ES2324287T3 - Caja de guiado de aire. - Google Patents
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Abstract
Caja de guiado de aire con una entrada de aire fresco (1), una entrada de aire ambiente (2) y una salida de aire (3), en la cual está prevista una válvula de concha (10) que puede conectar, en sus posiciones extremas, la salida de aire (3) a la entrada de aire fresco (1) o a la entrada de aire ambiente (2) según se escoja, comprendiendo dicha caja al menos una válvula de aletas o de mariposa (20) que se acciona en función de la posición de la válvula de concha (10), pudiendo dicha válvula de aletas o de mariposa (20) pivotar libremente utilizando un volumen liberado por la válvula de concha (10) y introduciéndose entonces en el volumen en el cual actúa la válvula de concha (10), caracterizada por el hecho de que dicha al menos una válvula de aletas o de mariposa (20) cierra completamente la entrada de aire ambiente (2) en una de sus posiciones extremas.
Description
Caja de guiado de aire.
La presente invención se refiere en general a
una caja de guiado de aire y en particular a una caja de guiado de
aire también llamada caja de aire fresco-aire
ambiente, que comprende una entrada de aire fresco, una entrada de
aire ambiente y una salida de aire.
Habitualmente, al nivel de la salida de aire o
tras esta hay un inyector de aire, que puede aspirar aire por la
entrada de aire fresco o la entrada de aire ambiente, con el fin de
impulsar a este al espacio interior del vehículo, después de que
haya pasado por un evaporador y/o un intercambiador de calor. Así,
con la finalidad de poder alimentar el espacio interior del
vehículo de manera selectiva con aire fresco o con aire ambiente,
se prevé habitualmente una válvula de aire
fresco-aire ambiente de tal manera que se pueda
conectar a elección la salida de aire a la entrada de aire fresco o
a la entrada de aire ambiente. Se conoce por el documento
DE-A-4 228 866 una caja de guiado de
aire como esta del tipo genérico, en la cual una válvula de concha
en forma de segmento de esfera realiza esta función.
Estos últimos años, se ha comprobado que en el
modo de aire fresco, era necesaria una regulación de la presión
dinámica con el fin de poder controlar, a grandes velocidades del
vehículo, el caudal de aire a través del aparato de calefacción y/o
de climatización. Con la finalidad de realizar la regulación de la
presión dinámica, se monta habitualmente una válvula de mariposa o
de aletas aguas arriba de la válvula de aire
fresco-aire ambiente en la entrada de aire fresco.
Sin embargo, esto provoca un aumento inadmisible del espacio de
construcción necesario. Por lo tanto, el documento DE
A-4 414 036 ha propuesto prever dos válvulas de
concha coaxiales entre sí, sirviendo una de las válvulas de concha
de válvula de aire fresco-aire ambiente en el
sentido usual y sirviendo la otra válvula de concha de válvula de
presión dinámica. Sin embargo, la utilización de dos válvulas de
concha con ejes coaxiales entre sí es complicada desde el punto de
vista de la cinemática y limita las posibilidades de actuar sobre
los flujos de aire.
El documento DE 19748787, que constituye el
estado de la técnica más cercano, propone una caja de guiado de
aire con una entrada de aire fresco, una entrada de aire ambiente y
una salida de aire, estando prevista una válvula de concha para
conectar, en sus posiciones extremas, a elección, la salida de aire
a la entrada de aire fresco o a la entrada de aire ambiente,
comprendiendo dicha caja al menos una válvula de aletas o de
mariposa que es accionada en función de la posición de la válvula de
concha y que puede pivotar libremente utilizando el volumen
liberado por la válvula de concha e introduciéndose entonces en
parte en el volumen en el cual actúa la válvula de concha.
Por lo tanto, la presente invención tiene por
objeto perfeccionar una caja de guiado de aire del tipo mencionado
en la introducción, de tal manera que se pueda influir en los flujos
de aire puestos en juego de manera polivalente conservando al mismo
tiempo una cinemática simple.
Este objeto se logra según la invención con una
caja de guiado de aire que tiene las características de la
reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se definen
formas de realización preferidas.
La invención se basa en la idea de combinar las
ventajas de un control del flujo de aire mediante una válvula de
concha y de una válvula de bandera, aletas o mariposa, sin aumentar
el espacio de construcción necesario al menos del lado de la
entrada de aire fresco. De manera especialmente sorprendente, la
función de aire fresco-aire ambiente y la
regulación de la presión dinámica pueden ser realizadas con una
cinemática simple combinando una válvula de concha y una válvula de
aletas o de mariposa ahorrando espacio y de manera eficaz, haciendo
cooperar las propiedades ventajosas respectivas de los dos tipos de
válvulas de manera sinérgica, lo cual mejora las características de
circulación globales y permite influir en estas de manera
extremadamente variada.
Según una forma de realización preferida, los
ejes de la válvula de concha y de la válvula de aletas o de
mariposa son esencialmente paralelos, estando estos, de manera
especialmente preferida, distanciados en al menos la dimensión
radial máxima de la válvula de concha con respecto a su eje.
Previendo los ejes paralelos, se puede realizar una activación
acoplada alternativa mediante una cinemática muy simple. La
separación especialmente ventajosa garantiza que la válvula de
concha permanezca libremente móvil, porqué no puede interactuar en
ningún momento con la parte fija de la válvula de aletas o de
mariposa.
Según otra forma de realización, los ejes de la
válvula de concha y de la válvula de aletas o de mariposa están
previstos esencialmente perpendiculares entre sí. Esta configuración
permite, por ejemplo, considerar el perfil de la presión dinámica
existente en el interior de la caja, colocando los ejes en una
posición donde la presión dinámica reinante es la más elevada, de
manera que las fuerzas de palanca que actúan sobre la válvula de
aletas o de mariposa puedan ser manipuladas fácilmente.
Ventajosamente, la válvula de aletas o de
mariposa puede reducir la sección transversal de la abertura de
salida y/o de la abertura de entrada de aire ambiente. Así, por
ejemplo, la regulación de la presión dinámica puede ocurrir
directamente delante del inyector de aire, cuando se prevé la
válvula de aletas o de mariposa al nivel de la abertura de salida,
pudiendo preverse en este caso un elemento de conducto de aire en el
modo llamado de aire ambiente. Cuando se prevé la válvula de aletas
o de mariposa de tal manera que pueda reducir la abertura de
entrada de aire ambiente, se consigue que se pueda utilizar la
válvula de concha de manera selectiva para realizar la función de
conmutación de aire fresco-aire ambiente o para
servir de válvula para la presión dinámica.
Además, se prefiere que la válvula de aletas o
de mariposa se encuentre en al menos una posición completamente en
la entrada de aire ambiente. En esta parte, la válvula de concha
puede quedar libremente móvil al menos en esta posición de la
válvula de aletas o de mariposa. Por ejemplo, la válvula de concha
puede cerrar la entrada de aire fresco, mientras que la válvula de
aletas o de mariposa puede servir para la regulación del caudal de
aire ambiente.
Con el fin de poder reducir el espacio de
construcción requerido, se utiliza el volumen en el cual la válvula
de concha puede encontrarse para permitir el pivotamiento de la
válvula de aletas o de mariposa, en particular cuando la válvula de
concha no se encuentra en esta parte del volumen. Por lo tanto, si
se utiliza la válvula de concha en el modo "cierre del aire
fresco" o "regulación de la presión dinámica", la válvula
de concha se encontrará, de manera determinante, en la zona de la
entrada de aire fresco, de manera que la zona de la entrada de aire
ambiente está libre y puede ser utilizada para pivotar la válvula de
aletas o de mariposa, con el fin de permitir una adición de aire
ambiente o incluso impedir una circulación en sentido contrario
hacía el interior en la salida del aire ambiente.
Con el fin de permitir el modo de funcionamiento
doble de la válvula de concha, se prefiere que la válvula de aletas
o de mariposa soporte y/o sustituya su función en la posición en la
cual bloquea la entrada de aire ambiente. De este modo es posible,
mediante la válvula de aletas o de mariposa, realizar la caja de
guiado de aire según la invención como si solamente fuera posible
una alimentación con aire fresco, cerrando el paso de aire
ambiente. En este caso, conviene destacar que, según una forma de
realización especialmente preferida, la válvula de concha puede
cubrir la válvula de aletas o de mariposa de modo que se libere la
entrada de aire fresco. Así, por ejemplo en un modo de aeración
máxima, se puede utilizar completamente la presión dinámica, sin
que se presente el riesgo de un movimiento de aire en el sentido
contrario hacía el interior en la abertura de entrada de aire
ambiente, puesto que esta puede cerrarse mediante las dos
válvulas.
Según un perfeccionamiento de la caja de guiado
de aire según la invención, está previsto al menos un dispositivo
de estanqueidad que aísla herméticamente la válvula de concha en al
menos una de las posiciones separadas de las posiciones extremas
con respecto a la caja de guiado de aire. Por ejemplo, se pueden
prever varios labios sobre el contorno exterior de la válvula de
concha con la finalidad de evitar que pueda pasar aire hacia atrás
en una posición intermedia de la válvula de concha.
Finalmente, se prefiere que en la caja de guiado
de aire según la invención, las válvulas puedan ser posicionadas de
tal manera que se pueda asegurar una regulación de la presión
dinámica y/o un modo de aire ambiente parcial.
Otras ventajas y características de la presente
invención se pondrán de manifiesto con la descripción siguiente de
algunas formas de realización actualmente preferidas, ofrecidas a
título únicamente ilustrativo y no limitativo, y en referencia a
los dibujos adjuntos, en los cuales:
- La figura 1 ilustra esquemáticamente una caja
de guiado de aire según una primera forma de realización
preferida.
- La figura 2 ilustra, en una vista en sección
esquemática, una variante de realización que no forma parte de la
invención reivindicada.
- La figura 3 ilustra otra variante de
realización con geometrías y ángulos de pivotamiento diferentes de
la válvula de concha.
- La figura 4 ilustra otra variante de
realización con diferentes disposiciones posibles de las válvulas de
aletas o de mariposa.
- La figura 5 ilustra una forma de realización
diferente con ejes de válvulas que se extienden
perpendicularmente.
- La figura 6 ilustra una forma de realización
perfeccionada de una caja de guiado de aire según la invención.
- La figura 7 ilustra otra forma de realización
alternativa.
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La figura 1 ilustra una primera forma de
realización preferida de una caja de guiado de aire según la
invención. Esta comprende, en una porción de caja superior 30, una
entrada de aire fresco 1, una entrada de aire ambiente 2 así como
una salida de aire 3, que conduce a una porción de caja inferior 40
en la cual se puede disponer un inyector de aire no ilustrado con
la finalidad de activar el aire y a continuación impulsarlo a
través de los componentes de una instalación de calefacción y/o de
climatización con el fin de poder restituir este aire por unos
conductos de aire a la parte interior del vehículo. Tal como se
ilustra, una válvula de concha 10 está montada pivotante alrededor
de un eje 11, y presenta, en sus extremos, unos labios de
estanqueidad 12 en forma de V con el fin de poder acoplarse
herméticamente en sus posiciones extremas a unas porciones de pared
realizadas consecuentemente en la parte superior de la caja 30. La
válvula de concha 10 se ilustra con línea de puntos en la posición
en la cual bloquea la entrada de aire fresco 1 y a trazo continuo en
la posición en la cual bloquea la entrada de aire ambiente 2. La
válvula de concha 10 puede disponerse en cualquier posición entre
estas dos posiciones extremas.
En la entrada de aire ambiente 2 se encuentra un
eje 21 esencialmente paralelo al eje 11, sobre el cual está montada
rotativa una válvula de mariposa. Tal como se ilustra, la válvula de
mariposa 20 está hecha según una configuración asimétrica,
presentando las dos aletas un ángulo inferior a 180º. En lo que
sigue se expondrán brevemente los diferentes modos de
funcionamiento de la caja de guiado de aire ilustrado:
En el modo aire ambiente, la válvula de concha
cierra la entrada de aire fresco 1 de manera estanca, haciendo que
se apliquen los labios de estanqueidad 11 contra la pared 30 de la
caja (posición ilustrada a trazos). En esta posición de la válvula
de concha 10, la válvula de mariposa 20 puede pivotar libremente
utilizando el volumen liberado por la válvula de concha 10. Tal
como se ilustra, las dos válvulas 10, 20 forman un sistema de
conducción de aire en forma de canal, que permite una mejor
aspiración del aire ambiente desde fuera del espacio interior del
vehículo mediante el inyector de aire (no ilustrado).
En el modo aire fresco exclusivamente, por
ejemplo para una ventilación rápida del espacio interior, la
válvula de concha 10 se encuentra en una posición en la cual bloquea
la entrada de aire ambiente 2 (posición de la válvula de concha
ilustrada a trazo continuo) y libera completamente la entrada de
aire fresco 1. Los labios de estanqueidad 12 se aplican de nuevo de
manera hermética contra la porción superior 30 de la caja. La
función de estanqueidad puede ser realizada desde el punto de vista
de la técnica de los fluidos tras la válvula de concha cerrada 10
en la entrada de aire ambiente 2 por la válvula de mariposa cerrada
20, de manera que incluso a elevadas velocidades del vehículo, se
pueda garantizar una buena estanqueidad.
A velocidades del vehículo muy elevadas y en un
modo que prevé una aeración moderada, hay que regular la presión
dinámica causada por la velocidad del vehículo.
A tal efecto, se puede introducir parcialmente
la válvula de concha 10 en la entrada de aire fresco 1, con el fin
de reducir la sección transversal existente, y ello de manera
libremente seleccionable, puesto que la entrada de aire ambiente
queda cerrada como antes por la válvula de mariposa 20.
También se puede llevar a cabo un modo de aire
ambiente parcial con la forma de realización ilustrada. Para este
modo, en el funcionamiento de aire fresco con regulación de la
presión dinámica, tal como se ha descrito más arriba, la válvula de
aletas o de mariposa 20 está abierta, estando las dos válvulas en
una posición de abertura parcial.
La figura 2 ilustra una variante de realización
con respecto a la forma de realización ilustrada en la figura 1, y
que no forma parte de la invención reivindicada, en la cual los
mismos componentes se indican con las mismas referencias numéricas
por lo que no se volverán a describir en detalle puesto que
permanecerán inalterados. Contrariamente a la forma de realización
ilustrada en la figura 1, no se prevé una única válvula de mariposa
en la entrada de aire ambiente 2, sino una disposición de dos
válvulas de mariposa. Como en la forma de realización ilustrada en
la figura 1, los ejes 21 se extienden esencialmente paralelamente al
eje 11 de la válvula de concha 10, siendo la distancia al eje 11
ligeramente mayor que la dimensión radial máxima de la válvula de
concha 10. El experto en la materia reconocerá que también es
posible otra división de la entrada de aire ambiente 2, para
reducir aún más la desviación de las válvulas de mariposa. Tal como
se ilustra, el aire ambiente parcial puede ser utilizado de este
modo gracias al recubrimiento parcial de la entrada de aire fresco
1 por la válvula de concha 10 para la presión dinámica.
La figura 3 ilustra otra forma de realización de
la caja de guiado de aire según la invención en una vista parcial
con respecto a la porción superior. También en este caso, los
componentes correspondientes están provistos de las mismas
referencias numéricas. Tal como se ilustra, la válvula de concha 10
puede adoptar las geometrías más diversas, como por ejemplo, en
sección, la forma de un arco de círculo, de una curva libre, de una
trayectoria elíptica o incluso una recta. También es posible
articular la válvula cilíndrica para varios ángulos de rotación
posibles sobre el eje 11, por ejemplo con un ángulo de rotación de
aproximadamente 90º o incluso un ángulo de rotación superior o
inferior a este valor. Contrariamente a la forma de realización
ilustrada en la figura 1, la válvula de mariposa 20 en esta forma de
realización, para la abertura de la entrada de aire ambiente 2, ya
no puede pivotar en el sentido anti horario, sino en el sentido
horario. Esto presenta la ventaja, en la configuración ilustrada,
de que la válvula de mariposa 20 puede en primer lugar utilizar el
espacio que es liberado al principio por la válvula de concha 10.
Además, la presión dinámica aplicada en una posición intermedia de
la válvula de concha 10 lleva a la válvula de mariposa a cerrarse,
de manera que queda prácticamente excluido un reflujo intempestivo
hacía el interior en el canal tras la entrada de aire ambiente
2.
La figura 4 ilustra, en una representación
similar a la de la figura 3, diversas posibilidades de configuración
y de disposición de la válvula de aletas o de mariposa 20 en la
zona de la entrada de aire ambiente 2. De este modo se ilustra la
pluralidad de posibilidades de combinación de la válvula de concha y
de la válvula de aletas o de mariposa. Como se puede ver, la
inserción de la válvula de mariposa en el volumen en el cual actúa
la válvula de concha 10, tanto mayor cuanto más arriba se prevé el
eje 21, con una reducción correspondiente del espacio de
construcción requerido en la zona de la entrada de aire ambiente
2.
La figura 5 ilustra una representación según las
figuras 3 y 4 de una variante de realización alternativa, en la
cual los ejes ya no son paralelos sino que se extienden más bien
esencialmente perpendiculares entre sí.
La figura 6 ilustra un perfeccionamiento de la
caja de guiado de aire según la invención, correspondiente
esencialmente a la forma de realización ilustrada en la figura 3.
Como se puede ver, la válvula de mariposa se encuentra en la
posición cerrada, completamente en la entrada de aire ambiente 2.
Los modos de funcionamiento vuelven a ser los correspondientes, y
en una representación más limitada, los componentes que se repiten,
que están provistos de las mismas referencias numéricas, no se
volverán a describir en detalle. Contrariamente a las formas de
realización descritas más arriba, la válvula de concha 10 dispone
sin embargo además de una pluralidad de labios de estanqueidad
moldeados por inyección, que se extienden, según la técnica de
conformación, en grupos esencialmente paralelos. Los labios de
estanqueidad que forman conjuntamente un dispositivo de estanqueidad
50, permiten un encaje estanco entre la válvula de concha 10 y la
porción superior 30 de la caja, en una pluralidad de posiciones
intermedias de la válvula de concha. De este modo se evita que en
una posición en la cual la válvula de concha 10 realiza una función
para la presión dinámica, pueda pasar aire hacia detrás de la
válvula de concha.
La figura 7 ilustra finalmente una variante de
realización de una caja de guiado de aire según la invención, en la
cual la válvula de mariposa ya no está dispuesta en la zona de la
entrada de aire ambiente 2 sino al nivel de la salida de aire 3 y
puede funcionar como válvula para la presión dinámica. La válvula de
concha 10 puede disponerse a su vez en dos posiciones extremas en
las cuales son únicamente posibles para cada una un modo de aire
fresco y un modo de aire ambiente. En el modo de aire ambiente, la
válvula de mariposa 20 estará habitualmente abierta, con el fin de
conducir el aire ambiente hacía el inyector de aire. En el modo de
aire fresco, la válvula de mariposa puede disponerse de manera
restrictiva en la salida de aire 3, por ejemplo en función de la
velocidad del vehículo. Conviene mencionar que en la forma de
realización aquí ilustrada, la válvula de mariposa puede concebirse
de manera muy simple, puesto que no realiza una función de
estanqueidad. La disposición ilustrada de las dos válvulas permite
un control prácticamente independiente con una cinemática muy
simple, puesto que los ejes 11, 21 son prácticamente perpendiculares
entre sí y la válvula de mariposa que sirve de válvula para la
presión dinámica, para cada una de sus posiciones, está situada
completamente en el volumen definido en el interior de la válvula
de concha. Evidentemente, se puede lograr un aire ambiente parcial
correspondiente tal como se ha descrito antes, pudiendo la
regulación de la presión dinámica ser realizada a la vez por la
válvula de concha 10 y por la válvula de mariposa 20. El
posicionamiento descentrado de la válvula de mariposa 20 permite
configurar el espacio de construcción necesario de manera muy
compacta por el lado de la salida de aire, pudiendo el experto en
la materia reconocer que también se puede utilizar de manera
correspondiente una válvula de bandera con una única aleta, en
función de las exigencias de la regulación de presión dinámica
necesaria.
En resumen, se puede notar que la caja de guiado
de aire según la invención permite utilizar las ventajas de los
diferentes tipos de válvula de manera sinérgica, de manera que un
control simple permita una pluralidad de modos de funcionamiento
diferentes sin necesitar un espacio de construcción suplementario,
en particular en la zona de la entrada de aire fresco. Aunque la
presente invención se haya descrito más arriba completamente y a
título de ejemplo con referencia a las formas de realización
actualmente preferidas, el experto en la materia reconocerá que son
posibles las variaciones y modificaciones más variadas en el marco
de las reivindicaciones. En particular, se pueden combinar
libremente entre sí las características individuales de las
diferentes formas de realización descritas. Por ejemplo, sería
posible prever varias válvulas de mariposa por el lado de la salida
de aire.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto
el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este
respecto.
\bullet DE 4228866 A [0002]
\bullet DE 4414036 A [0003]
\bullet DE 19748787 [0004]
Claims (8)
1. Caja de guiado de aire con una entrada de
aire fresco (1), una entrada de aire ambiente (2) y una salida de
aire (3), en la cual está prevista una válvula de concha (10) que
puede conectar, en sus posiciones extremas, la salida de aire (3) a
la entrada de aire fresco (1) o a la entrada de aire ambiente (2)
según se escoja, comprendiendo dicha caja al menos una válvula de
aletas o de mariposa (20) que se acciona en función de la posición
de la válvula de concha (10), pudiendo dicha válvula de aletas o de
mariposa (20) pivotar libremente utilizando un volumen liberado por
la válvula de concha (10) y introduciéndose entonces en el volumen
en el cual actúa la válvula de concha (10), caracterizada
por el hecho de que dicha al menos una válvula de aletas o de
mariposa (20) cierra completamente la entrada de aire ambiente (2)
en una de sus posiciones extremas.
2. Caja de guiado de aire según la
reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que los ejes
(11, 21) de la válvula de concha (10) y de la válvula de aletas o de
mariposa (20) son esencialmente paralelos, en particular
distanciados en al menos la dimensión radial máxima de la válvula de
concha (10) con respecto a su eje (11).
3. Caja de guiado de aire según la
reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que los ejes
(11, 21) de la válvula de concha (10) y de la válvula de aletas o de
mariposa (20) están previstos esencialmente perpendiculares entre
sí.
4. Caja de guiado de aire según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por el hecho de que
la válvula de aletas o de mariposa (20) puede reducir la sección
transversal de la abertura de salida (3) y/o de la abertura de
entrada de aire ambiente (2).
5. Caja de guiado de aire según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho
de que la válvula de aletas o de mariposa (20) se encuentra en al
menos una posición situada completamente en la entrada de aire
ambiente (2).
6. Caja de guiado de aire según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho
de que la válvula de aletas o de mariposa (20) soporta y/o sustituye
la función de la válvula de concha (10) en la posición en la que
bloquea la entrada de aire ambiente (2).
7. Caja de guiado de aire según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho
de que está previsto al menos un dispositivo de estanqueidad (50)
que aísla herméticamente a la válvula de concha (10) en al menos
una de las posiciones separadas de las posiciones extremas con
respecto a la caja de guiado de aire.
8. Caja de guiado de aire según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho
de que las válvulas (10, 20) pueden ser posicionadas de tal manera
que se dispone de una regulación de la presión dinámica y/o de un
modo de aire ambiente parcial.
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