-
Vorrichtung zum Mischen von zwei Gas- oder Luft strömen unterschiedlicher
Temperatur und / oder Zusammensetzung, insbesondere zum Mischen eines Kalt- und
Warmluftstromes bei einer Kraftfahrzeughei zung Die Erfindung bezieht sich auf eine
Vorrichtung zum Mischen von zwei Gas- oder Luft strömen unterschiedlicher Temperatur
und / oder Zusammensetzung, insbesondere zum Mischen eines Kalt- und Warmluftstromes
bei einer Kraftfahrzeugheizungs- und Belüftungsanordnung mit einem Radialgebläse
zur Erzeugung der Luftströmung.
-
Das Problem der Vermischung eines Kalt- und Warmluftstromes tritt
beispielsweise bei einer Vorrichtung zum Heizen und
Belüften eines
Kraftfahrzeuges auf, wobei dann von einer sogenannten Mischluftheizung gesprochen
wird. Hierbei soll also ein ständig erhitzter Luftstrom mit einem Kaltluft strom
in einem bestimmten Verhältnis gemischt werden, wobei auch einer der Luftströme
allein zur Wirkung kommen soll, was im Sommerbetrieb insbesondere für den Kaltluftstrom
zutrifft, um eine intensive Belüftung und damit Kühlung des Fahrgastraumes zu erreichen.
Zur Unterstützung des bzw. der Luftströme ist es bei Fahrzeugheizungen bekannt,
an Stelle von Axialgebläsen auch Radialgebläse zu verwenden.
-
Zur Regelung der Mischluft, d. h. deren Temperatur werden im allgemeinen
Klappen verwendet, durch deren Stellung der Kalt-oder Warmluftstrom entsprechend
gedrosselt bzw. deren Querschnitte verändert werden. Solche Regelklappen sind jedoch
nachteilig, da sie eine lineare Regelung nicht ohne weiteres ergeben. Sie dichten
außerdem schlecht ab und ihr Platzbedarf ist beträchtlich, wobei noch hinzukommt,
daß ihre Betätigung schwergängig ist, da sie meist entgegen der Luftströmung bewegt
werden müssen.
-
Es besteht daher das Bedürfnis, eine-Vorrichtung zum Regeln der Temperatur
der Mischluft zu schaffen, die einfach in ihrem Aufbau sowie raumsparend ist und
eine gute Regelung der Mischluft ergibt, ohne daß dabei eine Verengung des Querschnittes
für den Kaltluftstrom sich ergibt, wenn dieser allein zur
Belnftung
des Fahrgastraumes herangezogen wird. Diese Aufgabe wird unter Verwendung eines
Radialgebläses durch die vorliegende Erfindung dadurch gelöst, daß in axialer Richtung
gesehen, der Kalt- und Warmluftstrom jeweils auf einer Seite dem Läufer des Radialgebläses
zugeführt wird und eine die Luftströme etwa bis zu den Schaufeln des Läufers auf
der jeweiligen Seite haltende Vorrichtung axial verschiebbar ist.
-
Eine Ausführungimöglichkeit des erfindungsgemäßen Grundgedankens besteht
in einfachster Weise darin, daß der Kaltluft und der Warmluftstrom in an sich bekannter
Weise je von einer Seite axial in das Gebläse bzw. den Läufer einmünden und innerhalb
des Läufers eine axial verschiebbare Luftmischscheibe vorgesehen ist.
-
Radialgebläse, bei denen zwei Luftströme je von einer Seite axial
in da's Gebläse einmünden, sind durch die DOS 2 116 053 und 2 310 934 bekanntgeworden.
Hierbei ist der Läufer des Gebläses durch eine starre Trennwand in zwei Teile geteilt
und die von beiden Seiten angesaugte Luft wird bei dem einen bekannten Gebläse vom
Laufer in zwei separate Gehäuse mit verschiedenem Auslaß geleitet. Bei dem anderen
bekannten Gebläse wird auf der einen Seite Frischluft und auf der anderen Seite
Umluft angesaugt,. wobei die vermischte Luft gemeinsam aus dem Gebläse austritt
und weiterhin im gewünschten Maße behandelt wird. Eine Regelung. der-Luftmengen,
die von Jeder Seite angesaugt
werden, um eine entsprechende Anteilmäßigkeit
in der MischIutt zu erhalten, ist bei diesen bekannten Gebläsen nicht möglich.
-
Durch die verschiebbare Luftmischs'c'heibe ist es nicht nur möglich,
den Anteil der beiden Luftströme zu verändern, sondern es kann der eine oder der
andere Luftstrom völlig abgesperrt werden wenn die Luftmischscheibe in eine ihrer
Endstellungen gebracht wird, in denen sie eine der axialen Eintrittsöffnungen in
das Gebläse abschließt. Die Luftmischscheibe braucht in Gegensatz zu Regelklappen
keinen zusätzlichen Raum, da sie innerhalb des ohnehin vorhandenen Radialgebläses
untergebracht ist. Sie ist darüberhinaus leicht zu betätigen und ergibt eine gute
Regelung, d. h. der Bedienweg der Luftmischscheibe entspricht in etwa dem Mischungsverhältnis.
-
Eine zweckmäßige Bauweise der Heizanordnung ergibt sich dann, wenn
die axialen Eintrittsöffnungen des Gebläsegehäuses mit etwa parallel zu dem Gehäuse
verlaufenden Luftführungskanälen verbunden sind und in einem der Kanäle der Wärmetauscher
nahe der Eintrittsöffnung angeordnet ist. Es ist dann vorteilhaft, den Motor für
den Antrieb des Läufers auf der dem Wärmetauscher gegenüberliegenden Seite des Gehäuses
anzuordnen, wobei die Verstellvorrichtung für die Luftmischscheibe sich zwischen
dem Wärmetauscher und dem Läufer befindet.
-
Die Luftmischscbeibe hat in vorteilhafter Weise zur Verbesserung der
Luftströmung mindestens auf einer Seite in radialer Richtung einen kurvenförmigen
Verlauf. Der mit der Motorwelle verbundene Läuferboden ist mit Öffnungen entsprechenden
Querschnittes versehen bzw. von Tragstegen gebildet. Ein besonders wichtiges Merkmal
der Erfindung ist weiterhin darin zu sehen, daß der Läuferboden bzw. die Tragstege
als ein Axialgebläse ausgebildet sind. Dieses Axialgebläse dient zur Unterstützung
der Leistung des Radialgebläses, ohne daß der Raumbedarf wesentlich erhöht wird.
-
Dieselbe Maßnahme kann zweckmäßig auch auf der dem Läuferboden gegenüberliegenden
Seite des Läufers vorgesehen werden, so daß also dem Läufer des Radialgebläses beiderseits
je ein Axialgebläse bzw. ein Axialgebläserad vorgeschaltet ist. Diese Axialgebläse
sind mit dem Läufer natürlich bewegungsabhängig gekoppelt und sind zweckmäßig mit
diesem einteilig ausgebildet.
-
Wenn bis jetzt davon ausgegangen wurde, daß die beiden Luftströme
je von einer Seite in das Gebläse einmünden, so heißt das nicht, daß dies unbedingt
so sein muß. Wenn es aus Raum-oder sonstigen Gründen zweckmäßig ist, beide Luftströme
von einer Seite her dem Gebläse bzw. dem Läufer zuzuleiten, so kann dies dadurch
erfolgen, daß die die Luftströme im Läufer auf der jeweiligen Seite haltende Vorrichtung
aus einem rohrförmigen
Teil besteht, das von einer Seite in den
Läufer hineinreicht, an welchem Ende die Wandungen trichterförmig sich radial nach
außen erstrecken und einer der beiden Luftströme durch das rohrförmige Teil in gleicher
Richtung wie der andere Luftstrom dem Läufer zugeführt wird.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand von Zeichnungen
näher erläutert, in denen zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch eine vereinfachte mehr
schematische Kraftfahrzeugheizungs- und Belüftungsanordnung mit dem erfindungsgemäBen
Gebläse, Fig. 2 eine andere Anordnung der Luftführungskanäle und des Gebläses, jedoch
an etwa dergleichen Stelle des Kraftfahrzeuges wie in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt
durch das Gebläse in größerem Maßstab, Fig. 4 einen Schnitt durch das Gebläse mit
einer anderen Ausbildung der Luftmischscheibe, Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V
- V in Fig. 4,
Fig. 6 einen Schnitt durch eine weitere Ausbildung
des Gebläses und der Luftmischscheibe und Fig. 7 einen Schnitt durch eine Gebläseanordnung
mit axialer Luftzuführung von ein- und derselben Seite.
-
In Fig. 1 und 2 sind mit 2 die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges,
mit 3 das Armaturenbrett und mit 4 das an die Windschutzscheibe anschließende Karosserieblech
bezeichnet, in welchem Lufteinlaßschlitze 5 vorgesehen sind. In bekannter Weise
munden die Lufteinlaßschlitze 5 in eine Art Luftsammelkasten 6, der von Wandungsteilen
8 gebildet wird. Von diesem Luftsammelkasten 6 nehmen in Fig. 1 Luftführungskanäle
10 und 12 ihren Ausgang, durch die die Luft dem Radialgebläse 14 zugeführt wird.
-
Das Radialgebläse 14 besteht in bekannter Weise aus einem spiralförmigen
Gehäuse 16 sowie dem Läufer 18 mit seinen Schaufeln 20. Im Luftführungskanal 10
ist kurz vor der Eintrittsöffnung in das Gebläsegehäuse 16 ein Wärmetauscher 22
angeordnet, der vom Kühlwasser des Motores durchflossen wird, so daß' bei betriebswarmem
Motor der durch den Luftführungskanal 10 in das Gebläse eintretende Luftstrom stets
erwärmt wird.
-
Der Läufer 18 des Gebläses 14 ist mit einem Läuferboden 24 versehen,
der entsprechend große Durchtrittsöffnungen für die Luft aufweist oder nur aus Speichen
besteht. Es tritt also
durch den Luftführungskanal 10 und den Wärmetauscher
22 Warmluft axial in das Gebläse 14 ein. Auf der anderen Seite wird durch den Luftführungskanal
12 2 Kaltluft axial vom Gebläse 14 angesaugt. Der Läufer 18 wird von einem Elektromotor
26 angetrieben, wobei der Zäuferboden 24 mit der Motorwelle 28 fest verbunden ist.
Die Motorwelle 28 erstreckt sich ferner in den Läufer 18 hinein und reicht etwa
bis zu dessen anderen Stirnseite.
-
Diese Verlängerung der Motorwelle 28 ist mit 30 bezeichnet. Auf der
Verlängerung 30 ist eine Luftmischscheibe 32 gelagert, die axial so verschiebbar
ist, daß sie einerseits in eine Stellung gebracht werden kann, in. der sie die Eintrittsöffnung
34 des Gebläsegehäuses 16 abschließt und andererseits die Stellung einnimmt, in
der sie die Eintrittsöffnung 36 des Gehäuses 16 verschließt. Somit ist einmal der
Kaltluftstrom abgesperrt und das Gebläse kann nur erwärmte Luft fördern. In der
anderen Stellung wiederum wird die Einlaßöffnung 36 für die Warmluft abgeschlossen,
so daß nur Kaltluft bzw. Frischluft gefördert werden kann.
-
Die Luftmischscheibe 32 ist hier nur schematisch ohne eine Betätigungs-
bzw. Verstellvorrichtung gezeichnet. In der dargestellten Zwischenstellung ist die
in das Gebläsegehäuseeintretende Warmluft- und Kaltluftmenge etwa gleich. Es wird
also Warmluft und Frischluft zu gleichen Teilen gemischt, wobei die Mischluft entsprechend
der Pfeile 40 aus dem Gehäuse 16 austritt.
Durch eine Klappe 42,
wird die frischluft entweder entsprechend dem Pfeil 44 in den Fußraum 46 geleitet
oder die Luft wird über den Kanal 48 den Entfrosterdüsen 50 zugefiihrt, wenn sich
die Klappe 42 in der gestrichelten Lage 52 befindet. In Zwischenstellungen der Klappe
42 wird die Mischluft oder auch nur Kalt- oder Warmluft sowohl dem Fußraum 46 als
auch den Entfrosterdüsen 50 anteilmäßig zugeführt. Durch axiales Verschieben der
Luftmischscheibe 32 werden in einfacher Weise die Anteile von Kalt- und Warmluft
verändert, so daß die Temperatur der Mischluft in einfacher Weise geregelt werden
kann.
-
Die Fig. 2 zeigt eine andere Anordnung des Gebläses 14. Der Läufer
18 ist hier etwa waagerecht angeordnet und die Luftmischscheibe 32 ist auf der senkrecht
angeordneten Motorwelle 28 gelagert. Alle übrigen Teile haben dieselben Bezugszeichen
wie in Fig. 1, so daß sie nicht nochmal beschrieben werden brauchen.
-
Frischluft strömt hier also entsprechend den Pfeilen 56 durch die
Lufteintrittsöffnungen 5 in den Luftsammelkasten 6 ein. Die Luft strömt um eine
Abdeckung 58, die als Wasserabweiser dient, herum in die Luftführungskanäle 59 bzw.
60. Von da strömt Luft über einen Spalt 62 zwischen Gebläsegehäuse 16 und Abdeckung
58 dem Läufer 18 als Kaltluft zu. Der weiter nach unten gerichtete Luftstrom gelangt
über den Wärmetauscher 22 in das Gehäuse 16, wobei hier wiederum entsprechend der
Stellung der Luftmischscheibe 32 der Anteil an Warm- und Kaltluft geregelt wird.
Für die Verstellung der Luftmischscheibe 32 ist schematisch ein
Gestänge
62 gezeigt. Die Klappe 42 lenkt den Mischluftstrom wiederum zu den Entfrosterdüsen
50 und / oder den Fußraum 46.
-
In den vergrößerten Schnitt durch die Gebläseeinrichtung nach Fig.
3 sind weitere Einzelheiten ersichtlich. Auf die bereits im Zusammenhang mit Fig.
1 und 2 beschriebenen Teile soll nicht mehr näher eingegangen werden. Für den Wärmetauscher
22 sind hier die Anschlüsse für den Flüssigkeitszu- und Ablauf gezeichnet, wobei
der eine Anschluß mit 66 und der andere Anschluß mit 68 bezeichnet ist. Die Luftmischscheibe
32 ist mit einer Hülse 70 versehen, die auf der Verlängerung 30 der Motorwelle 28
drehbar gelagert ist. Die Hülse 70 ist mit einer Nut 72 versehen, in die ein Stift
74 eingreift, der an einem Hebelarm 76 eines Winkelhebels 80 angebracht ist. Der
Winkelhebel 80 ist in einem Festpunkt 82 gelagert und sein Arm 84 steht mit einem
Bowden-oder Seilzug 86 in Verbindung. Dieser Bowdenzug 86 ist zu einem Betätigungsglied
90 geführt bzw. an diesem befestigt, das z. B.
-
in Form eines hebels am Armaturenbrett sich befindet. Durch Verstellen
des Betätigungsgliedes 90 wird der Winkelhebel 80 so verstellt, daß über den Hebelarm
76 und den Stift 74 die Buchse 70 und damit die Luftmischscheibe 32 axial auf der
Verlängerung 30 der Motorwelle 28 verstellt wird. Durch die Anordnung der Nut 72
in der Buchse 70, in die der Stift 74 des Hebelarmes 76 eingreift, wird die Luftmischscheibe
32 an einer Drehbewegung nicht gehindert. Dies ist insbesondere wichtig, wenn die
Luftmischscheibe 72 sich in ihrer äußersten rechten Stellung an den
Läuferboden
24 anlegt und somit die Drehbewegung des Läufers 18 mitausführt. Die Luftnischscheibe
32 kann natürlich auch in jeder an-deren Weise und auch unabhängig von der Motorwelle
28, z. B. an besonderen Führungsteilen, geführt sein. Auch die Verstelleinrichtung
als solche, nämlich der Winkelhebel 80 ist nur beispielsweise gezeigt und kann durch
jede andere mögliche Verstell- bzw. Verschiebeeinrichtung ersetzt werden. In der
äußersten linken Stellung, ,in der die Luftmischscheibe 32 die Einlaßöffnung 36
für Warmluft abschließt, wird die Scheibe 32 sich nicht mitdrehen, sondern sie wird
durch ihre Anlage am Rand der Öffnung 36 in ihrer Ruhestellung verbleiben. Durch
ein festes Anpressen an den Rand der Einströmöffnung 36 verhindert die Suftmischscheibe
32 das Eindringen von Warmluft in das Gebläse, was besonders im Sommer wichtig ist,
wenn nur Frischluft dem Wageninnern zugeführt werden soll.
-
Die Fig. 4 unterscheidet sich von der Fig. 3 insbesondere dadurch,
daß die Luftmischscheibe 32 auf ihrer rechten Seite einen kurvenförmigen Verlauf
80 besitzt. Dadurch wird in diesem Fall Strömung dietfür die über den Wärmetauscher
22 einströmende Warmluft verbessert. Derselbe kurvenförmige Verlauf 80 kann natürlich
auch auf der der Kaltluft zugewandten Seite der Luftmischscheibe 32 vorgesehen sein.
Eine weitere Besonderheit des Gebläses nach Fig. 4 besteht darin, daß der Läuferboden
24 aus Stegen 82 besteht, die so geformt sind, daß sie ein Axialgebläserad ergeben.
-
Wie Fig. 5 zeigt, weist der Läuferboden 24 fünf derartige Stege
auf.
Somit wird die Strömung der Kaltluft praktisch durch ein Axialgebläse unterstützt.
-
In Erweiterung dieses Gedankens kann auch auf der anderen Seite des
Läufers 18 ein derartiges Axialgebläserad vorgesehen werden, dessen Schaufeln in
Fig. 6 mit 84 bezeichnet sind. Die Schaufeln 84 bestehen ebenfalls wie die Schaufeln
82 mit dem Läufer 18 des Radialgebläses bzw. mit dessen Schaufeln 20 aus einem Stück.
Es wird dadurch ein Läufer geschaffen, der einmal mit seinen Schaufeln 20 als Radialgebläse
wirkt, wobei der beiderseits vorgesehene Läuferboden mit den Schaufeln 82 und 84
die zusätzliche Wirkung eines Axialgebläses besitzt. Dadurch wird die Wirkung des
Gebläses erhöht, ohne daß der Raumbedarf wesentlich erhöht wird. In Fig. 6 ist die
Luftmischscheibe 32 beiderseits mit einem kurvenförmigen Verlauf 80 versehen. Wie
bereits bemerkt, kann die Luftmischscheibe 32 drehfest oder drehbar auf der Motorwelle
angeordnet sein. Das Radialgebläse verwirbelt die beiden Luftströme entsprechend
ihrem Anteil und macht eine nachgeschaltete Luftmischkammer überflüssig. In Fig.
6 ist die Motorwelle 28 auf der dem Motor 26 gegenüberliegenden Seite nochmals gelagert.
-
Während bei den bisherigen Ausführungsbeispielen die Kalt- und Warmluft
axial je von einer Seite einströmt, zeigt Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel, bei dem
der Kalt- und Warmluftstrom von ein- und derselben Seite her axial in das Gebläse
bzw. den Läufer
einmünden. Zu diesem Zwecke ist die Luftmischscheibe
32 nicht: als durchgehende Scheibe ausgebildet, sondern sie geht triciterförmig
in ein Rohr 90 über, daß sich in axialer Richtung zunn Gebläse erstreckt und gegenüber
dem Antriebsmotor 26 aus dem Gebläse herausgeführt ist. Das Rohr 90 ist mittels
eines doppelarmigen Hebels 92, an dem ein Bowdenzug 94 angreift, ähnlich der Luftmischscheibe
32 bei den anderen Ausführüngsbeispielen axial verschiebbar. Durch das Rohr 90 strömt
Kaltluft dem Läufer 18 zu. Die Kaltluft wird jedoch in der gezeigten Stellung des
Rohres 90 nur der rechten Seite des Läufers 18 zugeführt. Um das Rohr 90 herum ist
ein Luftführungskanal 96 ausgebildet, der mit dem Wärmetauscher 22 in Verbindung
steht. Durch diesen Kanal 96 strömt Warmluft dem Läufer 18 zu, die somit nur auf
der linken Seite der trichterförmigen Erweiterung 32 des Rohres 90 dem Läufer 18
zuströmen kann. Der Anteil von Kalt- und Warmluft wird in gleicher Weise wie bei
den vorherigen Anordnungen geregelt. Je nach dem, in welcher Endstellung die trichterförmige
Erweiterung 32 sich befindet, wird nur Kaltluft oder nur Warmluft dem Läufer 18
zugeführt. Diese Anordnung ist dann am Platze, wenn aus Raum- oder sonstigen Gründen
beide Luftströme nur von einer Seite her dem Gebläse zugeführt werden können.
-
- Patentansprüche -