DE102008021015A1

DE102008021015A1 - Vorrichtung zur Mischung von gasförmigen Medien und zum Absperren eines Querschnitts

Info

Publication number: DE102008021015A1
Application number: DE102008021015A
Authority: DE
Inventors: Michael Komowski; Matthias Dr.-Ing. Lang; Salah Benamira; Matthias Dr.-Ing. Schall
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2008-10-30

Abstract

Vorrichtung zur Mischung von gasförmigen Medien unter Verwendung von entsprechend angeordneten und gestalteten Elementen, welche im (teils) geöffneten Zustand eine verbesserte Durchmischung von mindestens einem gasförmigen Strom zur Erzielung einer homogenen Luftverteilung über den Strömungsquerschnitt in relativ kurzem Abstand von den Elementen in Durchströmungsrichtung ermöglicht und im geschlossenen Zustand einen Durchlass verhindert. Die Elemente der Erfindungen können eine kontinuierliche Drehbewegung zwischen einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand realisieren. Die Vorrichtung ist insbesondere für den Einsatz in einem Belüftungssystem eines Kraftfahrzeugs bestimmt. Die Vorrichtung umfasst mindestens ein erstes Element mit mindestens einer durchgehenden Aussparung sowie mindestens ein zweites Element, welches mindestens eine durchgehende Aussparung aufweist. Beide Elemente können rotatorische Bewegungen ausführen und geben dabei in Abhängigkeit von ihrer Stellung zueinander unterschiedliche Öffnungsquerschnitte in Durchströmungsrichtung frei. Das erste Element weist im geschlossenen Zustand im Bereich der in Normalenrichtung projizierten Fläche der ersten durchgehenden Aussparung des ersten Elements auf das zweite Element hin keine Aussparung auf. Das zweite Element weist im geschlossenen Zustand im Bereich der in Normalenrichtung projizierten Fläche der zweiten durchgehenden Aussparung des zweiten Elements auf das erste Element hin keine Aussparung auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mischung von gasförmigen Medien unter Verwendung von entsprechend gestalteten Elementen, welche im (teils) geöffneten Zustand eine verbesserte Durchmischung mindestes eines gasförmigen Mediums ermöglicht und im geschlossenen Zustand einen Durchlass verhindert.
Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass das gasförmige Medium Luft ist, da die Erfindung insbesondere im Bereich einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug verwendet wird. Andere Anwendungen der Erfindung können andere gasförmige Medien erfordern, was den Schutzumfang der Erfindung aber nicht beschränkt. Dennoch wird im Folgenden am Beispiel einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge deren Anwendung dargestellt.
Der Betrieb einer Klimaanlage erfordert je nach gewünschter Temperatur, welche bei Kraftfahrzeugen in deren Innenraum erzielt werden soll, eine Behandlung der angesaugten Außenluft, die in der Regel mittels Wärmetauscher und Verdampfer erfolgt. Die klimatisch aufbereitete Luft wird dann dem Innenraum durch Kanäle zugeführt, die jeweils mit Klappen versehen sind, durch die der Kanal abgesperrt werden kann. Dabei kann die Klimaanlage wahlweise im Frischluftmodus (es wird Luft aus der Umgebung angesaugt, dann klimatisch aufbereitet und anschließend dem Innenraum zugeführt) oder im Umluftmodus (es erfolgt keine Luftzufuhr von außen mehr, die Luft wird aus dem Innenraum angesaugt, klimatisch behandelt und wieder in den Innenraum zurückgeführt) betrieben werden.
Zur Führung der Luft in den Kanälen vom Ansaugbereich, der Klimabehandlung bis zu den Insassen hin werden Klappen benötigt, die entweder ein Durchströmen des Kanals an einer Stelle verhindern oder aber an einer Stelle, an der zwei oder mehr Kanäle aufeinander treffen eine Durchmischung der jeweiligen Ströme begünstigen. Hierfür werden herkömmliche Drosselklappen eingesetzt, welche ein Absperren zwar gewährleisten, das Durchmischen von Strömen aber nur unzureichend unterstützen können. Die Geometrie der Drosselklappenflächen ist dabei zumeist in Form von ebenen Flächen ausgebildet.
Drosselklappen mit ihrer zumeist mittig oder an einem Ende angeordneten Schwenkachse sind konstruktiv recht einfache Bauteile und mit geringem Aufwand herstellbar. In Abhängigkeit von dem Öffnungswinkel der Drosselklappe kommt es allerdings im Bereich hinter der Drosselklappe zur Ausbildung eines sog. „Luftschattens". Dort wird ein direktes Zusammentreffen von mindestens zwei Strömen (die ober- und unterhalb der Schwenkachse am jeweiligen Endbereich der Klappen vorbeiströmen müssen) verhindert, weshalb es im Kanal, der in Durchströmungsrichtung liegt, nicht zu einer homogenen Luftverteilung über den Querschnitt dieses Kanals kommt, sondern zu einer Schichtbildung, welche sich auch im entsprechenden Temperaturprofil zeigt. Diese wirkt sich insbesondere bei nachgeschalteten Regelungsvorrichtungen negativ aus, da diese dann die Regelung mit einer inhomogenen Temperaturverteilung der Luft ausführen.
Ein weiteres Problem stellt die Geräuschentwicklung nach dem Durchströmen der Drosselklappe dar. Dies zeigt sich besonders im Fall der Mitteldüse im Bereich des Armaturenbretts („laute Mitteldüse"). Die austretende Luft legt nur noch einen kurzen Weg von der Drosselklappe bis zu den Schlitzen der Düse zurück. Dadurch ist zum einen die Durchmischung noch nicht optimal, aber auch der Weg für die Geräusche, welche beim Durchströmen der Drosselklappe entstehen, ist entsprechend kurz und die Geräusche können nicht mehr ausreichend im Kanal gedämmt werden.
Des Weiteren kommt es beim Umschalten zwischen Umluft und Frischluft aufgrund des sich rapide verändernden Luftvolumens zu einer starken Geräuschentwicklung.
In der DE 2 016 664 wird eine Mischklappe beschrieben, welche die Zusammensetzung eines Luftstroms in einer Luftbehandlungsanlage beeinflusst. Die Mischklappe 6 besitzt eine Drehachse 10, die senkrecht zur Durchströmungsrichtung in einem Bereich angeordnet ist, welcher aus einem ersten Einlass 2 und einem zweiten Einlass 3, gebildet wird und der sich nicht relativ zur Mischklappe drehen lässt. Die Mischklappe 6 verschließt je nach Stellung einen der beiden Einlässe 2 oder 3.
In der DE 10 2004 062 426 A1 wird eine Rückschlagklappe 1 beschrieben, welche aus einem ersten Element mit mindestens einem Schlitz (hier die Rückschlagkappe) und einem zweiten unbeweglichen Element 6, welches in geschlossener Stellung den jeweiligen Schlitz des ersten Elements bedeckt, besteht. Die Rückschlagklappe 1 wird selbsttätig in die Ausgangslage um seine Schwenkachse drehend zurückgeführt, nachdem die Luftrückströmung nicht mehr wirksam ist.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine verbesserte Vorrichtung für das Mischen und Absperren eines oder mehrerer gasförmiger Medien, die insbesondere für den Einsatz im Belüftungssystem von Kraftfahrzeugen vorgesehen ist, zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet eine Anordnung, bei der ein erstes Element und mindestens ein zweites Element so zusammenwirken, dass diese in Abhängigkeit von ihrer Stellung unterschiedliche Öffnungsquerschnitte im durchströmten Kanal definieren und die Elemente jeweils um eine feste Drehachse drehbar gelagert sind. Hierfür besitzen die Elemente jeweils mindestens eine durchgehende Aussparung, die beim flächigen Anliegenden der beiden Elemente so angeordnet sind, dass jeweils eine Aussparung in einem Element von dem anderen Element bedeckt wird, was den Durchtritt der Luft an dieser Stelle verhindert.
Ein Kanal ist im Wesentlichen eine Komponente mit einer Längsachse, welche sich insbesondere im Kraftfahrzeug im Bereich einer Klimaanlage in beliebige Richtungen erstrecken kann, so dass die klimatisierte Luft an die gewünschten Stellen geführt wird. Dabei ist der Kanal vorzugsweise in Form eines rechteckigen Querschnitts ausgebildet, es sind aber auch kreisförmige Querschnitte und Querschnitte mit anderen Formen verwendbar, sowie in einem Übergangsbereich zweier unterschiedlicher Querschnitte die entsprechenden Querschnittsgeometrien. Die Längsachse muss nicht gerade sein, sondern kann auch gekrümmt verlaufen.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass eine homogene Luftverteilung über den Querschnitt des nachfolgenden Kanals in relativ kurzem Abstand zu den erfindungsgemäß vorgesehenen Elementen in Durchströmungsrichtung aufgrund der Verwirbelung des Luftstroms beim Durchströmen der Aussparungen in den erfindungsgemäßen Elementen erzielt wird.
Die Drehachsen sind im Wesentlichen quer zur Längsachse des Kanals ausgerichtet, Abweichungen davon sind im Rahmen von weiteren Ausführungsformen möglich. Aufgrund der vorteilhaften parallelen Ausrichtung der jeweiligen Drehachsen kann der Kanalquerschnitt mit gegenüber liegend angeordneten Elementen wahlweise geöffnet oder geschlossen werden, während in einer Zwischenstellung aufgrund der Aussparungen in den Elementen immer eine verbesserte Durchmischung der Luft im Bereich nach der Vorrichtung erfolgt.
Jedes erfindungsgemäße Element weist eine zugehörige Drehachse auf, welche bevorzugt im Wesentlichen jeweils an einem Endbereich des Elements angeordnet ist. In einer weiteren Ausführungsform ist die Drehachse bevorzugt in der Mitte des Elements angeordnet. Bei Verwendung eines Elements mit einer Geometrie eines Segments eines Hohlzylinders fällt die zugehörige Drehachse bevorzugt mit der idealen Achse des Hohlzylinders zusammen. Weitere Anordnungen der Drehachse an einem Element sind gemäß der Anwendung der Erfindung verwendbar. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass es die unterschiedliche Anordnung der jeweiligen Drehachsen erlaubt, unterschiedlich ausgebildete Geometrien für die jeweiligen Elemente zu verwenden, ohne die obigen Vorteile aufzugeben.
Die beiden Elemente sind im geschlossenen Zustand bevorzugt gegenüber liegend angeordnet, womit ein Durchtritt der Luft durch den Kanal im Bereich der Vorrichtung in Durchströmungsrichtung verhindert wird. Die Elemente können dabei bevorzugt in Kontakt stehen, sie können aber auch gemäß einer weiteren Ausführungsform beabstandet sein. Somit kann auch im geschlossenen Zustand ein permanenter Luftstrom durch die Vorrichtung hindurch realisiert werden.
In einer vorteilhaften bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Elemente bevorzugt in Form von Segmenten eines Hohlzylinders ausgeführt, die jeweils um ihre zugehörige feste Drehachse, welche bevorzugt im Wesentlichen zusammenfallen, drehbar gelagert sind und sich kontinuierlich drehen lassen, womit durch das Zusammenwirken der Elemente ein geöffneter und ein geschlossener Zustand in dem durchströmten Kanal erzielt werden kann. Daraus ergibt sich der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass beim Wechsel zwischen Umluft und Frischluft die Geräuschentwicklung stark reduziert wird, da das Luftvolumen erst allmählich verändert wird. Dies ist insbesondere in Hinblick auf die Geräuschminimierung der „lauten Mitteldüse", welche in der Einleitung beschrieben wurde, für den Anwender bemerkbar.
In der bevorzugten Ausführungsform führen die erfindungsgemäßen Elemente eine kontinuierliche Drehbewegung zwischen einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand durch, worin der offene Zustand bevorzugt für im Wesentlichen bevorzugt plattenförmige Elemente durch eine bevorzugte im Wesentlichen parallele Ausrichtung des ersten und zweiten Elements zueinander und die beiden Elemente bevorzugt zur lokalen Innenfläche des Kanals ausgerichtet sind. Im geschlossenen Zustand sind die Elemente bevorzugt durch eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung des ersten und zweiten Elements zueinander, wobei die beiden Elemente bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zur lokalen Innenfläche des Kanals ausgerichtet sind. Somit wird im geschlossenen Zustand der Durchtritt der Luft im Bereich der erfindungsgemäß vorgesehenen Elemente in Durchströmungsrichtung verhindert und im teilweise geöffneten Zustand eine Durchmischung der Luft in kurzem Abstand zu den erfindungsgemäß vorgesehenen Elementen in Durchströmungsrichtung begünstigt.
Die bevorzugte Ausführungsform mit zwei Elementen, bei denen die Drehachsen bevorzugt zusammenfallen, lässt sich auch vorteilhaft im Mündungsbereich zweier separater Kanäle einsetzen, wobei man die Anordnung der Drehachsen und die Ausrichtung der Elemente nun bevorzugt derart verändert, dass sich ein Absperren eines Kanals oder eine verbesserte Durchmischung der beiden Teilströme in relativ kurzem Abstand zur Vorrichtung im nachfolgenden einteiligen Kanal realisieren lässt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist ein Element bevorzugt mindestens einen Stopfen auf, dessen Querschnitt bevorzugt im Wesentlichen dem Querschnitt einer durchgehenden Aussparung im komplementären Element entspricht, wobei der Stopfen von dieser Aussparung aufgenommen wird, und dabei bevorzugt die Rückfläche des komplementären Elements mit einer Höhe h überragt. Dies hat den Vorteil, dass nach einer Drehung eines erfindungsgemäßen Elements um seine Drehachse bevorzugt im Bereich der Aussparung, welche im geschlossenen Zustand den Stopfen aufnimmt die Durchmischung der Luft zu einem späteren Zeitpunkt erfolgt, als in den Aussparungen, welche keinen Stopfen im geschlossenen Zustand aufnehmen. Dies hat den Vorteil, dass die Durchmischung bevorzugt lokal verzögert wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:
1a eine Seitenansicht eines Ausschnitts eines Kanals mit einer Drosselklappe und eine schematische Darstellung von der Ausbildung eines „Luftschattens" für einen geringen Öffnungswinkel der Drosselklappe,
1b eine Seitenansicht eines Ausschnitts eines Kanals an einer Mündungsstelle von zwei separaten Kanälen in einen gemeinsamen Kanal für eine bekannte Klappenform ohne Aussparungen und die Ausbildung eines „Luftschattens",
1c eine Schnittbild einer Klimaanlage mit einer in einem Kanal angeordneten Drosselklappe gemäß 1a,
1d eine Schnittbild einer Klimaanlage mit einer in einem Kanal angeordneten Drosselklappe gemäß 1b,
2a eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit zwei im Wesentlichen plattenförmigen Elementen, die sich im geschlossenen Zustand befinden,
2b eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit zwei im Wesentlichen plattenförmigen Elementen, die sich in einem teilweise geöffneten Zustand befinden,
2c eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit zwei im Wesentlichen plattenförmigen Elementen, die sich im geöffneten Zustand befinden,
3 eine isometrische Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform gemäß 2 mit den Elementen im entsprechenden Zustand,
4a eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
4b eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß 4a, bei der die Elemente sich in einem geschlossenen Zustand befinden,
5a–f jeweils eine Seitenansicht von weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
6a eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der sich ein erstes Element und ein zweites Element (beide im Wesentlichen plattenförmig) im geschlossenen Zustand befinden,
6b eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß 6a nach der Drehbewegung eines zweiten plattenförmigen Elements, welches einen Stopfen aufweist,
6c eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der sich ein erstes Element und ein zweites Element (beide im Wesentlichen plattenförmig) im geschlossenen Zustand befinden, wobei das zweite Element zwei unterschiedlich große Stopfen mit der Höhe h und Höhe H aufweist,
7 eine isometrische Ansicht von alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für die im Wesentlichen plattenförmigen Elemente mit einer speziellen Anordnung der durchgehenden Aussparungen und unterschiedlichen Formen für selbige auf ihrer Fläche,
8a eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
8b eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß 8a,
9 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
10 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß 9,
11a eine Schnittansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der mehrere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Klappen in einer Klimaanlage angeordnet sind,
11b eine Schnittansicht der Ausführungsform gemäß 11a, in der der Bereich des Luftauslass „A" vergrößert dargestellt ist,
12a eine Schnittansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine Frisch-/Umluftregelung,
12b eine Schnittansicht einer Ausführungsform gemäß 12a mit unterschiedlichen Klappenstellungen,
13a eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der sich die Klappen in einer geschlossenen Stellung befinden,
13b eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform gemäß 13a, in der die Klappen im teilgeöffneten Zustand sind,
14a eine Schnittansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß 13a,
14b eine Schnittansicht einer Ausführungsform gemäß 13a, mit einer alternativen Gestaltung der Klappengeometrie,
14c eine Schnittansicht einer Ausführungsform gemäß 13a, mit einer alternativen Gestaltung der Klappengeometrie,
15a eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer alternativen Gestaltung der Klappengeometrie,
15b eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform gemäß 15a, in der die Klappen im teilgeöffneten Zustand sind,
16 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer alternativen Gestaltung der Klappengeometrie,
17 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer alternativen Gestaltung der Klappengeometrie,
18 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer alternativen Gestaltung der Klappengeometrie,
1a zeigt eine Schnittansicht eines Kanals mit einer Drosselklappe gemäß dem Stand der Technik, sowie in schematischer Darstellung die Ausbildung eines „Luftschattens", wie er sich beim Einsatz von bekannten Drosselklappen in einem Belüftungssystem im Bereich nach der Drosselklappe in Durchströmungsrichtung einstellt. Werden zwei gasförmige Medien mit unterschiedlichen Temperaturen im Bereich vor der Drosselklappe 100 zugeführt, so kommt es im Bereich nach der Drosselklappe 100 in Durchströmungsrichtung zu einer Schichtbildung der beiden Medien aufgrund der abschirmenden Wirkung des „Luftschattens". Dadurch wird die gewünschte Durchmischung der Medien und somit eine homogene Luftverteilung nur unzureichend erreicht. Die Drosselklappe 100 besitzt eine Schwenkachse, welche zumeist in der Mitte des Kanals angeordnet ist. Die Klappe erstreckt sich auf jeder Seite von der Schwenkachse 101 auf bis zu den zugehörigen Innenflächen des Kanals im Bereich der Schwenkachse 101.
In 1c ist exemplarisch ein Einsatz einer solchen Drosselklappe 100 in einer Klimaanlage dargestellt. Im Gehäuse 280 der Klimaanlage ist ein Verdampfer 250 vorgesehen, durch den die Luft, gefördert mittels eines in 1c nicht dargestellten Gebläses, hindurchtritt und über einen Heizkörper 251 und/oder einen diesen umgehenden Bypasskanal geführt wird. Die Temperatur des aus dem Kanal mit der Drosselklappe 100 austretentenden Luftstroms wird über die Klappen 270 eingestellt, wobei hierzu das Verhältnis der Luftmenge, welche über den Heizkörper 251 und den diesen umgehenden Bypass gesteuert oder geregelt wird. Durch die Art der Drosselklappe 100 ist deutlich die getrennte Weiterführung von kälterer und wärmerer Luft im Austrittskanal zu erkennen, so dass diese, wie im vorliegenden Fall am Austritt nicht ausreichend vermischt ist und im Querschnitt des Austritts ein inhomogenes Temperaturprofil vorliegt.
1b zeigt eine Schnittansicht von einer Mündungsstelle von zwei separaten Kanälen in einen gemeinsamen Kanal für eine Klappenform des Standes der Technik ohne Aussparungen und in schematischer Darstellung die Ausbildung eines „Luftschattens", wie er sich bei Einsatz einer bekannten Ausführungsform mit einer Klappe 4 im Austrittsbereich zweier separater Kanäle in einen gemeinsamen Kanals ausbildet. Die Klappe 4 erlaubt je nach Stellung entweder ein Schließen von einem Kanal oder in einer Zwischenstellung eine teilweise Zusammenführung der beiden Ströme. Die Stellung der Klappe 4 wird an einer Drehachse 3 eingestellt, die sich hier an einem Ende der Klappe 4 befindet. Die Klappe 4 weißt keine durchgehenden Aussparungen auf, da sonst ein Verschließen eines Kanals nicht möglich ist. Die Stellung der Klappe 4 legt die Verteilung der Luftanteile aus den jeweiligen Kanälen für den gemeinsamen Luftstrom nach der Klappe 4 in Durchströmungsrichtung und somit deren Eigenschaften fest. Die Klappe 4 erstreckt sich in ihrer Länge dabei von im Wesentlichen der Schwenkachse 3 bis zu einer Fläche im Innenbereich des Kanals.
1d zeigt den Einsatz einer Drosselklappe 4, wie in 1b dargestellt in einer Klimaanlage mit den Komponenten gemäß 1c.
In 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform für im Wesentlichen plattenförmige Elemente 1, 2 sowie die entsprechende Anordnung der zugehörigen Drehachsen 20, 21 gemäß der Erfindung dargestellt.
Der geschlossene Zustand für Elemente, die im Wesentlichen als rechteckförmige Platten mit einer verhältnismäßig geringen Dicke ausgebildet sind, ist in 2a dargestellt, bei dem der Luftstrom den Kanal in Durchströmungsrichtung im Bereich nach den Elementen nicht durchströmen kann. Das erste Element 1 weist eine erste Drehachse 20 auf, welche im Wesentlichen an einem Endbereich des ersten Elements 1 angeordnet ist. Die Drehachse 20 ist in einer vom Inneren weg weisenden Auswölbung des Kanals angeordnet. Das erste Element 1 erstreckt sich im Wesentlichen von der ersten Drehachse 20 bis im Wesentlichen zur zweiten Drehachse 21 des zweiten Elements 2 in zur lokalen Innenfläche des Kanals senkrechter Richtung. Die erste Drehachse 20 und die zweite Drehachse 21 sind parallel zu einander. Das erste Element 1 weist eine Vielzahl von durchgehenden Aussparungen 5 auf, welche auf dessen Fläche regelmäßig oder beliebig angeordnet sein können. Die Gestalt der Aussparung(en) 5 kann dabei einheitlich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Das zweite Element 2 weist eine zweite Drehachse 21 auf, welche sich im Wesentlichen an einem Endbereich des Elements befindet. Die zweite Drehachse 21 ist in einer vom Inneren weg weisenden Auswölbung des Kanals angeordnet. Das zweite Element 2 weist eine Vielzahl von durchgehenden Aussparungen 6 auf, welche auf dessen Fläche regelmäßig oder beliebig angeordnet sein können. Die Gestalt der Aussparung 6 kann dabei gleichförmig oder unterschiedlich ausgebildet sein. Die beiden Elemente 1, 2 sind in dieser Stellung gegenüber liegend angeordnet, so dass die gewünschte Absperrwirkung gegenüber der Luft in Durchströmungsrichtung eintritt. Das zweite Element 2 erstreckt sich im Wesentlichen von der zweiten Drehachse 21 bis im Wesentlichen zur ersten Drehachse 20 des ersten Elements 1 in zur lokalen Innenfläche des Kanals senkrechter Richtung. Das zweite Element 2 weist in dieser Stellung im Bereich der in Normalenrichtung projizierten Fläche von Aussparung 5 des ersten Elements 1 auf das zweite Element 2 hin keine Aussparung auf. Dasselbe gilt entsprechend in der umgekehrten Richtung für die Anordnung der Aussparung 6. Durch diese abwechselnde Anordnung von einer Aussparung in einem Element und der fehlenden Aussparung im anderen Element in Durchströmungsrichtung wird die Absperrwirkung der Vorrichtung im geschlossenen Zustand realisiert.
2b zeigt einen teilweise geöffneten Zustand für die obige bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Hierin wird eine intensive Durchmischung der durch die beiden Elemente 1, 2 durchtretenden Luft erreicht, welche sich in relativ kurzem Abstand zu den beiden Elementen 1, 2 in Durchströmungsrichtung einstellt. Dabei wird zunächst ein Element um seine Drehachse von dem anderen Element weg weisend gedreht, wodurch der Luftstrom durch die Vielzahl von Aussparungen 5 in Durchströmungsrichtung durchtreten kann. Die Luft ist in relativ kurzem Abstand zum geschwenkten Element im anschließenden Bereich des Kanals in Durchströmungsrichtung somit homogen verteilt.
In 2c wird der geöffnete Zustand für die obige Ausführungsform mit im Wesentlichen plattenförmigen Elementen 1, 2 gemäß den obenstehenden Erklärungen gezeigt. Die Elemente 1, 2 sind im Wesentlichen parallel zueinander und zusätzlich zur lokalen Innenfläche des Kanals hin ausgerichtet, wodurch der Öffnungsquerschnitt des Kanals im Bereich der Elemente 1, 2 maximal ist. Die Schwenkrichtung vom geöffneten zum geschlossenen Zustand (und umgekehrt) kann dabei für jedes Element identisch oder jeweils unterschiedlich sein. Vorzugsweise schwenken beide Elemente in Richtung der Durchströmungsrichtung, eine entgegengesetzte Schwenkrichtung für mindestens ein Element ist aber ebenfalls möglich.
In den einzelnen Darstellungen 3a–3c von 3 ist entsprechend der Reihenfolge für die in den Darstellungen 2a–2c von 2 beschriebene bevorzugte Ausführungsform in einer isometrischen Schnittansicht dargestellt. Darin weisen sowohl das erste Element 1 als auch das zweite Elemente 2 eine Vielzahl von entsprechenden durchgehenden Aussparungen 5, 6 auf.
4 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung, welche für im Wesentlichen plattenförmige Elemente sowohl zum Durchmischen als auch zum Absperren eines Kanals an einer Austrittsstelle von zwei separaten Kanälen 24, 25 in einen gemeinsamen Kanal 26 in Durchströmungsrichtung hinein verwendet werden kann. 4a zeigt ein erstes Element 200 und ein zweites Element 210 mit einer gemeinsamen Drehachse 23, welche sich in einer Stellung befinden, bei der ein Durchmischen eines Mediums aus einem ersten Kanal 24 und einem Medium aus einem zweiten Kanal 25 begünstigt. Die Elemente 200, 210 weisen dabei eine Vielzahl an zugehörigen durchgehenden Aussparungen 27, 28 auf, wie sie in ihrer Anordnung gemäß den Ausführungen zu 2 bereits beschrieben sind. Das zweite Element 210 weist im Bereich der Drehachse 23 in einem Endbereich eine Umbördelung auf.
Die 4b zeigt für die obige Ausführungsvariante beispielhaft den geschlossenen Zustand der beiden Elemente 200, 210, wobei hier die Luft am Durchtritt aus dem ersten Kanal 25 in den gemeinsamen Kanal 26 hinein gehindert wird. Die Luft aus dem zweiten Kanal 24 kann dagegen im Wesentlichen ungehindert in den gemeinsamen Kanal 26 einströmen.
Die Darstellungen von 5 zeigen zahlreiche weitere alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In 5a wird im Wesentlichen eine Vorrichtung gemäß 2a dargestellt, wobei die erste Drehachse 32 für das erste Element 30 gegenüber der zur ersten Drehachse 32 minimal beabstandete Fläche 35 um den Abstand b beabstandet ist. Eine entsprechende sinnfällige Ausgestaltung für die zweite Drehachse 33 findet sich ebenso im zweiten Element 31. Die Ausführungen zu den jeweiligen durchgehenden Aussparungen und bevorzugten Drehrichtungen der beiden Elemente 30, 31 gelten entsprechend im Sinne der Ausführungen zu 2. Der geöffnete Zustand ist mit unterbrochenen Linien dargestellt und zeigt die Ausrichtung der beiden Elemente 30, 31 im Wesentlichen an jeweils einer Innenfläche des Kanals in Durchströmungsrichtung. Die beiden Drehachsen 32, 33 der beiden Elemente 30, 31 sind gegenüberliegend an im Wesentlichen je einer Innenfläche des Kanals angeordnet.
5b zeigt eine weitere Ausführungsalternative für die vorliegende Erfindung. Der geschlossene Zustand ist mit durchgezogenen Linien dargestellt. Das erste Element 40 und das zweite Element 41 weisen jeweils dieselbe Drehachse 42 auf. In diesem Zustand sind die beiden Elemente 40, 41 parallel zueinander angeordnet, sowie im Wesentlichen senkrecht zur lokalen Innenfläche des Kanals ausgerichtet. Die Ausführungen zu den jeweiligen durchgehenden Aussparungen und bevorzugten Drehrichtungen der beiden Elemente 40, 41 gelten entsprechend im Sinne der Ausführungen zu 2. Der geöffnete Zustand ist mit unterbrochenen Linien dargestellt und zeigt die Ausrichtung der beiden Elemente 40, 41 im Wesentlichen an einer Innenfläche des Kanals in Durchströmungsrichtung.
Die 5c zeigt eine weitere Ausführungsalternative der vorliegenden Erfindung, bei der vier im Wesentlichen plattenförmige Element 54 bis 57 verwendet werden. Das erste Element 54 ist mit der ersten Drehachse 50 versehen. Das zweite Element 55 ist mit der zweiten Drehachse 51 versehen. Das dritte Element 56 ist mit der dritten Drehachse 52 versehen. Das vierte Element 57 ist mit der vierten Drehachse 53 versehen. Sämtliche Drehachsen 50 bis 53 fallen in dieser Ausführungsform zusammen. Die vier Drehachsen 50 bis 53 sind in der Mitte des Kanals angeordnet. Die Ausführungen zu den jeweiligen durchgehenden Aussparungen und bevorzugten Drehrichtungen der Elemente 54 bis 57 gelten entsprechend im Sinne der Ausführungen zu 2. Der geschlossene Zustand wird gebildet, wenn sowohl die beiden Elemente 54 und 55 parallel zueinander und im Wesentlichen senkrecht zu der lokalen Innenfläche des Kanals ausgerichtet sind, als auch die beiden Elemente 56 und 57 parallel zueinander und im Wesentlichen senkrecht zu der lokalen Innenfläche des Kanals ausgerichtet sind. Die Elemente 54 bis 57 erstrecken sich dabei im Wesentlichen von der jeweiligen Drehachse 50 bis 53 bis zur lokalen Innenfläche der entsprechenden Kanalseite. Der geöffnete Zustand (mit unterbrochenen Linien dargestellt) ist gegenüber dem geschlossenen Zustand um 90° gedreht realisiert.
5d zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche zusätzlich zu den beiden im Wesentlichen plattenförmigen Elementen 60, 61 ein drittes Element 62 umfasst, welches ebenfalls als ein im Wesentlichen plattenförmiges Element ausgeführt ist. Das Element 62 weist eine Drehachse 65 auf, welche in der Mitte des Elements 62 und in der Mitte des zu durchströmenden Kanals angeordnet ist. Im geschlossenen Zustand (mit durchgezogenen Linien dargestellt) sind die Elemente 60, 61 und 62 im Wesentlichen parallel zu einander und senkrecht zur lokalen Innenfläche des Kanals ausgerichtet. Das Element 62 erstreckt sich im geschlossenen Zustand im Wesentlichen von der Drehachse 65 bis zu den Drehachsen 63, 64 des ersten Elements 60 und zweiten Elements 61 hin. Die Elemente 60, 61 und 62 weisen keine durchgehenden Aussparungen auf. Der geöffnete Zustand ist mit unterbrochenen Linien dargestellt und zeigt die Ausrichtung der Elemente 60, 61 im Wesentlichen an jeweils einer Innenfläche des Kanals in Durchströmungsrichtung. Das dritte Element 62 ist nun gegenüber dem geschlossenen Zustand um 90° um seine Drehachse 65 gedreht.
Die Darstellung von 5e zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die beiden Elemente 70, 71 jeweils als Segment eines Hohlzylinders ausgebildet sind, welche gerade im geschlossenen Zustand sind. Dabei fallen die erste Drehachse 75 des ersten Elements 70 und die zweite Drehachse 76 des zweiten Elements 71 mit der Mittelachse der Hohlzylinder zusammen. Beide Drehachsen 75, 76 fallen zusammen. Das erste Element 70 weist dabei eine Vielzahl von durchgehenden Aussparungen 73 auf. Das zweite Element 71 weist eine Vielzahl von durchgehenden Aussparungen 74 auf.
5f zeigt eine weitere Ausführungsalternative gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der eine erste Drehachse 82 eines ersten Elements 80 und eine zweite Drehachse 83 eines zweiten Elements 81 auf einer Seite des zu durchströmenden Kanals angeordnet sind. Beide Elemente 80 und 81 sind im Wesentlichen plattenförmige Bauteile, die mit durchgehenden Aussparungen gemäß den obigen Ausführungen versehen sind. Die beiden Elemente 80, 81 erstrecken sich im geschlossenen Zustand (durchgezogen dargestellt) im Wesentlichen von ihrer jeweiligen Drehachse 82, 83 auf die gegenüberliegende Seite der Innenfläche des Kanals hin. Im geöffneten Zustand (mit unterbrochenen Linien dargestellt) sind beide Elemente 80, 81 im Wesentlichen parallel zu einander angeordnet und das zweite Element 81 ist im Wesentlichen an einer Innenfläche des Kanals ausgerichtet.
Die 6 mit den entsprechenden Darstellungen 6a–6c zeigt weitere Ausführungsformen für im Wesentlichen plattenförmige Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung. Dabei werden die Merkmale aus der bevorzugten Ausführungsform von 2 bis auf die Geometrie für das zweite Element 91 übernommen. Die 6a und 6b zeigen eine schematische Darstellung dieser weiteren Ausführungsform. Die geschlossene Stellung der beiden Elemente 1, 2 ist in Darstellung 6a zu sehen. Das zweite Element 91 weist einen Stopfen 97 auf, der sich von der Fläche 96 auf das erste Element 90 hin erstreckt und die Fläche 98 des ersten Elements 90 mit einer Höhe h überragt. Die zur zweiten Drehachse 93 minimal beabstandete Fläche 96 des zweiten Elements 91 ist hierbei um den Abstand d zur Drehachse 93 beabstandet, so dass sich ein Übergangsbereich 94 im zweiten Element 91 ergibt. Die erste Drehachse 92 des ersten Elements 90 und die zweite Drehachse 93 des zweiten Elements 91 sind beide auf einer Seite des Kanals in einer vom Inneren weg weisenden Auswölbung des Kanals angeordnet.
Ein teilweise geöffneter Zustand gemäß der obigen weiteren Ausführungsform ist in 6b dargestellt. Das zweite Element 91 wurde dabei etwas vom ersten Element 90 weggeschwenkt, so dass ein Durchtritt der Luft durch die durchgehenden Aussparungen 95 des ersten Elements 90 in Durchströmungsrichtung bereits möglich ist, während der Durchtritt im Bereich der entsprechenden durchgehenden Aussparung 95 von Stopfen 97 im ersten Element 90 durch den Stopfen 97 verzögert wurde.
Eine weitere Ausführungsform für ein im Wesentlichen plattenförmiges Element 111 mit Stopfen wird in 6c gezeigt. Das zweite Element 111 weist mehrere Stopfen mit jeweils unterschiedlicher Höhe auf, welche hier für den geschlossenen Zustand der Elemente 110, 111 mit einer ersten Höhe h und einer zweiten Höhe H von der Rückfläche des ersten Elements 110 ausgebildet dargestellt sind. Die Angaben zur Länge der Elemente 110, 111 und die Ausführungen zu möglichen Schwenkrichtungen der Elemente 110, 111 gelten für alle Darstellungen der 6 gemäß den Angaben zu 2.
Die 7a–7c von 7 zeigen jeweils eine weitere Ausführungsform für ein im Wesentlichen plattenförmiges Element der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung der einzelnen durchgehenden Aussparungen kann dabei symmetrisch zum Element (siehe 7a) oder aber auf eine Seite des Elements hin zu- oder abnehmend verteilt sein (siehe 7b und 7c). Die Gestalt der durchgehenden Aussparungen kann dabei konstant oder lokal unterschiedlich sein, womit sich eine gewünschte Luftstromsteuerung in Durchströmungsrichtung auf einen Bereich hin realisieren lässt.
8a zeigt in schematischer Darstellung eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Klimaanlage umfast einen Verdampfer 150, einen Heizkörper 151, einen Verteilerkasten 161, eine Drehklappe 153, welche um eine Drehachse 152 drehbar gelagert ist, eine erste Siebklappe 154 und eine zweite Siebklappe 155, welche ebenfalls um die Drehachse 152 drehbar gelagert sind, jedoch separat gedreht werden können. Die erste und zweite Siebklappe 154, 155 sind jeweils in Form eines Segments eines Hohlzylinders ausgebildet und weisen jeweils eine Vielzahl an Aussparungen auf, wobei die Aussparungen derart angeordnet sind, dass im geschlossenen Zustand der Siebklappen 154, 155 kein Durchtritt einer Luftströmung durch die Siebklappen 154, 155 möglich ist. Die Drehachse 152 der Siebklappen 154, 155 ist derart in der Mitte des Verteilerkastens 161 angeordnet, dass je nach Stellung und Überdeckung der Siebklappen 154, 155 eine Strömung von klimatisierter bzw. temperierter Luft von einem Wärmetauscher 150, 151 aus in Richtung Verteilerkasten 161 gelangen kann oder ein Durchlass verhindert werden kann.
8b zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß der Klimaanlage von 8a, bei der in dem Verteilerkasten 161 der Klimaanlage im Wesentlichen flache Siebklappen verwendet werden. Durch den Einsatz einer ersten Siebklappe 158 und einer zweiten Siebklappe 159, welche jeweils um eine Drehachse 160 separat drehbar gelagert sind, wird eine verbesserte Durchmischung der vorkonditionierten Luft im Verteilerkasten 161 erreicht. Die Siebklappen 158, 159 können je nach Stellung einen Kanal für gekühlte oder erwärmte Luft im Inneren des Verteilerkastens 161 frei geben oder verschließen. Es sind auch Zwischenstellungen möglich, bei denen eine Mischung und Lenkung der Luft im Bereich der Klappen erfolgen kann. Der Verteilerkasten 161 weist an einem Ende zwei Auslässe 156, 157 auf, welche jeweils von einer Drosselklappe frei gegeben oder verschlossen werden können.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der ein erstes Element 120 mit einem zweiten Element 121 je nach Stellung einen Durchtrittsquerschnitt öffnet oder verschließt. Beide Elemente 120, 121 weisen im Wesentlichen eine identische Drehachse 122 auf. Jedes Element 120, 121 weist im Wesentlichen die Gestalt eines Segments eines Hohlzylinders auf. Jedes Element 120, 121 weist eine Vielzahl von im Wesentlichen rechteckigen Aussparungen 124, 125 entlang der Längsrichtung des Elements 120, 121 auf, wobei diese in Längsrichtung regelmäßig beabstandet sind. Je nach Stellung der Elemente 120, 121 zueinander kommt es dazu, dass eine Luftströmung durch die Elemente 120, 121 hindurchtreten kann oder daran gehindert wird. Die beiden Elemente 120, 121 liegen im Wesentlichen flächig an.
10 zeigt die Ausführungsform gemäß 9, wobei die Elemente 120, 121 jeweils einzeln oder gemäß ihrer Anordnung in einer Baugruppe dargestellt sind. Das Element 121 weist jeweils an einem Ende eine Lippe 126, 127 auf, womit je nach Stellung des Elements 121 der Bereich zwischen der Lippe 126, 127 und der Wandung des durchströmten Kanals (siehe hierzu auch 12a) in Richtung der Luftströmung unpassierbar werden kann.
In 11a ist eine Schnittansicht für eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche in schematischer Darstellung eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, welche einen Verdampfer 136, ein Heizgerät 135 und einen Verteilerkasten 137 für die konditionierte Luft umfasst, zeigt. Im Inneren des Verteilerkastens 137 ist eine Klappe 138 angeordnet, welche zur Lenkung und Mischung der konditionierten Luft zu verschiedenen Auslässen 134, 139 hin dient.
In 11b ist eine Schnittansicht der Ausführungsform für den Bereich „A" gemäß 11a vergrößert dargestellt, bei der ein Auslass 134 aus dem Verteilerkasten 137 mittels zweier Siebklappen 130, 131 geöffnet oder verschlossen werden kann. Eine erste Siebklappe 130 ist um eine erste Drehachse 132 drehbar gelagert. Eine zweite Siebklappe 131 ist um eine zweite Drehachse 133 drehbar gelagert. Die erste Siebklappe 130 weist eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt auf, welche sich im Wesentlichen von der ersten Drehachse 132 in Richtung der zweiten Drehachse 133 erstreckt. Die zweite Siebklappe 131 weist eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt auf, welche sich im Wesentlichen von der zweiten Drehachse 133 in Richtung der ersten Drehachse 132 erstreckt. Im geschlossenen Zustand liegen die beiden Siebklappen 130, 131 im Wesentlichen flächig an. Die beiden Drehachsen 132, 133 sind gegenüber liegend angeordnet und im Wesentlichen parallel zueinander. Der Verlauf eines Luftstroms durch die Siebklappenanordnung ist mit Hilfe von Pfeilen dargestellt. Die Gestaltung der Siebklappen 130, 131 führt zu einer homogeneren Luftströmung im Auslass 134. Der abgegebene Schall im Bereich des Auslass 134 an den Fahrzeuginnenraum ist des Weiteren verringert, was einen Komfortvorteil für die Insassen zur Folge hat.
12a zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform, welche besonders vorteilhaft zur Lösung des Problems der „lauten Mitteldüse" ist. Diese Ausführungsform verwendet drei Siebklappen, wodurch eine Stauluftregelung möglich ist. Es ist aber auch eine weitere Ausführungsform mit nur zwei Klappen möglich, wodurch die Stauluftregelung dann entfällt (nicht dargestellt). Die störenden Geräusche der Mitteldüse treten insbesondere beim Umschalten vom Frischluftmodus in den Umluftmodus (und umgekehrt) auf. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Siebklappen 140, 141, 142 erlaubt eine allmähliche Veränderung des Durchtrittsquerschnitts des Luftstroms sowohl für den Einlass für die Frischluftzufuhr bzw. den Frischluftkanal 144, als auch für den Umluftkanal 146, so dass sich das Luftvolumen nicht rapide verändert. Dieser Komfortvorteil wird von den Fahrzeuginsassen positiv wahrgenommen. Zusätzlich zu diesem Komfortvorteil wird eine verbesserte Durchmischung der Luft erzielt.
12b zeigt eine Schnittansicht der Ausführungsform gemäß 12a, in der unterschiedliche Stellungen für die Siebklappen 140, 141, 142 dargestellt sind. Die Siebklappen 140, 141, 142 sind jeweils um eine identische Drehachse 143 unabhängig voneinander drehbar.
Die obere Anordnung von 12b zeigt, wie der Umluftkanal 146 mit Hilfe von zwei Klappen 141, 142 verschlossen wird, während Frischluft durch die Klappe 140 in den Auslasskanal 145 treten kann. Die eintretende Frischluft wird beim Passieren der Klappe 140 besser vermischt.
Die mittlere Anordnung von 12b erlaubt eine Regelung des Staudrucks der Frischluftzufuhr, indem die Siebklappe 140 gegenüber der Siebklappe 142 verschwenkt wird, was insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten zur Drosselung des Luftvolumens durch die Siebklappen im Bereich des Frischluftkanals 144 erforderlich ist. Die eintretende Luft aus dem Umluftkanal 146 wird durch die Siebklappe 141 besser vermischt.
In der unteren Anordnung von 12b befinden sich alle Siebklappen 140, 141, 142 auf der Seite des Eintrittskanals für die Frischluftzufuhr 144 und verschließen diesen vollständig, während der Umluftkanal 146 vollständig geöffnet ist. Die Klimaanlage wird in dieser Stellung der Siebklappen im Umluftmodus betrieben.
13a zeigt eine weitere Ausführungsalternative gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der zwei Klappen über deren Drehachsen, welche gegenüber liegend angeordnet sind, zusammenwirken. Eine erste Klappe 170 weist eine erste Drehachse 172 auf, welche im Wesentlichen in horizontaler Richtung verläuft. Eine zweite Klappe 171 weist eine zweite Drehachse 173 auf, welche zur ersten Drehachse 172 im Wesentlichen parallel ist. Die zweite Klappe 171 weist im geschlossenen Zustand von ihrer Drehachse 173 ausgehend eine Vielzahl von Leisten 175, 176, 177 mit einer Längsrichtung auf, wobei diese Leisten 175, 176, 177 entlang der Drehachse 173 regelmäßig beabstandet sind und sich im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Strömungskanals bis im Wesentlichen zur Drehachse der ersten Klappe 170 erstrecken. In der ersten Klappe 170 sind jeweils zu den Leisten 175, 176, 177 der zweiten Klappe 171 in axialer Richtung versetzt Leisten angeordnet, wodurch in der Stellung der Klappen 170, 171 gemäß 13a der Durchtrittsquerschnitt verschlossen wird. Die Anordnung der Leisten führt zu einer Gestalt der Klappen 170, 171, welche als „Kammklappen" bezeichnet wird.
13b zeigt die Ausführungsform gemäß 13a, in der die zweite Klappe 171 um ihre Drehachse 173 verschwenkt wurde, wodurch ein Durchtrittsquerschnitt für klimatisierte Luft teilweise frei gegeben wird. In der Mitte zwischen den Drehachsen 172, 173 ist eine Schnittlinie A-A dargestellt, welche parallel zu den Drehachsen ist, und in den nachfolgenden 14a–14c jeweils die erste Klappe und die zweite Klappe schneidet.
14a zeigt eine Schnittansicht für die Ausführungsform gemäß 13a, bei der die erste Klappe 170 gegenüber der zweiten Klappe 171 um ihre Drehachse verschwenkt ist. Die Leisten einer Klappe sind in Abhängigkeit von der Entfernung zur jeweiligen Drehachse in axialer Richtung gegenüber den Leisten der anderen Klappe unterschiedlich beabstandet und weisen jeweils einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Die Pfeile zeigen den Verlauf eines Luftstroms, welcher durch die Klappen durchtritt. Die Kammklappen führen neben einer verbesserten Durchmischung der Luft zu einer verbesserten Strömungsführung durch die Klappen.
14b zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsalternative gemäß 13a, bei der die Leisten der Klappen gegenüber der Längsachse der Leisten gemäß der Ausführungsform von 13a gedreht sind. Die Leisten weisen ebenfalls einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Der Verlauf einer durchtretenden Luftströmung ist mit Pfeilen dargestellt. Diese Anordnung führt ebenso zu einer verbesserten Durchmischung der Luft und zu einer verbesserten Strömungsführung durch die Klappen.
14c zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsalternative gemäß 13a, bei der Leisten einer Klappe mit im Wesentlichen halbkreisförmiger Gestalt ausgebildet sind. Die Leisten einer zweiten Klappe dienen im Wesentlichen als ein im Inneren hohler Ablenkungskörper für die Luftströmung und weisen strömungsaufwärtigen Richtung eine im Wesentlichen halbkreisförmige Gestalt und auf der strömungsabwärtigen Richtung eine im Wesentlichen spitz zulaufende Gestalt auf. Diese Anordnung führt ebenso zu einer verbesserten Durchmischung der Luft und zu einer verbesserten Strömungsführung durch die Klappen.
15a zeigt eine weitere Ausführungsalternative einer Kammklappenanordnung, welche ebenfalls zwei Klappen 371, 370 mit einer Anzahl von Leisten 375, 376, 377 aufweist. Die Klappen 371 und 372 sind dabei um Drehachsen 372, 373 drehbar gelagert. Im Gegensatz zu der in den 13 dargestellten Klappenanordnung sind zwischen den Leisten 375, 376, 377, Ausnehmungen 378 gebildet, welche in radialer Richtung vom Endbereich der Klappe, also dem der Drehachse jeweils abgewandten Ende nicht bis zur Drehachse verlaufen. Vorliegend weisen die Ausnehmungen 378 eine radiale Erstreckung von etwa der Hälfte der Klappenabmessung von Klappenende bis Klappenachse auf. Aus Gründen der Übersichtlichkeit, sind die Achsen 372, 373 weiter voneinander beabstandet gezeichnet als im tatsächlichen Anwendungsfall, für den wiederum gilt, dass in der ersten Klappe 370 jeweils zu den Leisten 375, 376, 377 der zweiten Klappe 371 in axialer Richtung versetzt Leisten angeordnet sind, wodurch in der Parallelstellung der Klappen 370, 371 gemäß 15a der Durchtrittsquerschnitt verschlossen wird.
15b zeigt die Ausführungsform gemäß 15a, in perspektivischer Darstellung, wobei die Klappen 371, 370 um ihre Drehachseen 373, 372 verschwenkt wurden, wodurch ein Durchtrittsquerschnitt für klimatisierte Luft teilweise frei gegeben wird.
Die in 16 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Klappenanordnung gemäß 15 lediglich durch die Ausbildung eines gezackten Randbereichs 499 der Klappenfläche, insbesondere der Leisten 475, 476, 477 und den dazwischenliegenden Ausnehmungen 478. Die Form der Zacken ist im vorliegenden Fall im Wesentlichen dreieckig, könnte aber auch durch viereckig Zacken oder durch eine gerundete Wellenlinie gebildet sein.
Mittels der vorgeschlagenen Ausbildung des Randbereichs sind akustische Vorteile realisierbar, insbesondere kann in Stellungen, die nur einen kleinen Öffnungsquerschnitt für die durchtretende Luft bilden, also kurz vor dem Schließen, ein durch die Bildung eines geringen Luftdurchtrittsspalts auftretendes Pfeifgeräusch vermieden bzw. reduziert werden.
17 zeigt eine weitere alternative Ausführung zweier Klappen 570, 571 in einem geschlossenen Zustand, wobei die Randbereiche 599 der Klappen beziehungsweise das Klappenende schräg zur jeweiligen Drehachse 572, 573 der Klappen verläuft. Vorliegend beträgt der Winkel α zwischen dem Randbereich der Klappe und der Drehachse etwa 20°. Denkbar wären aber auch Winkel zwischen 10° und 80°, insbesondere zwischen 20° und 60°.
Eine Kombination der Ausführungsformen gemäß 17 und gemäß 15 beziehungsweise 13 ist in 18 dargestellt. Die Klappen 671, 670 weisen dabei einen schräg zur Drehachse verlaufenden Randbereich 699 auf, aus welchem bei der Klappe 670 Leisten 675, 676 mit zur Drehachse parallelen Endbereichen abragen. Die dazu komplementäre Klappe 671, weist zwar ebenfalls einen schrägen Randbereich auf, jedoch sind in diesem Ausnehmungen 678 gebildet, die an ihrem Fuß ebenfalls parallel zur Drehachse der Klappe sind.
Selbstverständlich sind beliebige Kombinationen der dargestellten Ausführungsformen hinsichtlich ihrer Geometrie denkbar. Insbesondere können die zur 16 erläuterten Formen für die Randbereiche der Klappe in jeder der anderen Ausführungsformen vorgesehen sein.
Alle beschriebenen Klappenanordnungen sind bevorzugt in Bereichen einer Klimaanlage verbaut, wie sie in den 1c, 1d, 11 und 12 dargestellt sind, wobei jeweils der Luftdurchtritt durch einen entsprechenden Kanal vollständig freigegeben bzw. verschlossen werden kann, wobei auch beliebige Zwischen stellungen möglich sind. Zudem können die Klappenanordnungen als Temperaturmischklappen, wie beispielsweise in 8 dargestellt, Verwendung finden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2016664 [0008]
- DE 102004062426 A1 [0009]

Claims

Vorrichtung zur Mischung von gasförmigen Medien in einem Kanal, insbesondere für den Einsatz im Belüftungssystem von Kraftfahrzeugen, welche ein erstes Element (1) und mindestens ein zweites Element (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (1) und das zweite Element (2) derart zusammenwirken, dass diese in Abhängigkeit von ihrer Stellung unterschiedliche Öffnungsquerschnitte im Kanal definieren und die Elemente (1, 2) jeweils um eine feste Drehachse (20, 21) drehbar gelagert sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (1) mindestens eine durchgehende Aussparung (5) aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (1) eine Vielzahl von Aussparungen aufweist.
Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (2) mindestens eine durchgehende Aussparung (6) aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (2) eine Vielzahl von Aussparungen aufweist.
Vorrichtung gemäß mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehachse (20) des ersten Elements (1) parallel zur zweiten Drehachse (21) des zweiten Elements (2) ausgerichtet ist.
Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehachse (20) und zweite Drehachse (21) im Wesentlichen zusammenfallen.
Vorrichtung gemäß mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (1, 2) im Wesentlichen als ebene Platten ausgestaltet sind.
Vorrichtung gemäß mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (1, 2) eine kontinuierliche Drehbewegung zwischen einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand durchführen, worin der offene Zustand für im Wesentlichen plattenförmige Elemente (1, 2) durch eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung des ersten und zweiten Elements (1, 2) zueinander und die beiden Elemente (1, 2) zur lokalen Innenfläche des Kanals ausgerichtet sind, und der geschlossene Zustand durch eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung des ersten und zweiten Elements (1, 2) zueinander, wobei die beiden Elemente (1, 2) im Wesentlichen senkrecht zur lokalen Innenfläche des Kanals ausgerichtet sind, mit dem Ziel gebildet wird, im geschlossenen Zustand den Durchtritt eines gasförmigen Mediums im Bereich der Vorrichtung in Durchströmungsrichtung zu verhindern und im teilweise geöffneten Zustand eine Durchmischung des Mediums in kurzem Abstand nach der Vorrichtung in Durchströmungsrichtung zu begünstigen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im geschlossenen Zustand das zweite Element (2) im Bereich der in Normalenrichtung projizierten Fläche der durchgehenden ersten Aussparung (5) des ersten Elements (1) auf das zweite Element (2) hin keine Aussparung aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im geschlossenen Zustand das erste Element (1) im Bereich der in Normalenrichtung projizierten Fläche der durchgehenden zweiten Aussparung (6) des zweiten Elements (2) auf das erste Element (1) hin keine Aussparung aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Drehachse (20) im Wesentlichen an einem Endbereich des ersten Elements (1) befindet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweite Drehachse (21) im Wesentlichen an einem Endbereich des zweiten Elements (2) befindet.
Vorrichtung gemäß mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elemente (1, 2) im geschlossenen Zustand gegenüber liegend angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Elemente (1, 2) extern betätigt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Element (70) und ein zweites Element (71) jeweils im Wesentlichen ein Segment eines Hohlzylinders sind und eine jeweils zugehörige erste und zweite Drehachse (75, 76) aufweisen, welche jeweils von der Mittelachse der Segmente der Hohlzylinder des ersten und zweiten Elements (70, 71) gebildet wird.
Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 und Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (70, 71) eine kontinuierliche Drehbewegung zwischen einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand durchführen, worin der geschlossene Zustand durch eine Ausrichtung des ersten und zweiten Elements (70, 71) zueinander, wobei das erste Element (70) solange um die erste Drehachse (75) bei feststehendem zweiten Element (71) gedreht wird, bis zum einen das zweite Element (71) jeweils für die Anzahl der durchgehenden Aussparungen (73) des ersten Elements (70) gilt, dass im Bereich der in Normalenrichtung projizierten Fläche der durchgehenden ersten Aussparung (73) des ersten Elements (70) auf das zweite Element (71) hin keine Aussparung aufweist, und zum anderen jeweils für die Anzahl der durchgehenden Aussparungen (74) des zweiten Elements (71) gilt, dass im Bereich der in Normalenrichtung projizierten Fläche der durchgehenden zweiten Aussparung (74) des zweiten Elements (71) auf das erste Element (70) hin keine Aussparung aufweist, und der offene Zustand über eine Drehung eines der Elemente (70, 71) um ± 90° um seine zugehörige Drehachse (75, 76) gegenüber dem geschlossenen Zustand mit dem Ziel gebildet wird, im geschlossenen Zustand den Durchtritt eines gasförmigen Mediums im Bereich der Vorrichtung in Durchströmungsrichtung zu verhindern und im teilweise geöffneten Zustand eine Durchmischung des Mediums in kurzem Abstand nach der Vorrichtung in Durchströmungsrichtung zu begünstigen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elemente (70, 71) in radialer Richtung gegenüber liegend angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Elemente (70, 71) extern betätigt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame Drehbewegung eines ersten Elements (200) und eines zweiten Element (210) um ihre gemeinsame Drehachse (23) möglich ist, wenn das erste Element (200) und das zweite Element (210) parallel und im Wesentlichen gegenüber liegend angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Element (91) mindestens einen Stopfen (97) aufweist, dessen Querschnitt im Wesentlichen dem Querschnitt einer durchgehenden Aussparung (95), welche im geschlossenen Zustand für ein erstes Element (90) und dem zweiten Element (91) den Stopfen (97) aufnimmt, des ersten Elements (90) entspricht, und im geschlossenen Zustand der beiden Elemente (90, 91) das erste Element (90) mit einer Höhe h dessen Rückfläche (98) überragt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Luftmischung in Abhängigkeit der Höhe h von mindestens einem Stopfen (97) in einem teilweise geöffneten Zustand verzögern lässt.