DE102017100168A1 - Device for exchanging air between two mutually rotatably mounted spaces - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austausch von Luft zwischen zwei zueinander drehbar gelagerten Räumen. Dazu ist ein ringförmiger Hohlkörper in Form eines Torus vorgesehen, welcher aus 2 Teilen besteht, nämlich Luftstator und Luftrotor. Diese beiden Teile sind gegeneinander drehbar gelagert. Durch einen Einlasskanal und eine Luftentnahme an jeweils einem Teil des Hohlkörpers kann nun Luft dem Torus zugeführt werden und auch wieder entnommen werden. Der Luftstator ist dabei ortsfest mit dem ersten Raum verbunden und der Luftrotor ortsfest mit dem zweiten Raum verbunden.The invention relates to a device for exchanging air between two mutually rotatably mounted spaces. For this purpose, an annular hollow body in the form of a torus is provided, which consists of 2 parts, namely air stator and air rotor. These two parts are rotatably mounted against each other. Air can now be supplied to the torus through an inlet channel and an air removal at respectively a part of the hollow body and also removed again. The air stator is fixedly connected to the first room and the air rotor stationary connected to the second room.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austausch von Luft zwischen zwei zueinander drehbar gelagerten Räumen, wie es beispielsweise in militärischen Fahrzeugen benötigt wird. Bei militärischen Fahrzeugen ist häufig das Chassis des Fahrzeugs mit einem Innenraum ausgestattet, sowie auch der auf dem Fahrzeugchassis aufgesetzte, drehbar gelagerte Turm des Fahrzeugs.The present invention relates to a device for the exchange of air between two mutually rotatably mounted spaces, as required for example in military vehicles. In military vehicles often the chassis of the vehicle is equipped with an interior, as well as the mounted on the vehicle chassis, rotatably mounted tower of the vehicle.
Durch die drehbare Lagerung ist es schwierig einen Luftaustausch zwischen den beiden Räumen zu ermöglichen. Ein solcher Luftaustausch ist jedoch nötig um die Umgebungstemperatur sowie auch die Atemfähigkeit der Luft in diesen Räumen angenehm zu gestalten.Due to the rotatable mounting it is difficult to allow an exchange of air between the two rooms. However, such air exchange is necessary to make the ambient temperature as well as the breathability of the air in these rooms pleasant.
Die in der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung kann ebenfalls dazu verwendet werden, beispielsweise zwei drehbar gelagerte Kabinen mit einer Luftaustauschmöglichkeit zu versehen oder drehbar gelagerte Auf- und/oder Anbauten.The proposed device in the invention can also be used to provide, for example, two rotatably mounted cabins with an air exchange option or rotatably mounted up and / or attachments.
Als Stand der Technik ist dazu bekannt, pro Raum eine separate Kühl oder Heizanlage einzusetzen, diese sind jedoch häufig nicht realisierbar, da der Energieverbrauch bzw. die Versorgung dieser separaten Kühl- und Heizanlagen einen erheblichen Aufwand darstellen.As the prior art is known to use a separate cooling or heating system per room, but these are often not feasible, since the energy consumption and the supply of these separate cooling and heating systems represent a considerable expense.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik bekannt, die vorhandene Drehlagerung der beiden räume zu nutzen um entsprechende Luftaustauchmöglichkeiten zwischen den zwei Räumen zu realisieren. So ist beispielsweise bekannt den oftmals vorhandenen Schleifring, welcher zur Übertragung von elektrischer Energie oder Fluiden zwischen den beiden Räumen dient, ebenfalls zur Luftübertragung zu nutzen. Hierzu sind Schleifringe mit fest angebautem Luftkanal bekannt. Um den vorhandenen Schleifring dazu nicht unnötig vergrößern zu müssen, sind die eingebauten Luftkanäle hierbei jedoch relativ eng, sodass das austauschbare Luftvolumen begrenzt ist.Furthermore, it is known from the prior art to use the existing pivot bearing of the two spaces to realize appropriate Luftaustauchmöglichkeiten between the two rooms. For example, the often existing slip ring, which serves to transfer electrical energy or fluids between the two rooms, is also known for air transmission. For this slip rings are known with firmly attached air duct. In order to not unnecessarily increase the existing slip ring, the built-in air ducts are relatively narrow, so that the exchangeable air volume is limited.
Weiterhin ist aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit die Nachteile der oben genannten Lösungen aus dem Stand der Technik zu überwinden und einen Austausch von Luft zwischen zwei zueinander drehbar gelagerten Räumen mit einem relativ hohen Luftaustauschvolumen zu ermöglichen ohne Einschränkung der Drehbarkeit der beiden drehbar zueinander gelagerten Räumen bei konstantem Luftaustausch und ohne Begrenzung des Drehwinkels.Object of the present invention is thus to overcome the disadvantages of the above solutions from the prior art and to allow an exchange of air between two mutually rotatably mounted spaces with a relatively high air exchange volume without limiting the rotation of the two rotatably mounted spaces at a constant Air exchange and without limiting the angle of rotation.
Gelöst werden diese Aufgaben durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Hierzu wird eine Vorrichtung zum Austausch von Luft zwischen zwei zueinander drehbar gelagerten Räumen vorgeschlagen, nämlich zwischen einem ersten und einem zweiten Raum. Dazu ist ein ringförmiger Hohlkörper in Form eines Torus vorgesehen, wobei der Hohlkörper parallel zur Mittelebene geteilt ist und somit aus zwei Teilen besteht, welche gegeneinander drehbar sind. Diese zwei Teile werden im Folgenden Luftstator und Luftrotor genannt. Der Luftstator wiederum weist einen Einlasskanal auf, durch welchen Luft dem Hohlkörper zugefügt werden kann und der Luftrotor eine Luftentnahme, durch welche Luft im Hohlkörper entnommen werden kann. Der Luftstator wird dann ortsfest mit dem ersten Raum verbunden und der Luftrotor ortsfest mit dem zweiten Raum. Dadurch, dass der Hohlkörper durchgehend hohl ist, ist die Gradzahl, um welche die beiden gegeneinander drehbaren Teile, nämlich Luftstator und Luftrotor, verdreht sind, für den Luftaustausch unerheblich, da dieser durch die Drehung nicht eingeschränkt wird. Es kann also jederzeit Luft durch den Einlasskanal zugeführt werden und Luft durch die Luftentnahme entnommen werden. Die Luftströmungsrichtung kann jedoch auch entgegengesetzt geführt werden. Dann befindet sich der Einlasskanal am Luftrotor und die Luftentnahme am Luftstator.These objects are achieved by the features of the main claim. For this purpose, a device for exchanging air between two mutually rotatably mounted spaces is proposed, namely between a first and a second space. For this purpose, an annular hollow body is provided in the form of a torus, wherein the hollow body is divided parallel to the median plane and thus consists of two parts which are mutually rotatable. These two parts are hereafter called air stator and air rotor. The air stator in turn has an inlet channel through which air can be added to the hollow body and the air rotor an air extraction, through which air in the hollow body can be removed. The air stator is then fixedly connected to the first room and the air rotor stationary with the second room. Characterized in that the hollow body is hollow throughout, the number of degrees by which the two mutually rotatable parts, namely the air stator and air rotor, are twisted, for the air exchange irrelevant, since this is not limited by the rotation. It can therefore be fed at any time air through the inlet channel and air are removed by the air extraction. However, the air flow direction can also be performed opposite. Then the inlet duct is located on the air rotor and the air outlet on the air stator.
Zur Zuführung bzw. Entnahme der Luft können in den jeweiligen Räumen Möglichkeiten zur Luftführung vorgesehen sein. So kann im ersten Raum ein Zuluftkanal vorgesehen sein, über welchen die Luft aus dem ersten Raum dem Hohlkörper zugeführt wird. Ebenso kann eine Luftführung im zweiten Raum vorgesehen sein, über welche Luft aus dem Hohlkörper dem zweiten Raum geführt wird. Durch diesen Aufbau ist ein konstanter Luftaustausch zwischen den beiden Räumen möglich, unabhängig davon, wie sie gegeneinander verdreht werden. For supplying or removing the air, possibilities for air guidance can be provided in the respective rooms. Thus, a supply air duct can be provided in the first room, via which the air is supplied from the first space to the hollow body. Likewise, an air guide may be provided in the second space, via which air is guided from the hollow body to the second space. This design allows a constant exchange of air between the two spaces, regardless of how they are rotated against each other.
Da solche erfindungsgemäßen Vorrichtungen häufig für den Luftaustausch in einem Fahrzeug benötigt werden, sind häufig bereits Luftführungsmöglichkeiten für die beiden Räume vorhanden. So ist es möglich, dass der Zuluftkanal im ersten Raum bereits dadurch vorhanden ist, dass eine Luftumwälzung im Fahrzeugchassis vorgesehen ist, beispielsweise durch eine Klimaanlage. Ebenso könnte im zweiten Raum eine Luftführung vorgesehen sein, um die Zuluftzirkulation, beispielsweise im Turm eines Fahrzeugs, zu gewährleisten. Diese bereits vorhandenen Möglichkeiten einer Luftführung können als Zuluftkanal bzw. Luftführung in den beiden Räumen genutzt werden.Since such devices according to the invention are frequently required for the exchange of air in a vehicle, often already air ducting options for the two rooms are available. Thus, it is possible that the supply air duct in the first room is already present by the fact that an air circulation is provided in the vehicle chassis, for example by an air conditioner. Likewise, an air guide could be provided in the second room to ensure the Zuluftzirkulation, for example in the tower of a vehicle. These existing possibilities of air guidance can be used as supply air duct or air duct in the two rooms.
Bevorzugterweise ist zwischen den beiden zueinander drehbar gelagerten Räumen bereits ein Schleifring vorhanden, um die Übertragung von Energien zu ermöglichen. So ein Schleifring kann dabei elektrische Energie und/oder Fluide übertragen zum Anschluss von elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Verbrauchern. Bei Vorhandensein eines solchen Schleifrings ist dabei in dem ersten Raum ein Stator des Schleifrings angeordnet und im zweiten Raum ein Rotor. Hierzu wird vorgeschlagen, dass der Luftstator durch eine Befestigung an im ersten Raum angeordneten Stator des Schleifrings verbunden wird, um die ortsfeste Verbindung mit dem ersten Raum zu gewährleisten. Ebenso wird vorgeschlagen, den Luftrotor am Boden des zweiten Raumes zu befestigen, welcher zum ersten Raum hinzeigt und somit die Drehlagerung aufweist. Durch diese Befestigung wird die ortsfeste Verbindung zwischen Luftrotor und dem zweiten Raum hergestellt. Preferably, a slip ring is already present between the two rotatably mounted to each other to allow the transmission of energy. Such a slip ring can transmit electrical energy and / or fluids for connection of electrical, hydraulic and / or pneumatic consumers. In the presence of such a slip ring, a stator of the slip ring is arranged in the first space and a rotor in the second space. For this purpose, it is proposed that the air stator is connected by attachment to arranged in the first space stator of the slip ring to ensure the fixed connection with the first space. It is also proposed to attach the air rotor to the bottom of the second room, which faces the first room and thus has the pivot bearing. By this attachment, the stationary connection between air rotor and the second space is made.
Der erfindungsgemäße, ringförmige Hohlkörper ist in Form eines Torus ausgeführt. Das bedeutet, dass der Hohlkörper einen in sich geschlossenen hohlen Ring darstellt. Erfindungsgemäß ist dieser Hohlkörper nun parallel zur Mittelebene geteilt. Die Mittelebene ist dabei die Ebene, welche parallel zur Auflageebene verläuft, wenn der Ring liegt. Vereinfacht gesagt, kann man sich die Auflageebene als Tisch vorstellen auf dem der Ring liegt. Die Mittelebene ist dann eine parallel zum Tisch verlaufende Ebene, die in Richtung des Hohlkörpers verschoben wird damit dieser durch die Ebene geschnitten wird. Die Mittelebene verläuft dann durch die Hälfte der Höhe des aufliegenden Rings, so dass die Mittelebene den Hohlkörper in zwei gleich hohe Hälften teilen würde. Erfindungsgemäß wird der Hohlkörper nun parallel zur Mittelebene geteilt, so dass zwei unterschiedlich hohe Teile entstehen können sowie auch zwei gleich hohe, nämlich dann, wenn genau an der Mittellinie geteilt wird. Wichtig hierbei ist lediglich, dass entlang einer Ebene geteilt wird, so dass die zwei entstehenden Teile, wenn sie wieder zu einem Torus zusammengefügt werden, gegeneinander verdrehbar sind, ohne dass Leckagen am Torus entstehen.The annular hollow body according to the invention is designed in the form of a torus. This means that the hollow body is a self-contained hollow ring. According to the invention, this hollow body is now divided parallel to the median plane. The median plane is the plane which runs parallel to the support plane when the ring is lying. Put simply, one can imagine the support plane as a table on which the ring lies. The median plane is then a plane parallel to the table, which is displaced in the direction of the hollow body so that it is cut through the plane. The median plane then runs through half the height of the resting ring, so that the median plane would divide the hollow body into two equal halves. According to the hollow body is now divided parallel to the median plane, so that two differently high parts can arise as well as two equally high, namely, when exactly at the center line is divided. Important here is only that is shared along a plane, so that the two resulting parts, when they are joined together again to form a torus, against each other are rotatable without causing leaks on the torus.
Der somit aus zwei Teilen aufgebaute Hohlkörper wird nun wieder zu einem Hohlkörper zusammengesetzt, wobei dieser entlang der Schnittebene drehbar ist, so dass die beiden Teile des Hohlkörpers gegeneinander drehbar sind. Die beiden Teile, nämlich Luftstator und Luftrotor werden dann, wie bereits beschrieben, jeweils ortsfest mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Raum verbunden, so dass bei Drehung der beiden Räume auch der Hohlkörper gedreht wird.The thus constructed of two parts hollow body is now reassembled into a hollow body, which is rotatable along the cutting plane, so that the two parts of the hollow body are mutually rotatable. The two parts, namely air stator and air rotor are then, as already described, in each case fixedly connected to the first and the second space, so that upon rotation of the two spaces and the hollow body is rotated.
Der Querschnitt des Hohlkörpers, welcher sich ergibt, wenn der Hohlkörper senkrecht zur Mittelebene geschnitten wird, muss dabei nicht kreisförmig sein. Vielmehr ist der Hohlkörper an die benötigten Gegebenheiten anpassbar. So könnte die Schnittfläche auch oval sein oder an einer oder mehreren Stellen abgeflacht.The cross section of the hollow body, which results when the hollow body is cut perpendicular to the median plane, need not be circular. Rather, the hollow body is adaptable to the required conditions. Thus, the cut surface could also be oval or flattened at one or more points.
In einer besonderen Ausführungsform ist eine Dichtung zwischen Luftstator und Luftrotor vorgesehen. Diese Dichtung soll dafür sorgen, dass keine oder möglichst wenig Luft aus dem Innenraum des Hohlkörpers durch die Teilung entweicht. Eine 100 prozentige Abdichtung ist jedoch meist nicht erforderlich, da erfindungsgemäß lediglich Luft übertragen werden soll und eine gewisse Leckage hierbei vertretbar ist, zumal die austretende Luft keine schädliche Wirkung gegenüber den drehbar gelagerten Räumen oder Personen, welche sich in diesen aufhalten, entfalten kann.In a particular embodiment, a seal between the air stator and air rotor is provided. This seal should ensure that no or as little as possible air escapes from the interior of the hollow body through the division. However, a 100 percent seal is usually not required, since according to the invention only air should be transmitted and a certain leakage is justifiable, especially since the escaping air no harmful effect against the rotatably mounted rooms or people who reside in them, can develop.
Vorzugsweise ist eine solche Dichtung als abriebfestes Kunststoffband ausgeführt, welches den zusätzlichen Vorteil hat, dass ein solches abriebfestes Kunststoffband zusätzlich zur Abdichtung die Reibung zwischen den beiden drehbar gelagerten Teilen des Hohlkörpers reduziert und Fertigungstoleranzen und/oder seitliche Versatze zwischen Rotor und Stator ausgleichen kann.Preferably, such a seal is designed as abrasion-resistant plastic tape, which has the additional advantage that such abrasion-resistant plastic tape in addition to the seal reduces the friction between the two rotatably mounted parts of the hollow body and can compensate for manufacturing tolerances and / or lateral offsets between the rotor and stator.
Einlasskanal und Luftentnahme können je nach Anwendung und Anschlussart des Einlasskanals bzw. der Luftentnahme rund oder rechteckig ausgeführt sein. Bei der runden Ausführung ist es ebenfalls möglich, den Einlasskanal bzw. die Luftentnahme kreisrund, oval oder kreisförmig mit abgeflachten Seiten zu gestalten.Inlet duct and air extraction can be round or rectangular, depending on the application and type of connection of the inlet duct or the air extraction. In the round design, it is also possible to make the inlet channel or the air extraction circular, oval or circular with flattened sides.
Bevorzugterweise besteht der Hohlkörper aus Kunststoff, da dieser leicht formbar und kostengünstig herzustellen ist.Preferably, the hollow body made of plastic, since this is easily malleable and inexpensive to manufacture.
Um den Lufttransport von dem ersten Raum zum zweiten Raum zu optimieren, kann zusätzlich mindestens ein Transportmittel vorgesehen sein, um die Luft vom ersten Raum durch den Hohlkörper in den zweiten Raum zu transportieren. So ein Transportmittel kann beispielsweise aus einem Ventilator oder einer Düse bestehen.In order to optimize the air transport from the first space to the second space, at least one transport means may additionally be provided in order to transport the air from the first space through the hollow body into the second space. Such a means of transport may for example consist of a fan or a nozzle.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Vorrichtung in einem Fahrzeug eingesetzt, wobei das Fahrzeug aus einem Fahrzeugchassis und einem drehbar zum Fahrzeugchassis gelagerten Turm besteht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient dann zum Luftaustausch zwischen Fahrzeugchassis und dem Turm. Weiterhin kann die Luft, welche zwischen Chassis und Turm ausgetauscht wird, eine Klimatisierung aufweisen, durch welche die Luft gekühlt oder beheizt werden kann.In a particularly preferred embodiment, the device is used in a vehicle, the vehicle consisting of a vehicle chassis and a rotatably mounted to the vehicle chassis tower. The device according to the invention then serves to exchange air between the vehicle chassis and the tower. Furthermore, the air that is exchanged between the chassis and the tower can have air conditioning, by means of which the air can be cooled or heated.
Durch die oben genannten Merkmale kann Luft vom ersten zum zweiten Raum unabhängig von der drehbaren Lagerung geschehen. Die Luft kann dabei gekühlt oder geheizt werden und es sind keine zusätzlichen Energieversorgungen notwendig. Die Vorrichtung kann auch jederzeit zum Nachrüsten bereits vorhandener Räume verwendet werden und es muss keine aufwendige Abdichtung, wie sie für Flüssigkeiten notwendig wäre, geschehen.By the above-mentioned features, air can be done from the first to the second space independently of the rotatable mounting. The air can be cooled or heated and there are no additional power supplies necessary. The device can also be used at any time to retrofit existing spaces and there is no expensive sealing, as would be necessary for liquids done.
Weitere Merkmale ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen. Es zeigt:
-
1 : eine erfindungsgemäße Vorrichtung im eingebauten Zustand aus der Sicht eines ersten Raumes, -
2 : eine erfindungsgemäße Vorrichtung im eingebauten Zustand aus der Sicht eines zweiten Raumes, -
3 : den erfindungsgemäßen Hohlkörper der Vorrichtung im demontierten Zustand der beiden Teile des Hohlkörpers und -
4 : den erfindungsgemäßen Hohlkörper der Vorrichtung im demontierten Zustand der beiden Teile des Hohlkörpers.
-
1 : a device according to the invention when installed from the perspective of a first room, -
2 : a device according to the invention in the installed state from the view of a second room, -
3 : the hollow body of the device according to the invention in the disassembled state of the two parts of the hollow body and -
4 : the hollow body of the device according to the invention in the disassembled state of the two parts of the hollow body.
Die Befestigung
Wird nun der erste Raum gegen den zweiten Raum verdreht, verdrehen sich ebenfalls die beiden Teile des Hohlkörpers, also Luftstator
Bevorzugterweise kann in diese Nut eine Dichtung
Der in
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten Merkmale beschränkt. Vielmehr sind weitere Ausführungsformen denkbar. So kann die Befestigung des Luftstators an einem beliebigen erreichbaren Teil des ersten Raumes angeordnet sein sowie der Luftrotor in einem beliebigen Teil des zweiten Raumes. Wichtig ist hierbei lediglich, dass eine ortsfeste Verbindung zwischen Luftstator und dem ersten Raum sowie Luftrotor und dem zweiten Raum hergestellt wird. Der Hohlkörper kann, je nach Anforderung, aus unterschiedlichen Materialien gefertigt werden. So sind Ausführungen aus Kunststoff, Metall oder Hartpapier denkbar.The present invention is not limited to the above-mentioned features. Rather, further embodiments are conceivable. Thus, the attachment of the air stator can be arranged at any accessible part of the first space and the air rotor in any part of the second space. It is only important that a stationary connection between the air stator and the first room and air rotor and the second room is made. The hollow body can, depending on the requirement, be made of different materials. Thus, designs made of plastic, metal or paper are conceivable.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Schleifringslip ring
- 22
- LuftstatorLuftstator
- 2.12.1
- Einlasskanalinlet channel
- 2.22.2
- Befestigungattachment
- 33
- Luftrotorair rotor
- 3.13.1
- Luftentnahmeair extraction
- 44
- Dichtungpoetry
- 55
- Zuluftkanalsupply air duct
- 66
- Luftführungair duct
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: HORN KLEIMANN WAITZHOFER PATENTANWAELTE PARTG , DE Representative=s name: HORN KLEIMANN WAITZHOFER SCHMID-DREYER PATENT-, DE |
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R018 | Grant decision by examination section/examining division |