3B und 3C dargestellte Heizluftzufuhrkörper 33 weist im Wesentlichen zwei Abschnitte auf. Ein erster Abschnitt 35 ist stromlinienförmig ausgebildet und dient als Zuleitung zu dem zweiten hohlförmig ausgebildeten Abschnitt 37, der im Sinne der Erfindung auch als Effusionskörper bezeichnet wird. Der Effusionskörper 37 besitzt eine Vielzahl von Heizluftzufuhröffnungen 38, durch die die Heizluft 4 in das Innere des Rohres 31 austreten kann. Die Heizluft 4 tritt dabei in normaler Richtung zur Oberfläche des Effusionskörpers 37 aus (siehe 3C) und wird nach dem Austritt aus dem Effusionskörper 37 durch die Frischluft 2 in die Strömungsrichtung der Frischluft 2 gedrückt und mit der Frischluft 2 vermischt. Die mit der Frischluft 2 vermischte Heizluft 4 tritt als Mischluft 6 durch den Mischluft-Auslass 36 aus dem Rohr 31 aus.
Die 3B stellt eine Draufsicht auf den Luftvermischer 30 dar. Wie aus der 3B zu erkennen ist, sind sowohl der erste Abschnitt 35 des Heizluftzufuhrkörpers 33 als auch der Effusionskörper 37 in Bezug auf die Strömungsrichtung der Frischluft 2 stromlinienförmig ausgebildet. Aufgrund der Stromlinienform des ersten Abschnittes 35 und des Effusionskörpers 37 wird der Strömungswiderstand des Heizluftzufuhrkörpers 33 in Bezug auf die Strömungsrichtung der Frischluft verringert, wodurch Druckverluste bei der Vermischung der Frischluft 2 und der Heizluft 4 in dem Luftvermischer 30 minimiert werden. Zusätzlich stellt die Stromlinienform des ersten Abschnittes 35 und des Effusionskörpers 37 sicher, dass es zu keinem Strömungsabriss am stromabwärtigen Ende des Heizluftzufuhrkörpers 33 kommt.
Die Querschnittsfläche des ersten Abschnittes 35 in Strömungsrichtung, d.h. die Fläche des Abschnittes 35 in der Zeichenebene der 3B, ist kleiner als die Querschnittsfläche des Effusionskörpers 37. Dadurch wird der Strömungswiderstand des Heizluftzufuhrkörpers 33 weiter herabgesetzt und ein damit verbundener Druckabfall weiter minimiert. Gleichzeitig wird auch bei geringen Heizluftströmen, die aus den Heizluftzufuhröffnungen 38 des Effusionskörpers 37 in den Luftvermischer 30 austreten, eine gute Durchmischung erzielt.
Bei der in den 3A, 3B und 3C gezeigten Ausführungsform ist die Verteilung der Heizluftzufuhröffnungen 38 auf dem Effusionskörper 37 so gewählt, dass mit Ausnahme des stromaufwärtigen Bereichs die Heizluftzufuhröffnungen 38 im wesentlichen gleichmäßig auf der Oberfläche des Effusionskörpers 37 verteilt sind. Im Bereich des stromaufwärtigen Endes des Effusionskörpers 37 sind keine Heizluftzufuhröffnungen vorgesehen, da die Austrittsrichtung der Heizluft in diesem Bereich entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der Frischluft wäre. Damit müsste die Heizluft Arbeit gegen die Frischluft leisten, Arbeit die in Form von Energie dem System zugeführt werden müsste. Im Gegensatz dazu ist im stromabwärtigen Bereich die Austrittsrichtung der aus den Heizluftzufuhröffnungen 38 austretenden Heizluft 4 parallel zur Strömungsrichtung der Frischluft 2, und somit kommt es in diesem stromabwärtigen Bereich zu einem deutlich abgeschwächten Druckabfall bei der Vermischung. Die senkrecht zur Strömungsrichtung der Frischluft 2 aus den Heizluftzufuhröffnungen 38 austretende Heizluft 4, d.h. in der Nähe des Äquators des Effusionskörpers 37, gewährleisten, dass keine reine Mantelströmung in Bezug auf den Effusionskörper 37 entsteht, sondern dass auch Frischluft 2 im randnahen Bereich des Rohres 31 mit Heizluft 4 vermischt wird. Dadurch entsteht ein im Wesentlichen homogenes Temperaturprofil über den Querschnitt des Rohres 31. Dieses homogene Temperaturprofil ermöglicht eine repräsentative Temperaturmessung durch einen in den 3A, 3B und 3C nicht dargestellten Temperatursensor und somit eine zuverlässige Regelung der Temperatur der aus dem Luftvermischer 30 austretenden Mischluft 6, die der Flugzeugkabine zugeführt wird.
Die 4A stellt eine Seitenansicht, die 4B eine Draufsicht und die 4C eine Querschnittsansicht senkrecht zur Strömungsrichtung der Frischluft 2 eines Luftvermischers 40 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dar. In diesem Zusammenhang wird lediglich auf die Unterschiede zu der in den 3A, 3B und 3C dargestellten ersten Ausführungsform eingegangen.
Bei dieser Ausführungsform des Luftvermischers 40 ist der Effusionskörper 47 kugelförmig ausgebildet. Die Heizluftzufuhröffnungen 48 sind bei dieser Ausführungsform gleichmäßig auf der Oberfläche des Effusionskörpers 47 verteilt. Die Heizluft 4 tritt demnach aus dem Effusionskörper 47 in alle Richtungen gleichmäßig aus. Wenngleich der Effusionskörper 47 hier keine Stromlinienform im eigentlichen Sinne aufweist, so ist allerdings der Strömungswiderstand des Effusionskörpers 47 im Vergleich zu dem perforierten Endrohrstück 24 der 2 verringert. Analog zu der in den 3A, 3B und 3C gezeigten ersten Ausführungsform ist die Zuleitung 45, wie in 4B zu sehen ist, ebenso stromlinienförmig ausgebildet. Dadurch werden auch bei der in den 4A, 4B und 4C gezeigten Ausführungsform möglicherweise auftretende Druckverluste in dem Luftvermischer 40 gering gehalten.
Bei beiden der hier dargestellten Ausführungsformen ist der Heizluftzufuhrkörper 33, 43 senkrecht zur Strömungsrichtung der Frischluft 2 angeordnet. Mit anderen Worten, die Strömungsrichtung der Heizluft 4 in den Heizluftzufuhrkörpern 33, 43 ist senkrecht zur Strömungsrichtung der Frischluft 2 in dem Rohr 31, 41. Um den relativ hohen Temperaturen der Heizluft 4 (im Bereich von 200°C bis 260°C) standhalten zu können, ist der Heizluftzufuhrkörper 33, 43 vorteilhafterweise aus einer Titanlegierung hergestellt. Im Hinblick auf eine gewichtssparende Bauweise des Luftvermischers 30, 40, die insbesondere im Flugzeugbau von Bedeutung ist, ist das Rohr 31, 41 aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK-Verbund) hergestellt. Der Fachmann erkennt jedoch, dass auch andere geeignete Materialien für das Rohr 31, 41 sowie den Heizluftzufuhrkörper 33, 43 verwendet werden können.
Der Heizluftzufuhrkörper 33, 43 wird in eine seitliche Öffnung des Rohres 31, 41 eingesetzt und mit diesem auf luftdichte Weise verbunden. Zum Beispiel kann eine Metallmuffe mit Innengewinde in die seitliche Öffnung des GFK-Rohrs 31, 41 eingesetzt werden. Der aus einer Titanlegierung hergestellte Heizluftzufuhrkörper 33, 43 mit nicht gezeigtem Außengewinde kann dann in die Muffe eingeschraubt werden.
Der Effusionskörper 37, 47 wird vorteilhafterweise mit der stromlinienförmig ausgebildeten Zuleitung 35, 45 verschweißt.
Bei beiden der hier dargestellten Ausführungsformen ist ebenso in Betracht gezogen worden, dass die Verteilung der Heizluftzufuhröffnungen 38, 48 auf dem Effusionskörper 37, 47 anders als in den 3A, 3B, 3C und 4A, 4B, 4C gezeigt sein kann. So ist festgestellt worden, dass insbesondere bei der in den 3A, 3B und 3C gezeigten Ausführungsform keine Heizluftzufuhröffnungen im stromaufwärtigen Bereich des Effusionskörpers 37 vorhanden sind. Die stellt dahingehend einen Kompromiss dar, da auf Grund der höheren Stromliniendichte in diesem Bereich theoretisch eine bessere Vermischung erzielt werden könnte, aber die Austrittsrichtung der Heizluft 4 in diesem Bereich entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der Frischluft 2 ist und somit die Heizluft 4 Arbeit gegen die Frischluft 2 leisten müsste. Diese Arbeit müsste in Form von Energie von außen dem System zugeführt werden.
Ferner kann bei beiden der hier dargestellten Ausführungsformen die Breite des Effusionskörpers 37, 47, in Strömungsrichtung der Frischluft betrachtet, so gewählt werden, dass sie der Breite des Heizluftzufuhrkörpers 33, 43 entspricht.
Der hier im Zusammenhang mit den 3A, 3B, 3C und 4A, 4B und 4C beschriebene Luftvermischer 30, 40 eignet sich insbesondere für den Einbau in ein an Bord eines Verkehrsflugzeuges installierten Belüftungssystems. Es ist ebenso denkbar, dass der hier beschriebene Luftvermischer 30, 40 auch an anderer Stelle benutzt werden kann, so z.B. in Ventilationssystemen von Zügen, Lastkraftwagen oder Bussen, d.h. überall dort, wo Luftströme mit unterschiedlichen Temperaturen möglichst effektiv und druckverlustarm miteinander vermischt werden müssen, um z.B. verschiedene Bereiche des Kabinenraums oder Frachtraums unterschiedlich ventilieren und temperieren zu können.

Claims

Vorrichtung (30, 40) zur Vermischung von Frischluft (2) und Heizluft (4), mit: einem Frischluft-Einlass (32, 42), einem Heizluftzufuhrkörper (33, 43) zum Zuführen der Heizluft (4) in die Vorrichtung (30, 40) und einem Mischluft-Auslass (36, 46) zum Ausgeben von vermischter Frischluft und Heizluft (6) aus der Vorrichtung (30, 40), wobei der Heizluftzufuhrkörper (33, 43) einen ersten Abschnitt (35, 45) und einen zweiten Abschnitt (37, 47) aufweist, die einen Strömungswiderstand für die Frischluft (2) bilden, und wobei der zweite Abschnitt (37, 47) als geschlossener Hohlkörper mit einer Vielzahl von Heizluftzufuhröffnungen (38, 48) ausgebildet und mit dem ersten Abschnitt (35, 45) an dessen in Strömungsrichtung der Heizluft gesehen stromabwärtigen Ende verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (35, 45) des Heizluftzufuhrkörpers (33, 43) stromlinienförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Abschnitt (37) stromlinienförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (47) kugelförmig oder elliptisch ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Querschnittsfläche des ersten Abschnittes (35, 45) in Strömungsrichtung der Frischluft (2) kleiner ist als eine Querschnittsfläche des zweiten Abschnittes (37, 47).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Heizluftzufuhröffnungen (48) auf dem zweiten Abschnitt (47) gleichmäßig verteilt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Heizluftzufuhröffnungen (38) in einem stromabwärtigen Bereich des zweiten Abschnittes (37) größer ist als in einem stromaufwärtigen Bereich des zweiten Abschnittes (37).
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflächendichte der Heizluftzufuhröffnungen auf dem zweiten Abschnitt in Strömungsrichtung der Frischluft zunimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömungsrichtung der Heizluft (4) in dem ersten Abschnitt (35, 45) des Heizluftzufuhrkörpers (33, 43) senkrecht zur Strömungsrichtung der Frischluft (2) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Körper (31, 41) den Frischluft-Einlass (32, 42) und den Mischluft-Auslass (36, 46) aufweist und der Heizluftzufuhrkörper (33, 43) an dem ersten Körper (31, 41) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (31, 41) aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff und der Heizluftzufuhrkörper (33, 43) aus einer Titanlegierung hergestellt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor stromabwärts des Heizluftzufuhrkörpers (33, 43) am ersten Körper (31, 41) angeordnet ist.
Verwendung einer Vorrichtung (30, 40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem an Bord eines Flugzeuges installierten Belüftungssystems.