CN203818979U - 一种用于混合空气流的混合器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于混合空气流的混合器。所述混合器包括空气通道（100），所述空气通道具有至少一个热空气通道（120）和一个冷空气通道（110），其中，经过所述热空气通道（120）和经过所述冷空气通道（110）的空气流可以借助于各自的混合阀（530）进行控制，其中，在所述热空气通道（120）中设有用于对经过所述热空气通道（120）的空气进行加热的加热元件（140，500，510）。此外，所述混合器还包括混合室（200），所述混合室与所述空气通道（100）的热空气通道（120）和冷空气通道（110）的空气出口侧流体连接，其中，所述混合室（200）具有空气引导元件（320），这些空气引导元件的布置使得从所述热空气通道（120）的空气出口侧流出的空气（150）与从所述冷空气通道（110）的空气出口侧流出的空气（130）交叉流过。

Description

一种用于混合空气流的混合器
技术领域
本实用新型涉及一种用于混合空气流的混合器。
背景技术
为了实现在车辆中对空气温度进行恰当调节，人们尝试通过通道将空气温度较低的空气流和空气温度较高的空气流引向期望的出口。通过引导部或者引导元件，可以影响空气流的方向或者根据要求切断温度较低或温度较高的空气。
通过各个通道、引导部以及切断装置所产生的对空气流的影响很大程度上依赖于混合阀在通过冷空气通道和热空气通道供给空气时的位置。因此，在温度混合阀在混合器中的运动期间，在混合器的入口或者出口孔之间的层次不是恒定的，并且温度升高在个别出口孔处可以被中断。混合阀的主要作用在于空气的引导而不是空气的混合，因此很难影响在混合器出口孔中的温度分布不均匀性。以这种方式在空调设备中对温度进行自动调节在汽车中是很困难的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种改进的混合器。
该目的通过以下混合器得以解决。
本实用新型提供一种用于混合空气流的混合器，其中，该混合器具有以下特征：
-空气通道，该空气通道具有至少一个热空气通道和至少一个冷空气通道，其中，经过热空气通道和经过冷空气通道的空气流借助于各自的混合阀进行控制，其中，在热空气通道中设有用于对经过热空气通道的空气进行加热的加热元件；以及
-混合室，该混合室与空气通道的热空气通道与冷空气通道的空气出口侧流体连接，其中，该混合室具有空气引导元件，所述空气引导元件的布置使得从热空气通道的空气出口侧流出的空气与从冷空气通道的空气出口侧流出的空气交叉流过。
在这里，空气通道可以理解为一种元件，该元件使得能够在多个子通道中对流经空气通道的流体进行调温。混合室可以理解为一种腔室，在该腔室中温度不同的空气或者流体流相互混合。流体连接可以理解为一种连接，该连接是可透过气体和/或液体的。因此，混合室也可以理解为可透过空气地与空气通道的空气出口侧连接。空气引导元件可以理解为一种比如为金属板条的引导元件，该板条伸进混合室中并且被布置成，使得它对经过混合室或者经过混合室的子区域的介质进行引导，从而改变该介质的流动方向。
本实用新型基于以下认识：如果具有不同温度的流体的介质流交叉流过，则可以实现不同温度的介质的特别好的充分混合。在这种情况下实现特别有利的流体流，在该流体流中实现各个子流的快速充分混合，而不会导致各个子流在流体或者介质的合成流中的很大的分布不均匀性。此外，本实用新型在技术上是简单的并且因此可成本低廉地制造，从而价廉地实现关于介质或者流体流的很好的充分混合性所提到的效果。
特别有利的是，根据本实用新型的一种实施方式，混合室通过设置至少一个空气引导面状元件被划分成多个层，其中，空气引导面状元件被定向成使得来自热空气通道的空气和/或来自冷空气通道的空气与所述至少一个空气引导面状元件平行地流动。本实用新型的这种实施方式提供这样的优点，即混合室可划分成多个容积较小的子混合室，这特别是通过这样设计的混合室的更好的混合特性产生效果。
根据本实用新型的另一种实施方式，在混合室中，空气引导元件中的一个空气引导元件可以从空气通道的空气出口侧的位于热空气通道与冷空气通道之间的区域向混合室的出口孔延伸，其中，该空气引导元件只延伸到混合室容积的用于对来自热空气通道的空气流进行引导的子区域中。本实用新型的这种实施方式提供这样的优点，即，使来自热空气通道在混合器中被引导的那些空气流发生尽可能大的扰动。以这种方式可通过在这里提出的混合器实现非常好的充分混合特性。
此外，根据本实用新型的另一种实施方式，在混合室中，空气引导元件中的另一个空气引导元件可以从空气通道的空气出口侧的位于热空气通道与冷空气通道之间的区域向混合室的出口孔延伸，其中，该另一个空气引导元件只延伸到混合室容积的用于对来自冷空气通道的气流进行引导的子区域。本实用新型的这种实施方式同样提供这样的优点，即，使现在是来自冷空气通道在混合室中被引导的那些空气流发生尽可能大的扰动。以这种方式，可通过在这里提出的混合器实现进一步改善的充分混合特征。
此外特别有利的是，所述一个空气引导元件和所述另一个空气引导元件设置在混合室的相对壁上和/或设置在空气引导面状元件的相对面上。以这种方式，空气引导元件可以使经过混合室的各个子区域的空气流产生尽可能最优的扰动。
为了在混合室的一个子混合区域中使尽可能大的流体体积扰动，空气引导元件可以设置在出口孔的一侧上，该侧构成与冷空气通道相对的出口孔的边缘。
类似地，为了在混合室的另一个子混合区域中使尽可能大的流体体积扰动，另一个空气引导元件可以替代地或者额外地设置在出口孔的一侧上，该侧构成与热空气通道相对的出口孔的边缘。
根据本实用新型的另一种实施方式，混合室的出口孔可以比位于混合室的与空气通道的空气出口侧相对的入口侧上的孔小。本实用新型的这种实施方式提供这样的优点，即，缩小用于经过混合室的空气流或多个子空气流的流动横截面，从而在出口侧上在已混合的空气流的出口处，可以通过混合室实现非常有利的充分混合特性。
为了在混合室中产生尽可能小的流动阻力，混合室可以具有弯曲的内壁，该内壁设置在与空气通道的空气出口侧相对的入口孔与所述出口孔之间。
如果空气通道具有用于对经过冷空气通道的空气流进行控制的一个混合阀和用于对经过热空气通道的空气流进行控制的另一个混合阀，其中，所述一个混合阀的位置和所述另一个混合阀的位置可以彼此独立进行控制，那么可以实现在混合室的出口孔处进而在混合器的出口孔处流出的空气流的温度的特别好的可调性。
附图说明
下面参照附图对本实用新型的有利实施例进行详细说明。附图中：
图1示出了在本实用新型的一种实施例中使用的空气通道的立体图；
图2示出了在空气分配器中的混合室和出口阀的示意图；
图3A示出了在本实用新型的一种实施例中使用的混合室的立体图，其中，该立体图是以朝着混合室的空气入口侧看的观察方向画出；
图3B示出了图3A的混合室的立体放大图，其中，更详细地标出各个元件；
图4A示出了在本实用新型的一种实施例中使用的混合室的立体图；
图4B示出了图4A的混合室的放大图；
图5A示出了在本实用新型的一种实施例中使用的混合室的立体图，其中，标出了两个不同截面；
图5B示出了混合室沿图5A的截面A-A’的剖视图；
图5C示出了混合室沿图5A的截面B-B’的剖视图；
图6示出了根据本实用新型的一种实施例的处于组装好的状态下的混合器的立体图。
其中：
100 空气通道
110 冷空气通道
120 热空气通道
130 冷空气流，冷股
140 加热装置
150 热空气流，热空气股
200 混合室
210 除霜阀
220 通风阀
230 搁脚空间阀
300 空气引导面状元件
310 弯曲的内壁
320 空气引导元件，翅片
400 具有热空气的区域
410 具有冷空气的区域
500 加热体
510 电加热装置
530 混合阀
540 混合室的出口孔
具体实施方式
在下面对本实用新型的优选实施例的描述中，对于在各个图中所示且起类似作用的元件使用相同或类似的附图标记，其中，省去了对这些元件的重复描述。
图1示出了空气通道100的立体图，该空气通道具有冷空气通道110和热空气通道120。在混合器的运行中，冷空气130（冷却气）流经冷空气通道110，这在图1中用箭头表示。在混合器的运行中，热空气150（暖空气）流经例如具有至少一个加热元件140的热空气通道120，这在图1中同样用箭头表示。对于空气受调节的空调设备（KLA=空调设备），温度较低的空气流130和温度较高的空气流150的调整是空调设备的出口孔处的温度调节的原因。两种空气流130和150的权重通过设置在空气通道100的空气入口处的一个或多个混合阀产生，该空气入口在图1的视图中位于空气通道100的背面并且因此在图1中未示出。通过混合阀的位置（即开启），调节在空调设备出口孔处的温度。对于所有阀位置（对应不同的空气分配情况）和所有混合阀状态都可以对温度较高的空气流150和温度较低的空气流130均匀地进行引导并且因此进行混合。
恰当的温度调节按照三个标准进行判断：
1.随着混合阀的运动，温度线性升高。温度升高应当（尽可能在所有的混合阀位置）是线性的并且不间断的。
2.出口孔之间的温度层次。温度层次通过在车辆内室中的舒适度标准进行限定。在这里，不是只在仪表板的空气出口中有热空气流出以及从搁脚空间中的空气出口只有冷空气流出；而是应当在所有空气出口处都有温度均匀的空气流出。
3.在每个空气出口中的温度分布不均匀性应当尽可能小。这意味着，在一个空气出口处尽可能不包含空气以不同温度流出的子空气流。从空气出口流出的空气应当事先在混合单元中进行混合并且以均一、即均匀的温度输出到周围，特别是乘客室中。
例如，来自空气通道100的温度较低和温度较高的空气流在混合室200中进行混合，如在图2中所示。在这里，空气通过除霜阀210向空气通道100供给。从混合室200中可以通过通风阀220将调温空气输出到例如位于仪表板的区域中的空气出口。从混合室200中也可以通过搁脚空间阀230将调温空气输出到乘客室的搁脚空间区域中。混合室200由于安装空间限制在汽车中对于恰当混合来说通常太小。因此，为了优化输出到乘客室中的空气，要考虑用于对空气进行恰当混合和引导的附加措施。
根据本实用新型的一种实施例，混合室200通过设置空气引导面状元件300被分成多个层，例如由图3的立体图中可见。在这里，在图3A中描述了朝混合室200的空气入口侧看的观察方向，该观察方向在图3B中以放大的方式示出，其中，在组装好的状态下，混合室200的该空气入口侧与图1的空气通道100的空气出口侧联接，并且因此混合室200的该空气入口侧与空气通道100的空气出口侧流体连接。因此，每个空气引导面状元件300（即每个层）通过与冷空气通道110流体连接以及与热空气通道120连接而分开引导冷股130和热股150，冷股和热股作为冷空气流130以及热空气流150在图3B中分别被示意示出。通过混合室200的内壁310的侧旁弯曲部以及在跨越子层中的不同高度的两个翅片320，可通过热股150与相应的冷股130的交叉流过而实现交叉空气流，该空气流使得被引导经过混合室的具有不同温度的空气流具有非常好的充分混合特性。因此，在混合器100的下游产生多个连续布置的空气流，这些空气流需要明显更少的距离用来进行共同混合以及用于实现均一的空气温度，因为在这种情况下设有很多表面用于将热量从热空气股150传递到冷空气股130。因此，混合室200的划分明显改善了空气调节的鲁棒性，使得流出混合器的空气流的流出温度与混合器中的空气分配无关。
翅片（即空气引导元件320）的高度决定空气流的大小和交叉效果。在这里，空气引导元件320只延伸到横截面的一个子区域中，该子区域被提供为用于引导热空气流130在混合室200的多个子区域或者混合室200的一个层中的一个子区域。空气引导元件320在这里设置在混合室200的相对壁上或者设置在空气引导面状元件300的相对面上，从而紧挨在出口之前，各个热空气流150的每一个热空气流在一个空气引导元件320上方或者下方被引导，并且每一个冷空气流130与相应的热空气流150相反地在另一个空气引导元件320下方或者上方被引导，从而实现热股或者热空气流150与相应的冷股或者冷空气流130发生尽可能最优的扰动。因此可以实现从混合室200流出的空气的尽可能均一的温度。如果目标温度层次规定值不必要的话，也可以省去一个或多个空气引导面状元件320（即一个或多个层）。
在图4A中描述了混合室200的从空气出口侧看的立体图，其中可见的是，热股150和冷股如何在混合室的不同子区域中被引导经过空气引导元件320，以在混合室200的出口处获得尽可能已均一调温的空气。在图4B中可得知空气流的温度分布（温度廓线）图，其中，区域400具有热股150的温度，而区域410具有冷股130的温度。因此，从图4B可得知，在混合室200的空气出口侧上，每个空气引导面状元件320在一面上具有高温空气而在相对面上具有低温空气。因此也可以通过对空气引导面状元件320使用比如为金属的导热材料，仅仅通过经由空气引导面状元件320的热交换在混合室200中就能够实现使冷股130的温度相应于热股150的温度进行调节，反之亦然。
图5A示出了混合室200的从另一空气出口侧看的另一立体图。在这里，在图5A的视图中标出了两根剖切线A-A’和B-B’，这两根剖切线表示在混合室中经过不同高度的剖切平面。在图5B中示出了混合室沿剖切线A-A’的剖面。在这里，从图5B的剖视图中可看到具有冷空气通道110和热空气通道120的空气通道100。在热空气通道120中可看到加热体500和沿流动方向设置在加热体500之后的电加热装置510。冷空气通道110以及热空气通道120的空气流入通过混合阀530的位置进行调节，每个混合阀开启经过冷空气通道110或热空气通道120的最大空气量，其中，冷空气通道110的混合阀530也可以称作冷阀以及热空气通道120的混合阀530也可以称作热阀。此外还可见的是，混合室200具有弯曲的内壁310并且在剖切线A-A’的高度上具有一个空气引导元件320，该空气引导元件从混合室200的空气入口侧的位于冷空气通道110与热空气通道120之间的区域向混合室的出口孔540的左端部（也就是出口孔的距冷空气通道最近的那个端部）延伸。以这种方式，热空气流150，即来自空气通道100的空气流的热股，在剖切线A-A’的高度中被引向出口孔540。在图5C的剖视图中，可看到图5B的相应元件在剖切线B-B’的高度中的布置。与图5B的视图不同，现在空气引导元件320在剖切线B-B’的高度中从位于冷空气通道110与热空气通道120之间的区域向出口孔540的右端部（即混合室540的出口孔的距热空气通道最近的那个端部）延伸。因此，在出口孔540的区域中实现每个层有由热股150和热股130组成的交叉空气流，该交叉空气流相对于在使用现有技术的元件布置的情况下的空气流而言具有明显更加均一的空气温度。
图6示出了具有空气通道100和混合室200的组装好的混合器100的立体图。在这里可看到带有设置在混合室200中的部分空气引导元件320的混合室200的出口孔540，这些出口孔引起对热空气流和冷空气流的有利空气引导。
总之要说明的是，通过使用这里介绍的混合器使得能够在较低的空气压降下进行高效的空气混合。因此，使得能够明显改善调节曲线的线性和在出口（即混合室的出口）中的分布不均匀性。此外，该优点通过简单且节省时间地对调节曲线进行校准来实现，其中，这特别是在对翅片高度和层之间的距离进行优化时是可行的。此外，混合器可以作为负责所有温度调节的额外部件进行提供，这具有物流优势。例如，如果改动是必要的，可以只对需要改动的那个部件进行修改。人们也可以只通过一个设备和两个不同的混合器提供两种温度调节，如果空调设备被设计成用于两种具有不同要求的汽车的话。
所描述的实施例仅仅是示例性地选取的并且可以相互组合。

Claims (10)

1.一种用于混合空气流的混合器，其特征在于，所述混合器包括： 
-空气通道(100)，所述空气通道具有至少一个热空气通道(120)和至少一个冷空气通道(110)，其中，经过所述热空气通道(120)和经过所述冷空气通道(110)的空气流借助于各自的混合阀进行控制，其中，在所述热空气通道(120)中设有用于对经过所述热空气通道(120)的空气进行加热的加热元件(140，500，510)；以及 
-混合室(200)，所述混合室与所述空气通道(100)的热空气通道(120)和冷空气通道(110)的空气出口侧流体连接，其中，所述混合室(200)具有空气引导元件，所述空气引导元件的布置使得从所述热空气通道(120)的空气出口侧流出的空气(150)与从所述冷空气通道(110)的空气出口侧流出的空气(130)交叉流过。 
2.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述混合室(200)通过设置至少一个空气引导面状元件(300)被划分成多个层，其中，所述空气引导面状元件(300)的定向使得来自所述热空气通道(120)的空气(150)和/或来自所述冷空气通道(110)的空气(130)与所述至少一个空气引导面状元件(300)平行地流动。 
3.如权利要求2所述的混合器，其特征在于，在所述混合室(200)中，所述空气引导元件中的一个空气引导元件从所述空气通道(100)的空气出口侧的位于所述热空气通道(120)与所述冷空气通道(110)之间的区域向所述混合室(200)的出口孔(540)延伸，其中，所述一个空气引导元件只延伸到所述混合室(200)容积的用于对来自所述热空气通道(120)的空气流(150)进行引导的子区域中。 
4.如权利要求3所述的混合器，其特征在于，在所述混合室(200)中，所述空气引导元件中的另一个空气引导元件从所述空气通道(100)的空气出口侧的位于所述热空气通道(120)与所述冷空气通道(110)之间的区域向所述混合室(200)的出口孔(540)延伸，其中，所述另一个空气引导元件只延伸到所述混合室(200)容积的用于对来自所述冷空气通道(110)的空气流(130)进行引导的子区域中。 
5.如权利要求4所述的混合器，其特征在于，所述一个空气引导元件和 所述另一个空气引导元件设置在所述混合室(200)的相对壁上和/或设置在空气引导面状元件(300)的相对面上。 
6.如权利要求3所述的混合器，其特征在于，所述一个空气引导元件设置在所述出口孔(540)的一侧上，该侧构成所述出口孔(540)的朝着所述混合室(200)的靠近所述冷空气通道(110)的端部的方向位于最远处的边缘。 
7.如权利要求4所述的混合器，其特征在于，所述另一个空气引导元件设置在所述出口孔(540)的一侧上，该侧构成所述出口孔(540)的朝着所述混合室(200)的靠近所述热空气通道(120)的端部的方向位于最远处的边缘。 
8.如权利要求3所述的混合器，其特征在于，所述混合室(200)的出口孔(540)小于位于所述混合室(200)的与所述空气通道(100)的空气出口侧相对的入口侧上的孔。 
9.如权利要求8所述的混合器，其特征在于，所述混合室(200)具有弯曲的内壁(310)，所述内壁设置在与所述空气通道(100)的空气出口侧相对的入口孔与所述出口孔(540)之间。 
10.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述空气通道(100)具有用于对经过所述冷空气通道(110)的空气流(130)进行控制的一个混合阀和用于对经过所述热空气通道(120)的空气流(150)进行控制的另一个混合阀，其中，所述一个混合阀的位置与所述另一个混合阀的位置能够彼此独立地进行控制。 
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