CN1665691A - 具有结构化粗糙表面的柱面阀门 - Google Patents

具有结构化粗糙表面的柱面阀门 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种气流控制装置，特别是用于汽车暖气设备、通风设备和/或空调设备，其具有一个设置在空气通道中的空气阀门(20)，该空气阀门具有各个用以相互接合的第一表面部段(11，12，13，14，21，22，23，24)和各个不相互接合的第二表面部段(17，26，27)，其中，至少在一个第二表面部段(27)上构造有表面结构元件(28)。

Description

具有结构化粗糙表面的柱面阀门
本发明主要涉及一种气流控制装置，其特别是用于汽车暖气设备、通风设备和/或空调设备。这种气流控制装置通常包括一个设置在空气通道中的空气阀门，该空气阀门用来增大或者减小空气通道的净横截面。
近些年，在汽车供暖设备、通风设备和/或空调设备的领域中，为避免噪音产生作出过多种努力，提出了应当设置各种消声设备的建议，例如构造在外壳中的亥姆霍兹共鸣器(Helmholz-Resonator)或其他类似设备。另外，为了避免空气阀门上的噪声产生，对边缘区域进行特别设计，以提供一种可以避免紧临开启时刻的振鸣噪声的不规则的结构，这是因为一开始形成的间隙具有不规则的构造。
由DE-A-10018268已知的、按照权利要求1的前序部分所述的气流控制装置，特别是用于汽车暖气设备、通风设备和/或空调设备，其具有一个设置在空气通道中的空气阀门，该空气阀门具有各个用以相互接合的第一表面部段和各个不相互接合的第二表面部段。在DE-A-10018268中建议，将空气阀门的边缘区域，也就是它的一个第一表面部段，设计成不规则形状，以避免振鸣噪声。在一个优选的实施形式中，该第一表面部段表现为一个由阀门元件本身与一突出的筋条构成的角，其中筋条的端部构造成不规则形状，因为这是阀门间隙的形成位置，此时，相互间的接合在这里解除。
另外，申请人还提出了多种具有不规则边缘结构的空气阀门，以减轻阀门开启时刻的噪声。
尽管上面的措施在个别情况下可以取得不错的降噪效果，然而在许多情况下上述措施并不足以取得预期的降噪效果。
本发明的目的在于，提供一种文首所述型式的气流控制装置，它可以进一步避免气流噪声的形成。
根据本发明，通过至少在一个第二表面部段上设置表面结构元件来达到上述目的。特别意想不到地发现，如果在阀门的所谓非边缘区域或者空气通道的一个未参与密封的区域设置表面结构元件，对这些区域进行结构化，就可以取得非常有效的降噪效果。自然也可以在相应的第一表面部段上附加设置表面结构元件，由此得到一种不规则的边缘，正如在DE-A-10018268中已提议的那样。而对于本发明的构思来说，很重要的一点是，恰恰不是对实现密封功能的区域进行结构化，而是对与之相邻近的表面部段进行结构化。这具有很显著的优点，即，在该设计的框架内，对于密封性和要使用的关闭压力不产生任何限制，如同将密封区域自身进行不规则设计、以便在开启时刻获得一种不规则的间隙构造的情形那样。
表面结构元件可包括凸起和凹陷，特别是高度/深度为2mm。这样的表面结构化能够令人满意地改变的表面区域中的气流，使得不仅在该处而且在边缘处或者第一表面部段上的气流噪声都被避免，而密封区域无需进行非规则化。
有利地，表面结构元件至少表面局部地不规则设置，以便避免寄生噪声现象的形成。
根据一个优选的实施形式，表面结构元件基本上包括长方六面体状的元件。使用长方六面体状的表面结构元件，可以保证空气通道和/或空气阀门在通过压铸法进行制造时具有良好的脱模性，以及在避免规则结构的同时保证了整个表面的简单设计。
表面结构元件也可以至少部分具有一种多面体状构造，例如四面体状、金字塔状等等，其中锥体状的或者截锥状的构造也可以考虑。但无论如何需要注意的是，具有离散尖端以及具有倒圆尖端的多面体是有利的，这是为了在不同的地方提供不同的气流阻力。
表面结构元件也可以至少部分构造成基本半球形。在这种情况下，表面结构元件可以是疙瘩结构，或者小坑，就像高尔夫球上的小坑一样。
有利地，表面结构元件的投影面积在0.1到1cm2之间，特别是0.5cm2。表面结构元件选择这样大小的投影面积，可保证紧邻表面结构元件处的边界空气层产生一种令人满意的气流变化，以便有效地避免噪声的形成，即便很高的气流速度也不会导致寄生的噪声形成。
根据一个优选的实施形式，空气阀门构造成壳式阀门，其中表面结构元件特别是设置在壳表面上或者空气通道的一个与壳表面对置的部分上，或者同时设在这两个表面上。
本发明的空气流控制装置的一种特别有利的应用是在新鲜空气/循环空气控制装置上，因为进行这种应用时必须要操控高的背压和高的气流速度，以前的解决方案常常会导致噪声方面的问题，并且不允许对空气阀门的边缘进行改造。
本发明其它的优点和特征进一步由下面对优选实施形式的描述示例性地给出，并参照附图，其中：
图1示出带有新鲜空气/循环空气控制装置的进风口外壳的剖视图，其用于汽车供暖设备、通风设备和/或空调设备，该新鲜空气/循环空气控制装置是本发明的气流控制装置的一种优选应用。
该气流控制装置包括一柱面或壳式阀门20和一空气通道，空气通道由进风口外壳10限定边界，在所示实施形式中示出了新鲜空气供给通道开口。所示出的装置借助于在图中仅以风扇叶轮5示意的鼓风机将吸入的新鲜空气或循环空气送入汽车内室。为了关闭/切断新鲜空气供给，以一种公知的方式设置柱面阀门或壳式阀门20，其具有可以与空气通道的第一表面部段11、12、13、14密封地接合的第一表面部段21、22、23、24。另外，空气通道在所示实施形式中还包括一个不具密封功能的第二表面部段17。以相应的方式，空气阀门20还具有两个不参加与通道进行相互作用的表面部段26、27，其只和密封接合部段面式连接。如图所示，表面部段27设置有表面结构元件28，从而表面部段27总体上进行了结构化。
图1所示的空气阀门20位置是新鲜空气部分开通的位置，有相当大的背压，从而特别是在汽车速度很高的时候，在进风口10与空气阀门20之间的表面区域避免形成规则的气流结构，由此可以切实消除振鸣噪声。这个情况，如图所示，出现在空气阀门20的任何一个位置，也就是说，即使是就在开启或关闭之前或者之后、亦即各个第一表面部段11、12、13、14、21、22、23、24之间相互接合之前或者之后，这些表面部段的密封性能没有受到影响。换言之，本发明的方案意想不到地以一种简单的、令人满意的方式确保了噪声的消除，即通过在未参与密封的表面设置结构元件。这是一种很有创新的方案，因为人们至今仍尝试将未参与密封的表面构造得尽可能光滑。
图2是作为优选实施形式的一部分的空气阀门的三维示意图，其中整个壳表面作为整个表面部段，设有疙瘩状的不规则结构，其可以用压铸制造方法特别简单地制作。可以清楚看到，第一表面部段20、23没有进行不规则化，而第二表面部段27设置有不规则的凸起28，其中在所示的实施形式中，表面结构元件优选具有约2mm的高度和约0.5cm2的投影面积。
图3中示出的是一个与图2中表现方式类似的其他形式的空气阀门，其中表面结构元件为具有尖端或棱的四面体状。
虽然本发明完全借助于目前的优选实施形式进行描述，本领域技术人员应当认识到，在不脱离本发明基本构思的前提下，权利要求范围内不同的变化和变型亦是可能的。目前的做法建议，第二表面部段尽可能不设置气流干扰位置以及将第一表面部段构造成不规则形状，与之相反，本发明通过在第二表面部段上设置表面结构元件，以一种特别有效和经济的方式减小了气流噪声，而不损害密封性。这具有额外的优点：就表面结构元件的构造自由空间而言，同第一表面部段与空气通道一起进行相互作用和必须至少保证密封的情形相比，具有高得多的自由度。

Claims (9)

1.气流控制装置，特别是用于汽车暖气设备、通风设备和/或空调设备，其具有一个设置在空气通道中的空气阀门(20)，该空气阀门具有各个用以相互接合的第一表面部段(11，12，13，14，21，22，23，24)和各个不相互接合的第二表面部段(17，26，27)，其特征在于，至少在一个第二表面部段(27)上构造有表面结构元件(28)。
2.根据权利要求1所述的气流控制装置，其特征在于，表面结构元件(28)包括凸起和凹陷，特别是高度/深度为约2mm。
3.根据权利要求1或2所述的气流控制装置，其特征在于，表面结构元件(28)至少表面局部地不规则设置。
4.根据上述权利要求之任一所项述的气流控制装置，其特征在于，表面结构元件(28)至少部分构成为长方六面体状。
5.根据上述权利要求之任一所项述的气流控制装置，其特征在于，表面结构元件(28)至少部分构成为基本多面体状。
6.根据上述权利要求之任一所项述的气流控制装置，其特征在于，表面结构元件(28)至少部分构成为基本半球形。
7.根据上述权利要求之任一所项述的气流控制装置，其特征在于，一个表面结构元件(28)的投影面积在0.1到1cm2之间，特别是约0.5cm2。
8.根据上述权利要求之任一所项述的气流控制装置，其特征在于，空气阀门(20)是一种壳式阀门。
9.根据上述权利要求之任一所项述的气流控制装置，其特征在于，所述气流控制装置构成为一种新鲜空气/循环空气控制装置。
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