DE102014208589A1

DE102014208589A1 - Luftausströmer

Info

Publication number: DE102014208589A1
Application number: DE102014208589.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Komowski
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2014-05-07
Filing date: 2014-05-07
Publication date: 2015-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Luftausströmer, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem eine Längsachse aufweisenden Drallkörper (32) mit mindestens einem Drallkörperelement (50, 80) oder einer Vielzahl von Drallkörperelementen (50, 80), welches oder welche einen Außenkanal (52, 92) und einen Innenkanal (48, 84) ausbildet oder ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenkanal (48, 84) und im Außenkanal verstellbare Umlenkelemente (54, 58, 90) angeordnet sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Luftausströmer, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Stand der Technik
Luftausströmer werden in Kraftfahrzeugen insbesondere bei einer Klimaanlage eingesetzt, um Luft aus einem Klimagerät in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs einzuleiten, wobei der oder die Luftausströmer typischerweise an einem Armaturenbrett oder an einer Konsole des Kraftfahrzeugs angeordnet ist bzw. sind. Mittels des Luftausströmers kann ein Luftaustritt in den Kraftfahrzeuginnenraum und eine Verteilung eines Luftstroms erfolgen.
Es sind Luftausströmer bekannt, die zwei Betriebsstellungen aufweisen, um den Komfort der Fahrzeuginsassen und/oder des Fahrers des Kraftfahrzeuges zu erhöhen. In einer ersten Betriebsstellung kann die Luft als gerichteter Spotstrahl aus dem Luftausströmer ausgeleitet werden und in einer zweiten Betriebsstellung kann die Luft in einer eher diffusen Diffus- oder Drallströmung ausgeleitet werden. Derartige Luftausströmer werden auch als bifunktionale Düsen bezeichnet, da diese Düsen zwei Funktionalitäten aufweisen.
Aus der EP 2 377 702 A1 ist eine Vorrichtung zum Öffnen oder Sperren eines Kanals für eine Luftströmung und/oder zum Erzeugen eines Dralls einer Luftströmung in einem Kanal bekannt. Hierbei weist der Kanal eine Längsachse auf, wobei die Vorrichtung eine Reihe erster Elemente umfasst, die in einer ersten Anordnung in Richtung der Längsachse im Wesentlichen hintereinander anordenbar sind, wobei die ersten Elemente in einer zweiten Anordnung in Richtung der Längsachse zumindest teilweise nebeneinander anordenbar sind.
Aus der EP 1 972 476 A1 ist ein Luftausströmer bekannt, der als Doppeldüse oder als Einfachdüse ausgebildet ist. Der Luftausströmer weist je Düse einen Luftführungskanal und ein Gehäuse auf. Das Gehäuse ist hierbei aus zwei Halbschalen gebildet. Im Luftführungskanal ist ein Luftleitelement zur Einstellung verschiedener Strömungsarten und/oder Strömungsrichtungen angeordnet, wobei das Luftleitelement in der Außenkontur im Wesentlichen eine Kugelform aufweist und in der Art eines Kugelgelenks im Gehäuse drehbar gelagert ist.
Die WO 2008/107070 A1 offenbart einen Luftausströmer mit Drallströmung und mit konventioneller Strömung, der ein zweiteiliges Gehäuse umfasst, welches in zusammengebautem Zustand im Wesentlichen kugelförmig ist und in welchem ein erstes Luftleitelement und ein zweites Luftleitelement angeordnet sind. Das erste Luftleitelement ist hierbei als ein Ringelement ausgebildet, an welchem radial nach innen weisende Schaufeln eines starren Schaufelkranzes angeordnet sind, deren Schaufelenden auf einem im Ringelement zentrisch angeordneten Hohlzylinder für eine spotförmige Luftausströmung befestigt sind. Das zweite Luftleitelement ist aus mindestens einem weiteren Schaufelkranz mit mehreren Schaufeln gebildet, deren jeweils radial nach innen weisende Schaufelenden beweglich auf dem Hohlzylinder angeordnet. Das radial nach außen weisende Schaufelende ist beweglich in einer vorgegebenen Anzahl von im Gehäuse frei beweglich angeordneten Ringsegmenten angeordnet.
Die EP 1 800 918 A1 offenbart einen Luftausströmer, insbesondere für einen Fahrzeuginnenraum, mit mindestens einem Luftführungskanal mit in diesem angeordneten Luftleitelementen. Mittels Verstellen der Luftleltelemente ist mindestens eine Helix zum Erzeugen einer einstellbaren Drallströmung bildbar, wobei in axialer Richtung des Luftausströmers dieser in mindestens zwei Teilsegmente untergliedert ist, die von den Luftleitelementen gebildet sind.
In der DE 10 2005 036 159 A1 ist eine Luftausströmsteuereinheit beschrieben, die insbesondere zum Einsatz als Luftauslassdüse im Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeuges geeignet ist. Es sind mehrere bewegliche Luftleitelemente zur Erzeugung einer konzentrischen Luftströmung und/oder wenigstens einer drallartigen Strahlaufspreizung vorgesehen. Die wenigstens eine drallartige Luftströmung kann hierbei stufenlos eingestellt werden.
Die DE 10 2005 054 295 A1 betrifft einen Luftausströmer, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einem Luftführungskanal zum Führen eines Luftstroms, wobei der Luftführungskanal mindestens zwei parallel zueinander angeordnete Teilkanäle umfasst. Einer der Teilkanäle ist als äußerer Teilkanal um einen inneren Teilkanal angeordnet, wobei der äußere Teilkanal strömungsausgangsseitig mit mindestens einer eine Verdrallung des ausströmenden Luftstroms bewirkenden Luftleiteinrichtung versehen ist, die als Schaufelkranz ausgebildet ist.
Die DE 102 32 422 A1 offenbart eine Luftklappenanordnung, insbesondere für den Einsatz in Luftführungskanälen einer Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einer Mehrzahl von zum Beschränken des freien Querschnitts eines Luftführungskanals verschwenkbaren Luftklappen, wobei Luftklappenverschwenkachsen im peripheren Bereich des zu beschränkenden freien Querschnitts angeordnet sind.
Die DE 10 2010 001 811 A1 beschreibt einen Luftausströmer, der wenigstens einen Luftkanal und wenigstens ein in dem wenigstens einen Luftkanal angeordnetes verformbares Luftleitelement aufweist. Ferner weist der Luftausströmer eine Einrichtung zum Verformen des wenigstens einen Luftleitelements zwischen einer Spotstellung und einer Diffus- oder Drallstellung auf. Eine Auslassöffnung dient zum Ausleiten der Luft aus dem wenigstens einen Luftkanal, wobei in der Spotstellung aus wenigstens einer Auslassöffnung die Luft als Spotstrahl austritt und in der Diffus- oder Drallstellung aus der wenigstens einen Auslassöffnung die Luft als Diffus- oder Drallstrahl austritt.
Die DE 2004 003 059 B4 beschreibt einen Luftausstömer, insbesondere für den Einsatz als Luftauslassdüse im Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren beweglichen Luftleitelementen zur Erzeugung von wenigstens einer drallartigen Luftströmung, wobei die Luftstromsteuereinheit eine stufenlose steuerbare Strahlaufspreizung ermöglicht.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Luftausströmer zu schaffen, der einfach und kostengünstig herzustellen ist.
Dies wird mit einem Luftausströmer mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Luftausströmer, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem eine Längsachse aufweisenden Drallkörper mit mindestens einem Drallkörperelement oder einer Vielzahl von Drallkörperelementen, welches oder welche einen Außenkanal und einen Innenkanal ausbildet oder ausbilden, wobei im Innenkanal und im Außenkanal verstellbare Umlenkelemente angeordnet sind. Diese bilden eine Drallfunktion auch im Innenkanal aus. Die Drallfunktion ist hierbei bevorzugt im Randbereich des Innenkanals angeordnet und kann auch als Rand-Drallfunktion bezeichnet werden. Durch die Anordnung der Drallfunktion am Rand kann um einen mittig durchgehend freien Querschnitt des Innenkanals, kann der Innenkanal mittig frei durchgängig sein. Dadurch kann eine, insbesondere verstellbare, Innenkanal-Drallgeometrie realisiert sein. Hierdurch kann eine Steuerung der Strömungsdynamik der aus dem Drallkörper im zentralen Bereich austretenden Luft erfolgen. Der Luftausströmer kann auch als Düse bezeichnet werden. Dies ist vorteilhaft, da eine Anpassung des Strömungsfeldes im Fahrzeuginnenraum erfolgen kann. Die Drallfunktion führt hierbei typischerweise zu einer Rotationsbewegung der Luft, insbesondere von Luflpartikeln, im Strömungsfeld des Luftausströmers. Dies kann zu einem verdrallten Strömungsfeld führen, nachdem die Luft den Innenkanal verlassen hat. Diese Rotationsbewegung kann aus der zentrifugalen Kraft resultieren, die in der Mittel des Innenkanals zur Bildung eines Drucklochs führen kann. Hierdurch kann bevorzugt eine Luftverdrallung im Randbereich des Innenkanals erfolgen. Insgesamt kann die Leistung des Luftausströmers dabei optimiert werden. Unter Leistung ist hierbei die Homogenität des Strömungsfeldes und die Breite und Länge des Diffusfeldes zu verstehen. Dadurch kann als vorteilhaftes Resultat eine Steigerung der Komfortmerkmale des Luftausströmers für den Fahrer und/oder Innensassen des Kraftfahrzeugs erreicht werden.
In einer Ausgestaltung des Luftausströmers ist das Drallkörperelement eine Ringscheibe, die einen Innenring aufweist, der innerhalb eines Außenrings angeordnet ist. Der Drallkörper weist hierbei einen Ringscheibenstapel auf in Richtung der Längsachse aufeinander gestapelten Ringscheiben auf. Der Innenring kann hierbei relativ zum Außenring radial verstellbar, insbesondere verdrehbar, sein. Bevorzugt ist der Innenring nicht axial zum Außenring verstellbar. Der Innenring und der Außenring können auch starr verbunden sein. In diesem Fall kann dann die komplette Ringscheibe im Ringscheibenpaket verdreht werden, wenn der Luftausströmer von einer Spot-Stellung in eine Diffus-Stellung verstellt werden soll. Hierdurch kann die Drallfunktion durch relativ zueinander verdrehte Ringscheiben gebildet werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Vielzahl von Drallkörperelementen benachbart zueinander angeordnet sind, die jeweils als eine Ringscheibe ausgebildet sind und derart ein Paket von Ringscheiben bilden, die jeweils einen Innenring und einen Außenring aufweisen, wobei der Innenring den Innenkanal bildet und der Außenring den Außenkanal bildet.
Im Innenkanal ist bevorzugt eine verstellbare Umlenkgeometrie angeordnet. Die Umlenkgeometrie ist am inneren Randbereich des im Ringscheibenpaket ausgebildeten Innenkanals ausgebildet und bevorzugt an einer Innenringrandfläche angeordnet. Hierbei kann eine Strömungs-Umlenkgeometrie im Innenkanal entstehen. An der Umlenkgeometrie kann eine Richtung der in den Drallkörper hintretenden Luft geändert werden und als Resultat die Luftströmungsrichtung geändert werden und die aus dem Drallkörper austretende Luft kann dadurch aus ihrer linearen Strömungsrichtung abgelenkt werden.
Bevorzugt weist der Innenring im Querschnitt gesehen eine runde Form auf und es sind in den Innenkanal hineinragende Deflektoren vorgesehen. Die Deflektoren können als in den Innenkanal ragende Vorsprünge ausgebildet sein. Die Deflektoren sind dabei bevorzugt am Randbereich des Innenkanals angeordnet, insbesondere an der Innenseite des Innenrings angeordnet. Der Innenkanal als solches ist dabei bevorzugt kreisförmig ausgebildet. Beim Umstellen des Luftausströmers von einer Spot-Stellung auf eine Diffus-Stellung kann ein Strömungswirbel im Randbereich des Innenkanals entstehen. Hierbei kann im Kern des Innenkanals entlang der Längsachse in der Mitte des Innenkanals eine durchgehende Öffnung für eine lineare Luftströmung im Innenkanal erhalten bleiben.
In einer alternativen Ausgestaltung kann der Innenring im Querschnitt gesehen eine unrunde, insbesondere nicht kreisförmige, Geometrie aufweisen, wodurch eine polygonale Schnittkontur des Innenkanals erzeugt ist. Beim Umstellen des Ringscheibenpaketes von Spot-Stellung auf Diffus-Stellung, wird typischerweise die Drallfunktion ausgebildet, indem die Ringscheiben des Ringscheibenpaketes gegeneinander radial verdreht werden. Insbesondere kann sich die Geometrie der zum Innenkanal weisenden Innenringfläche ändern. Auf diese Weise kann die Umlenkgeometrie im Randbereich des Innenkanals ausgebildet werden. Die Umlenkgeometrie wird auch bevorzugt als Drallgeometrie bezeichnet. Im Kern des Innenkanals ist bevorzugt weiterhin die durchgehende Öffnung für die lineare Luftströmung in der Mitte des Innenkanals ausgebildet. Die unrunde, Geometrie ist bevorzugt eine eckige, insbesondere polygonale Geometrie. Hierbei ist eine planare Geometrie des Polygons in einer Ebene bevorzugt. Es können aber auch nichtplanare Polygone als zum Innenkanal orientierte Begrenzungsfläche des Innenrings vorgesehen sein. Durch die unrunde Geometrie kann die in den Luftausströmer eintretende Luft zu einer Luftströmung im Randbereich des Innenkanals geführt werden. Dadurch kann die Strömungsrichtung abgelenkt werden und die Luftströmung kann von der Längsachse radial nach außen geführt werden. Dadurch kann eine Verkürzung und Ausbreitung des Strömungsfeldes des Ausblasvolumens nach dem Luftausströmer im Fahrzeuginnenraum erreicht werden. Somit kann ein homogenes, verbreitertes diffuses Strömungsfeld, welches als Diffusfeld bezeichnet werden kann, erzeugt werden. Hierbei erfolgt bevorzugt ein „Ineinandergreifen” der Drallkammer des Außenkanals und der polygonalen Geometrie des Innenkanals. Dadurch kann eine optimierte Homogenität der Ausblasströmung in der Diffus-Stellung realisiert werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Kontur des Innenkanals als rautenförmige oder quadratische Kontur mit konkaven Wänden ausgebildet ist.
Bevorzugt sind in der Diffus-Stellung nach dem Luftdurchgang durch den Drallkörper ein Strömungsfeld im Innenkanal und ein Strömungsfeld im Außenanal überlagert. Hierdurch kann ein größtmöglicher Querschnitt des Strömungsfeldes in Diffus-Stellung realisiert werden.
Bevorzugt sind der Innenring und der Außenring einstückig ausgebildet. Der Innenring und der Außenring jeder Ringscheibe sind relativ zueinander starr verbunden und die Ringscheiben im Ringscheibenpaket sind in ihrer relativen Lage zueinander radial verlagerbar, wobei bevorzugt die axiale Lage der Ringscheiben gleich bleibt.
Bevorzugt weisen der Innenring und/oder der Außenring eine zylinderförmige Gestalt auf. Die beiden Zylinder sind bevorzugt im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des Drallkörpers angeordnet und radial relativ zueinander verdrehbar. Der Innenring-Zylinder und der Außenring-Zylinder sind hierbei bevorzugt jeweils durch Aufeinanderstapeln von Ringscheiben entlang der Längsachse gebildet.
Die Aufgabe wird ebenfalls durch eine Klimaanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit luftführenden Kanälen und einem erfindungsgemäßen Luftausströmer gelöst, der ein Bedienelement zum Verstellen des Luftausströmers von einer Spot-Stellung in eine Diffus-Stellung aufweist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnung der Figuren
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Drallkörpers eines Luftausströmers gemäß dem Stand der Technik und eine schematische Darstellung des Strömungsfeldes,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Drallkörpers eines Luftausströmers nach dem Stand der Technik rechts dargestellt und nach der Erfindung links dargestellt,
3 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Luftausströmers bzw. von einem Luftausströmer nach dem Stand der Technik,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drallkörpers mit einer Drallfunktion,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drallkörpers mit polygonalen Innenkanal,
6 den Drallkörper von 5 in perspektivischer Darstellung mit dazugehörigem Strömungsfeld,
7 ein komplettes Strömungsfeld des erfindungsgemäßen Drallkörpers.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
1 zeigt auf der rechten Seite einen Luftausströmer 10 mit einem Drallkörper 12 gemäß dem Stand der Technik in perspektivischer Darstellung in der ersten und zweiten Darstellung von oben, in einer Draufsicht in dritte Darstellung von oben und in einer Schnittdarstellung entlang einer Linie A-A in der vierte Darstellung von oben. Dabei soll eine Längsachse 14 des Luftausströmers 10 die Strömungsrichtung der Luft verdeutlichen.
Der Luftausströmer 10 ist zum Einbau in ein Armaturenbrett oder in eine Konsole eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges geeignet. Die Darstellung auf der linken Seite zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Drallkörpers 12 und eines Strömungsfelds 16 der Luft, die aus dem Luftausströmer 10 in einen nicht dargestellten Innenraum des Kraftfahrzeuges strömt.
Der Luftausströmer 10 ist bevorzugt eine bifunktionale Düse 10, die sowohl in der Funktion als Spot-Düse betrieben werden kann, also auch als Drall- oder Diffus-Düse. Hierdurch kann ein Luftstrom, der in den Luftausströmer 10 von einer Rückseite 18 eintritt, je nach Einstellung des Luftausströmers 10 ausgangsseitig ein Spot-Strömungsfeld 20 und/oder ein Diffus-Strömungsfeld 22 im Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeuges erzeugen.
Die Richtung der Luftströmung ist jeweils mit Strömungsgeschwindigkeitsvektoren 24 für die Spot-Strömung 20 und Strömungsgeschwindigkeitsvektoren 26 für die Diffus-Strömung 22 bezeichnet. Das Spot-Strömungsfeld 20 in Spot-Stellung ändert sich hierbei nicht beim Umstellen des Luftausströmers 10 in die Diffus-Stellung. Die Bildung des Diffus-Strömungsfeldes 22 erfolgt hierbei durch eine Drall-Geometrie in einem Außenkanal des Luftausströmers 10.
2 zeigt in Schnittdarstellung auf der rechten Seite den Luftausströmer 10 gemäß dem Stand der Technik mit dem dazugehörigen Strömungsbild 16. Auf der linken Seite der 2 ist ein erfindungsgemäßer Luftausströmer 30 in Schnittdarstellung entlang einer Längsachse 33 gezeigt.
Der erfindungsgemäße Luftausströmer 30 weist einen Drallkörper 32 auf und kann ein Strömungsfeld 34 erzeugen. Das Strömungsfeld 34 weist in Diffus-Stellung des Luftausströmers 30 ein Diffus-Strömungsfeld 36 und ein Spot-Strömungsfeld 38 auf, wobei das Strömungsfeld 34 in Diffus-Stellung durch eine Überlagerung des Spot-Strömungsfeldes 38 und des Diffus-Strömungsfeldes 36 gebildet wird. Hierbei weist das Spot-Strömungsfeld 38 neben den geradlinig entlang der Achse 32 verlaufenden Strömungsvektoren 40 ebenfalls Strömungsvektoren 42 auf, die einen Winkel mit der Achse 33 einschließen, der insbesondere von der Achse 33 weg zeigt.
Das Diffus-Strömungsfeld 36 weist Strömungsvektoren 44 auf, die einen Winkel mit der Achse 33 einschließen. Das gesamte Strömungsfeld 34 ist hierdurch in einem zentralen Ausströmbereich 46 verbreitert und weist eine größere Breite B₂ auf als das Strömungsfeld 16 mit einem zentralen Ausströmbereich 28 mit einer Breite B₁ des Luftausströmers 10. Der zentrale Ausströmbereich 46 bildet hierbei einen Innenkanal 48 des Luftausströmers 30 und der zentrale Ausströmbereich 28 bildet einen Innenkanal 29 des Luftausströmers 10 aus. Neben der vergrößerten Breite 62 ist hingegen eine Länge L des Strömungsfeldes 34 verkürzt, verglichen mit der Länge des Strömungsfeldes 20 des Luftausströmers 10.
3 zeigt auf der rechten Seite den Luftausströmer 10 gemäß dem Stand der Technik. Der Innenkanal 29 ist unveränderbar bzw. nicht beeinflussbar. Bei einer Umstellung von einer Spot-Stellung in eine Diffus-Stellung wird lediglich im Außenkanal 27 eine Drallströmung 22 erzeugt. Das Strömungsfeld 20 im Innenkanal 29 bleibt ebenfalls unverändert. Das Strömungsfeld 16 ergibt sich aus einer Überlagerung der Strömungsfelder 20 und 22 und weist im Querschnitt gesehen eine Inhomogenität auf.
Auf der linken Seite von 3 ist ein erfindungsgemäße Luftausströmer 30 in Schnittdarstellung dargestellt. Die obere Darstellung zeigt eine erste Ausführungsform einer Ringscheibe 50 des Drallkörpers 32. Die Ringscheibe 50 ist Teil eines nicht dargestellten Ringscheibenpaketes. Die Ringscheibe 50 weist neben dem Innenkanal 48 einen Außenkanal 52 auf. Der Innenkanal 48 zeigt in der Darstellung der oberste Ringscheibe 50 einen Innenring 51, in dem der Innenkanals 48 ausgebildet ist. Der Innenring 51 ist in einem Außenring 53 mittels Stegen 55 gehaltert. Der ungestörte Teil des Innenkanals 48, in den keine Vorsprünge 54 hineinragen, weist einen kleinen Durchmesser D1 auf, als der gesamte Durchmesser des Innenrings 51.
Ein äußerer Kreis mit dem Durchmesser D2 weist eine Drallgeometrie durch die ausgebildeten hineinragenden Vorsprünge 54 auf. Die Vorsprünge 54 bilden hierbei Umlenkflügel 54 aus, welche die Strömungsrichtung der auf sie treffenden Luft verändern. Somit kann die Luftströmung im Betrieb des Luftausströmers 30 einen Drall erfahren. Der Strömungsvektor 44 ist hierbei von der Achse 33 weggerichtet. Bei einer Verstellung der Diffus-Stellung kann sich die Position der Vorsprünge 54 verändern und der Innenkanal 48 weist dann einen Bereich auf, der eine ungestörte Luftdurchströmung mit einem Durchmesser D₃ ermöglicht, wobei bevorzugt gilt: D₃ > D₁, siehe die mittlere Darstellung.
Die untere Darstellung der Ringscheibe 50 zeigt den Innenkanal 48 in einer Spot-Stellung mit einem Durchmesser D₄, wobei gilt: D₄ > D₃ > D₁. Die untere Darstellung der Ringscheibe 50 zeigt zusätzlich eine modifizierte Geometrie des Innenrings 51 und somit des Innenkanals 48 in einem Randbereich 56. Hierbei bilden die Vorsprünge 54 keine diskreten Vorsprünge 54 mehr aus, sondern im Randbereich 56 eine polygonale, beispielsweise sternförmige, Innenringkreislinie 58 oder Innenringfläche 58 aus.
Somit werden durch die Vorsprünge 54 und/oder durch die polygonale Innenringkreislinie 58 eine Umlenkgeometrie ausgebildet, die auf der Innenseite 56 des Innenrings 51 und damit auf der Innenseite des Innenkanals 48 ausgebildet ist. Der Kern des Kanals, der durch den ungestörten Teil des Innenkanals 48 charakterisiert ist, bildet weiterhin eine durchgehende Öffnung aus, die eine lineare Luftströmung ermöglichen kann.
4 zeigt ein Ringscheibenpaket 60 mit Ringscheiben 50 in einer perspektivische Darstellung in der unteren Figur und in einer perspektivischen Darstellung des entlang der Längsachse 33 und der Linien A-A aufgeschnittenen Drallkörpers 32. Das Ringscheibenpaket 60 ist in einer Diffus-Stellung dargestellt. Das Ringscheibenpaket 60 bildet den Drallkörper 32 aus. Der Innenring 51 weist eine runde Innenringfläche 62 auf, an der die Vorsprünge 54 angeordnet sind. Die Vorsprünge 54 sind hierbei in ihrer relativen Position veränderbar. Die Vorsprünge 54 sind Profile, die auch bereits den Außenkanal durchsetzen. Sie sind somit als eine Verlängerung der Profile im Außenkanal anzusehen. +
In der oberen Hälfte von 4 ist das Ringscheibenpaket 60 mit dem Strömungsfeld 34 im Detail dargestellt. Ein Strömungsfeld-Kegel 64 stellt das Strömungsfeld 34 in einem Randbereich 66 des Innenkanals 48 dar. Der Strömungsfeld-Kegel 64 ist als Rotationskegel 64 ausgebildet. Ein Strömungsfeld-Zylinder 68 beschreibt die lineare Strömung des Strömungsfeldes 36 des Innenkanals 48 und damit einen Kernbereich 70 des Strömungsfeldes 34. Die Geschwindigkeitsvektoren 40 und 42 sind ebenfalls dargestellt. Die Luft erfährt zwischen dem Kernbereich 70 und dem Randbereich 66 eine durch die Pfeile 72 dargestellte Richtungsänderung, also eine Aufweitung mit Drallströmung.
5 zeigt übereinander vier erfindungsgemäße Ringscheiben 74, 76, 78 und 80 mit jeweils einer unrunden Geometrie, die ein nicht dargestelltes Ringscheibenpaket 81 ausbilden können. Die Ringscheiben 74, 76, 78 und 80 weisen einen Außenring 82 auf, der bei den Ringscheiben 74, 76, 78 und 80 bevorzugt gleich ausgeführt ist. Die Ringscheiben 74, 76, 78 und 80 bilden einen Innenkanal 84 aus, indem Umlenkflügel 86a, 86b, 86c und 86d derart am jeweiligen Außenring 82 angeordnet sind, dass ein Innenring 88 mit einem polygonalen Innenringrand 90 oder einer polygonalen Innenringfläche 90, die auch als Innenringkontur 90 bezeichnet werden kann, ausgebildet ist. Hierbei ist der Innenringrand 90 oder die Innenringfläche 90 der Ringscheiben 74, 76, 78 und 80 jeweils modifiziert. Zwischen dem Innenring 88 und dem Außenring 82 ist ein Außenkanal 92 ausgebildet. Der Innenkanal 84 wird dabei gemäß der oberen drei Darstellungen mit etwa konkaven Außenwänden ausgebildet, die etwa in einer Rautenform oder Quadratform angeordnet sind. Die untere Darstellung zeigt einen Innenkanal 84, der quadratisch ausgebildet ist. Die dritte Darstellung von oben zeigt, dass der Innenkanal eine Kontur aufweist, die durch eine Art von kreuzförmiger Zusammensetzung von Halbellipsen beschreibbar ist.
Die in das Ringscheibenpaket 81 eintretende Luft kann durch die „eckige” Geometrie verdrillt werden, indem sie an den Kanten der Innenringfläche 90 abgelenkt wird. Die Verkürzung der Luftströmung um die Länge L und eine Ausbreitung der Luft außerhalb des Innenkanals 84 erfolgt hierbei durch die Verdrillung der Luft. Die Umlenkflügel 86a, 86b, 86c und 86d werden auch als Deflektoren 86a, 86b, 86c, 86d bezeichnet.
6 zeigt ein Ringscheibenpaket 81 mit Ringscheiben 74, 76, 78 und 80 in einer perspektivischen Darstellung in der unteren Figur und in einer perspektivischen Darstellung des entlang der Längsachse 33 und der Linien A-A aufgeschnittenen Ringscheibenpaketes 81. Das Ringscheibenpaket 81 ist in Diffus-Stellung gezeigt. Das Ringscheibenpaket 81 bildet einen nicht dargestellten Drallkörper aus. Der Innenring 88 weist die polygonale runde Innenringfläche 90 auf. Die Ringscheibe ist gemäß 5, zweite Darstellung von oben, ausgebildet.
In der oberen Hälfte von 6 ist das Ringscheibenpaket 81 mit dem Strömungsfeld 34 im Detail dargestellt. Ein Strömungsfeld-Kegel 64 stellt das Strömungsfeld 34 in einem Randbereich 66 des Innenkanals 48 dar. Der Strömungsfeld-Kegel 64 ist als Rotationskegel 64 ausgebildet. Der Strömungsfeld-Zylinder 68 beschreibt die lineare Strömung des Strömungsfeldes 36 des Innenkanals 84 und damit den Kernbereich 70 des Strömungsfeldes 34. Die Geschwindigkeitsvektoren 40 und 42 und 44 sind ebenfalls dargestellt. Die Luft erfährt zwischen dem Kernbereich 70 und dem Randbereich 66 eine durch die Pfeile 72 dargestellte Richtungsänderung. Das Strömungsfeld 34 entspricht dem in 4 gezeigten Strömungsfeld.
7 zeigt im rechten unteren kleinen Schaubild das Strömungsfeld 16 in perspektivischer Darstellung für den Luftausströmer 10 ohne Drallgeometrie. Hierbei sind jeweils die einzelnen getrennten Strömungsfelder 20 und 22 in einer Schnittfläche 94 zu erkennen. Dieses Schaubild soll auch die Lage der Schnittflächen für den Luftausströmer 30 verdeutlichen.
Das Strömungsfeld 34 des Luftausströmers 30 mit einer unrunden bzw. rautenförmigen Innenkanalgeometrie mit konkaven Wänden gemäß 6 in Diffus-Stellung ist in perspektivischer Darstellung mit in der Schnittfläche 94 dargestellten Strömungsvektoren in der zentralen Darstellung von 7 gezeigt.
Das Ringscheibenpaket 81 kann das Ringscheibenpaket 50 oder das Ringscheibenpaket 81 mit Ringscheiben 74, 76, 78 und 80 mit einer polygonalen Innenringgeometrie sein. Die polygonale Innenringgeometrie kann hierbei durch den Innenring 88 oder durch den Innenring 51 mit Vorsprüngen 54 gebildet sein. Die Darstellung des Innenrings 88 ist hierbei lediglich beispielhaft zu verstehen. Der dargestellte Außenring 82 oder der Außenring 53 definieren jeweils ein Strömungsfeld 96 zwischen dem Außenring 82 oder 53 und dem Innenring 88 oder 51. Die gestrichelten Linien 98 zeigen eine Schnittfläche mit Geschwindigkeitsvektoren 100 des Ausblasvolumens im Außenkanal 52, und/oder 92. Das Ausblasvolumen im Bereich des Außenrings 82 ist im mit dem Pfeil 102 markierten Bereich gezeigt. Der Kernbereich 70 mit der linearen Luftströmung und der Rotationskegel 64 entsprechen dem in den 4 und 6 gezeigten Strömungsfeld. Die doppelt gestrichelte Linie 104 zeigt ein Innenkanal-Ausblasvolumen im Rotationskegel 64. Das Ausblasvolumen bildet hierbei jeweils das Strömungsfeld 34, 36 und/oder 96 aus. Die Summe der jeweiligen Strömungsfelder 34, 36, 38, 96, 102 bildet hierbei das durch einen Rotationskegel 108 begrenztes Diffusfeldvolumen aus, wobei das komplette Diffusfeld hinter dem Luftausströmer 30 mit dem Rotationskegel 108 dargestellt ist. Das komplette Diffusfeld ist hierbei bevorzugt komplett mit verdrallter Luft gefüllt und weist keine ausgebildete und abgegrenzte lineare Luftströmung mehr auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2377702 A1 [0004]
EP 1972476 A1 [0005]
WO 2008/107070 A1 [0006]
EP 1800918 A1 [0007]
DE 102005036159 A1 [0008]
DE 102005054295 A1 [0009]
DE 10232422 A1 [0010]
DE 102010001811 A1 [0011]
DE 2004003059 B4 [0012]

Claims

Luftausströmer mit einem eine Längsachse aufweisenden Drallkörper (32) mit mindestens einem Drallkörperelement (50, 80) oder einer Vielzahl von Drallkörperelementen (50, 80), welches oder welche einen Außenkanal (52, 92) und einen Innenkanal (48, 84) ausbildet oder ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenkanal (48, 84) und im Außenkanal verstellbare Umlenkelemente (54, 58, 90) angeordnet sind.
Luftausströmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drallkörperelement (50, 80) eine Ringscheibe (50, 80) ist, die einen Innenring (51, 88) und einen Außenring (53, 82) aufweist, wobei der Innenring (51, 88) innerhalb eines Außenrings (53, 82) angeordnet ist.
Luftausströmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Drallkörperelementen (50, 80) benachbart zueinander angeordnet sind, die jeweils als eine Ringscheibe ausgebildet sind und derart ein Paket von Ringscheiben bilden, die jeweils einen Innenring (51, 88) und einen Außenring (53, 82) aufweisen, wobei der Innenring den Innenkanal bildet und der Außenring den Außenkanal bildet.
Luftausströmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (51) im Querschnitt gesehen eine runde Form aufweist und in den Innenkanal (48, 84) hineinragende Deflektoren (54) aufweist.
Luftausströmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (88) im Querschnitt gesehen eine unrunde, insbesondere nicht kreisförmige, Geometrie aufweist, wodurch eine polygonale Schnittkontur (58, 90) des Innenkanals (48, 84) erzeugt ist.
Luftausströmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (58, 90) des Innenkanals (48, 84) als rautenförmige oder quadratische Kontur mit konkaven Wänden ausgebildet ist.
Luftausströmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Diffuss-Stellung des Drallkörpers (32) ein Strömungsfeld im Innenkanal (48, 84) und im Außenkanal (52, 92) überlagert sind.
Luftausströmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (51, 88) eine innenliegende Innenringrandfläche aufweist, die im Querschnitt gesehen eine unrunde Geometrie, insbesondere eine polygonale Geometrie aufweist.
Luftausströmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (51, 88) und der Außenring (53, 82) einstückig ausgebildet sind.
Luftausströmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (51, 88) und/oder der Außenring (53, 82) eine zylinderförmige Gestalt aufweisen.
Klimaanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit luftführenden Kanälen und einem Luftausströmer (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Bedienelement zum Verstellen des Luftausströmers (30) von einer Spot-Stellung in eine Diffus-Stellung vorgesehen ist.