DE102006023448A1

DE102006023448A1 - Gebläse/Wärmetauscher-Kombination für eine Heiz-, Lüftungs- und Klimaanlage in Fahrzeugen

Info

Publication number: DE102006023448A1
Application number: DE102006023448A
Authority: DE
Inventors: Jens Weber; Steffen Schwab; Reinhard Urban
Original assignee: Valeo Klimasysteme GmbH
Current assignee: Valeo Klimasysteme GmbH
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2026-05-19
Also published as: DE602007007152D1; DE102006023448B4; ATE471246T1; EP1857308A1; ES2346799T3; EP1857308B1

Abstract

Die Gebläse/Wärmetauscher-Kombination für eine Heiz-, Lüftungs- und Klimaanlage in Fahrzeugen hat einen spiralförmigen Gebläsekanal (12) und ein Gehäuse (10), das den Wärmetauscher (20), insbesondere einen Verdampfer, aufnimmt und mit dem Auslaß des Gebläsekanals (12) durch einen sich zum Gehäuse erweiternden Diffusorkanal (16) verbunden ist. Die mittlere Strömungsrichtung im Diffusorkanal (16) bildet einen spitzen Winkel (alpha) mit der Lufteintrittsfläche (18) des Wärmetauschers (20). Im Auslaß des Gebläsekanals (12) ist eine Leitrippe (26) angeordnet, die dem auf die Lufteintrittsfläche (18) des Wärmetauschers (20) gerichteten Luftstrom eine Komponente mit einem gegenüber dem spitzen Winkel vergrößerten Anströmwinkel zur Eintrittsfläche des Wärmetauschers verleiht. Durch die Leitrippe (26) wird der Eintrittswinkel der Luftströmung vergrößert, wodurch schmalbandige Störgeräusche stark reduziert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gebläse/Wärmetauscher-Kombination für eine Heiz-, Lüftungs- und Klimaanlage in Fahrzeugen, mit einem spiralförmigen Gebläsekanal und einem Gehäuse, das den Wärmetauscher, insbesondere einen Verdampfer, aufnimmt und mit dem Auslaß des Gebläsekanals durch einen sich zum Gehäuse erweiternden Diffusorkanal verbunden ist, wobei die mittlere Strömungsrichtung im Diffusorkanal einen spitzen Winkel mit der Lufteintrittsfläche des Wärmetauschers bildet und der Wärmetauscher Lamellen, Platten oder Flachrohre aufweist.
Bei derartigen Gebläse/Wärmetauscher-Kombinationen können Zischgeräusche auftreten, wenn die aus dem spiralförmigen Gebläsekanal austretende Luft unter einem Winkel von weniger als etwa 40° zur Lufteintrittsfläche des Wärmetauschers auf dessen Leitbleche/Lamellen trifft. Diese Geräusche liegen in einem schmalen Frequenzbereich von beispielsweise 3 bis 3,5 kHz und werden als unangenehm empfunden. Zur Vermeidung derartiger Störgeräusche kann das Gebläse relativ zum Wärmetauscher so angeordnet werden, daß die Anströmwinkel größer als 40° sind. Bei einer üblichen Anordnung im Fahrzeug bedeutet dies aber, daß die Abmessungen der Kombination in Längsrichtung des Fahrzeugs größer werden. Da dies oft nicht akzeptabel ist, wurde bereits in Betracht gezogen, vor der Lufteintrittsfläche des Wärmetauschers ein Homogenisierungsgitter anzuordnen. Durch ein solches Gitter wird die anströmende Luft gleichmäßiger über die Lufteintrittsfläche verteilt, und der Eintrittswinkel wird auf Werte oberhalb von 40° bis etwa 90° vergrößert. Mit der Verwendung eines solchen Homogenisierungsgitters gehen jedoch Strömungsverluste einher, und die Baugröße der Kombination nimmt ebenso zu wie ihre Komplexität und die Herstellungskosten.
Mit der vorliegenden Erfindung wird das Problem der Störgeräusche durch eine besonders einfache Maßnahme gelöst. Gemäß der Erfindung ist im Auslaß des Gebläsekanals eine Leitrippe angeordnet, die dem auf die Lufteintrittsfläche des Wärmetauschers gerichteten Luftstrom eine Komponente mit einem gegenüber dem spitzen Winkel vergrößerten Anströmwinkel zur Eintrittsfläche des Wärmetauschers verleiht. Durch eine einfache Leitrippe, die keine merklichen Strömungsverluste verursacht, kann bei geeigneter Anordnung im Auslaß des Gebläsekanals gezielt die Strömungsrichtung im kritischen Bereich zu größeren Winkeln umgelenkt werden. Überraschenderweise kann mit dieser einfachen Maßnahme das störende Geräusch im Bereich von beispielsweise 3 bis 3,5 kHz und bis zu 10 dB reduziert werden. Auch in niedrigeren Frequenzbereichen wird eine Reduzierung des Störgeräuschpegels beobachtet. Der Erfolg der erfindungsgemäßen Maßnahme ist um so überraschender, als auf dem Gebiet der Gebläsetechnik der Grundsatz gilt, daß jede unnötige Strömungsumlenkung zu vermeiden ist, da sie Strömungsverluste und Störgeräusche verursacht.
Die Leitrippe wird vorzugsweise in einem Bereich des Auslasses des Gebläsekanals angeordnet, in dem die Strömungsrichtung stromaufwärts von der Leitrippe einen Winkel von weniger als etwa 40° mit der Eintrittsfläche des Wärmetauschers bildet. Durch die Leitrippe wird dem Luftstrom eine Komponente mit einem Anströmwinkel zur Lufteintrittsfläche des Wärmetauschers vorzugsweise im Bereich von 40 bis 90° verliehen. Besonders wirksam ist ein Anströmwinkel im Bereich von 50 bis 70°.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Leitrippe in einem solchen Abstand a von der äußeren und b von der inneren Begrenzungswand am Auslaß des Gebläsekanals angeordnet, daß das Verhältnis a/b zwischen 1 und 5, vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,5, beträgt.
Die Form der Leitrippe ist nicht kritisch. Zweckmäßig ist jedoch eine Ausführung mit einer verrundeten Anströmkante, deren Verrundungsradius im Bereich von 1 bis 6 mm, vorzugsweise 2 bis 4 mm, liegt. Eine Minimierung der Strömungsverluste ergibt sich, wenn die Leitrippe ein tropfenförmiges Profil aufweist.
Die Leitrippe läßt sich mit geringem Aufwand in bestehende Konstruktionen integrieren. Insbesondere kann die Leitrippe an die Wand des Gebläsekanals angeformt werden. Bei einem aus zwei Gehäuseteilen zusammengesetzten Gebläsekanal wird die Leitrippe vorzugsweise aus zwei Teilen zusammengefügt, die an je eines der zwei Gehäuseteile angeformt sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
1 schematisch eine Gebläse/Wärmetauscher-Kombination;
2 eine Detaildarstellung eines Verdampfers;
3 schematisch einen vergrößerten Ausschnitt der Anordnung nach 1;
4 eine Schnittansicht der Gebläse/Wärmetauscher-Kombination entlang Linie IV-IV in 3; und
5 eine vergrößerte Detaildarstellung zur Ausbildung einer Leitrippe.
Die in 1 schematisch gezeigte Gebläse/Wärmetauscher-Kombination ist Bestandteil einer Heiz-, Lüftungs- und Klimaanlage in Fahrzeugen. Das Gebläse ist ein Radialgebläse, mit einem in einem Gehäuse 10 ausgebildeten, spiralförmigen Gebläsekanal 12 und einem Gebläserad 14. An den Auslaß des Gebläsekanals 12 ist ein Diffusorkanal 16 angeschlossen, der sich zur Eintrittsfläche 18 eines Wärmetauschers 20 hin erweitert. Bei dem Wärmetauscher 20 handelt es sich um einen Verdampfer. Das Gehäuse 10 kann durchgehend bis zu dem Wärmetauscher 20 und darüber hinaus ausgebildet sein und außer dem Wärmetauscher 20 weitere Komponenten der Anlage aufnehmen.
Die in 1 mit einem gestrichelten Pfeil angedeutete mittlere Strömungsrichtung am Auslaß des Gebläsekanals 12 bildet mit der Lufteintrittsfläche 18 des Wärmetauschers 20 einen Winkel α, der bei der gewählten Anordnung zwischen Gebläse und Wärmetauscher bei etwa 40° liegt. Der Wärmetauscher 20 ist – wie erwähnt – ein Verdampfer. Einzelheiten des Verdampfers sind in 2 gezeigt. Ein solcher Verdampfer hat typischerweise hinter der Lufteintrittsfläche 18 senkrecht zu dieser Fläche angeordnete Leitbleche 22, gefolgt von Lamellen 24.
Bei dieser Anordnung und einem Eintrittswinkel α von 40° oder weniger kommt es zu pfeifenden Störgeräuschen, beispielsweise im Bereich von 3 bis 3,5 kHz. Schmalbandige Störgeräusche in diesem Frequenzbereich werden als unangenehm empfunden.
Gemäß der Erfindung ist am Auslaß des Gebläsekanals 12 eine Leitrippe 26 angeordnet. Die Leitrippe 26 ist unter einem Winkel β zur Lufteintrittsfläche 18 des Wärmetauschers 20 angeordnet, der wesentlich größer ist als der Winkel α und bis zu 90° betragen kann. Grundsätzlich ist für den Winkel β ein Bereich zwischen 40° und 90° möglich, bevorzugt wird aber ein Bereich zwischen 50° und 70°. Wie in 3 dargestellt, liegt die Leitrippe 26 in einem Abstand a von der äußeren und b von der inneren Begrenzungswand am Auslaß des Gebläsekanals 12. Das Verhältnis a/b beträgt zwischen 1 und 5, vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,5. Die Leitrippe 26 ist an ihrer Anströmkante verrundet mit einem Verrundungsradius R, der zwischen 1 und 6 mm betragen kann, vorzugsweise zwischen 2 mm und 4 mm. In 3 ist eine Tropfenform der Leitrippe 26 angedeutet, die bei praktischen Ausführungen noch stärker ausgeprägt sein kann. Die Leitrippe 26 kann auch mit einer gekrümmten Leitfläche versehen sein, vorzugsweise einer konkaven Leitfläche auf der Seite des Abstandes a und einer konvexen Leitfläche auf der Seite des Abstandes b in 3.
Die Leitrippe 26 hat auf die dem Wärmetauscher 20 zugeleitete Luftströmung nur einen geringen, jedoch entscheidenden Einfluß. In einem kritischen Bereich, der in 4 mit AA bezeichnet ist, wird der Anströmwinkel α vergrößert und die Strömungsgeschwindigkeit reduziert. Insbesondere wird die Luft vermehrt zu dem dem Gebläse benachbarten Ende des Verdampfers geleitet, wo der Anströmwinkel größer als 40° ist. Die Leitrippe 26 verursacht ferner gewisse Turbulenzen, die zur Folge haben, daß die Energie der Störgeräusche über einen weiteren Frequenzbereich verteilt wird, so daß insgesamt die Störgeräusche unauffällig sind. Das Auftreten von besonders störenden Zischgeräuschen wird nahezu vollständig unterbunden. Bei sonst gleicher Anordnung, aber ohne Leitrippe 26, würden im Frequenzbereich von 3 bis 3,5 kHz Störgeräusche mit einem um 10 dB oder mehr höheren Pegel auftreten.
Die Leitrippe 26 kann leicht in bestehende Konstruktionen integriert werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Leitrippe an das Gehäuse 10 angeformt. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der das Gehäuse 10 aus zwei Teilen 10a, 10b zusammengefügt ist, wobei jeweils eine Hälfte 26a, 26b der Leitrippe an das Gehäuseteil 10a bzw. 10b angeformt ist. Die freien Enden der Leitrippenteile greifen vorzugsweise formschlüssig ineinander, etwa wie in 5 dargestellt.

Claims

Gebläse/Wärmetauscher-Kombination für eine Heiz-, Lüftungs- und Klimaanlage in Fahrzeugen, mit einem spiralförmigen Gebläsekanal und einem Gehäuse, das den Wärmetauscher, insbesondere einen Verdampfer, aufnimmt und mit dem Auslaß des Gebläsekanals durch einen sich zum Gehäuse erweiternden Diffusorkanal verbunden ist, wobei die mittlere Strömungsrichtung im Diffusorkanal einen spitzen Winkel mit der Lufteintrittsfläche des Wärmetauschers bildet und der Wärmetauscher Lamellen, Platten oder Flachrohre aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Auslaß des Gebläsekanals eine Leitrippe angeordnet ist, die dem auf die Lufteintrittsfläche des Wärmetauschers gerichteten Luftstrom eine Komponente mit einem gegenüber dem spitzen Winkel vergrößerten Anströmwinkel zur Eintrittsfläche des Wärmetauschers verleiht.
Gebläse/Wärmetauscher-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitrippe in einem Bereich des Auslasses des Gebläsekanals angeordnet ist, in dem die Strömungsrichtung stromaufwärts von der Leitrippe einen Winkel von weniger als etwa 40° mit der Eintrittsfläche des Wärmetauschers bildet.
Gebläse/Wärmetauscher-Kombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitrippe dem Luftstrom eine Komponente mit einem Anströmwinkel zur Lufteintrittsfläche des Wärmetauschers im Bereich von 40° bis 90°, vorzugsweise von 50° bis 70°, verleiht.
Gebläse/Wärmetauscher-Kombination nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitrippe in einem solchen Abstand a von der äußeren und b von der inneren Begrenzungswand am Auslaß des Gebläsekanals angeordnet ist, daß das Verhältnis a/b zwischen 1 und 5, vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,5, beträgt.
Gebläse/Wärmetauscher-Kombination nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitrippe eine verrundete Anströmkante mit einem Verrundungsradius im Bereich von 1 bis 6 mm, vorzugsweise von 2 bis 4 mm, aufweist.
Gebläse/Wärmetauscher-Kombination nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitrippe ein tropfenförmiges Profil aufweist.
Gebläse/Wärmetauscher-Kombination nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitrippe eine gekrümmte Leitfläche aufweist.
Gebläse/Wärmetauscher-Kombination nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitrippe an die Wand des Gebläsekanals angeformt ist.
Gebläse/Wärmetauscher-Kombination nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitrippe aus zwei Teilen zusammengefügt ist, die an je eines von zwei Gehäuseteilen angeformt ist, die den Gebläsekanal bilden.
Gebläse/Wärmetauscher-Kombination nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Teile der Leitrippe formschlüssig ineinander greifen.