DE19903518B4

DE19903518B4 - Mischdüse für eine motorunabhängige Heizung

Info

Publication number: DE19903518B4
Application number: DE1999103518
Authority: DE
Inventors: Andreas Alber; Michael Haefner
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2019-01-30
Also published as: DE19903518A1

Abstract

Mischdüse für eine von einem Verbrennungsmotor unabhängige Heizung (23) in einem zu beheizenden Raum (8), z. B. ein Fahrgastraum eines Fahrzeuges, umfassend eine Mischkammer (2) mit einer steuerbaren Umlufteinlassöffnung (7), die zum Einlass von Umluft aus dem Raum (8) in die Mischkammer (2) dient, mit einer steuerbaren Frischlufteinlassöffnung (4), die zum Einlass von Frischluft aus einer den Raum (8) umgebenden Umgebung (5) in die Mischkammer (2) dient, und mit einer Luftauslassöffnung (6), die zum Auslass von Luft aus der Mischkammer (2) in die Heizung (23) dient, wobei Stellmittel (12, 15) vorgesehen sind, mit denen durch Steuerung der Einlassöffnungen (4, 7) ein Mischungsverhältnis zwischen Frischluft und Umluft in der der Heizung (23) zugeführten Luft einstellbar ist,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
– die Mischkammer (2) ist in einem zylindrischen Rohr (3) ausgebildet, dessen eine axiale Rohröffnung die Frischlufteinlassöffnung (4) und dessen andere axiale Rohröffnung die Luftauslassöffnung (6) bildet und das...

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischdüse für eine brennkraftmaschinenunabhängige bzw. motorunabhängige Heizung in einem zu beheizenden Raum, z. B. ein Fahrgastraum eines Fahrzeuges, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Eine derartige Mischdüse umfasst üblicherweise eine Mischkammer mit einer steuerbaren Umlufteinlassöffnung, die zum Einlass von Umluft aus dem zu beheizenden Raum in die Mischkammer dient. Ferner ist eine steuerbare Frischlufteinlassöffnung vorgesehen, die zum Einlass von Frischluft aus einer den Raum umgebenden Umgebung in die Mischkammer dient. Außerdem ist eine Luftauslassöffnung vorgesehen, die zum Auslass von Luft aus der Mischkammer in die Heizung dient. Dabei sind Stellmittel vorgesehen, mit denen durch Steuerung der Einlassöffnungen ein Mischungsverhältnis zwischen Frischluft und Umluft in der Heizung zugeführten Luft einstellbar ist.
Derartige Mischdüsen sind beispielsweise aus der US 3,273,799 A sowie aus der US 2,602,878 A bekannt.
Weitere Mischeinrichtungen bzw. Fahrzeugheizungen sind z. B. aus der DE 23 04 041 A1 , aus der GB 376,381 A und aus der US 4,625,911 A bekannt.
Im Unterschied zu motorabhängigen Heizungen, die zum Heizen die beim Motorbetrieb entstehende Abwärme verwenden, erzeugen motorunabhängig arbeitende Heizungen selbst Wärmeenergie und können daher unabhängig von einer Brennkraftmaschine bzw. einem Motor betrieben werden. Derartige Heizungen finden als Standheizung oder Zusatzheizung in Personenkraftwagen, Nutzkraftwagen, Schiffen, Campingfahrzeugen ihre bevorzugte Anwendung. Um einen Raum zu beheizen, erzeugt eine solche Heizung Warmluft, die mittels eines Gebläses in den zu beheizenden Raum eingeblasen wird. Die für die Erwärmung benötigte Luft wird dabei üblicherweise durch das Gebläse aus dem zu beheizenden Raum selbst (Umluft) und/oder aus einer den zu beheizenden Raum umgebenden Umgebung (Frischluft) angesaugt. Komfortable Heizungen weisen sowohl eine Umluftzuführung als auch eine Frischluftzuführung auf, wobei ein Mischungsverhältnis von Frischluft zu Umluft in der der Heizung zugeführten Luft mit Hilfe einer Mischdüse der eingangs genannten Art einstellbar ist. Beispielsweise kann für eine schnelle Aufheizung des Raumes ein relativ großer Umluftanteil eingestellt werden, während zu einem späteren Zeitpunkt zur Vermeidung eines überhöhten CO2-Anteiles in der Atemluft mehr Frischluft zugemischt wird.
Eine derartige Mischdüse umfasst üblicherweise eine Mischkammer mit einer steuerbaren Umlufteinlassöffnung, die zum Einlass von Umluft aus dem zu beheizenden Raum in die Mischkammer dient, mit einer steuerbaren Frischlufteinlassöffnung, die zum Einlass von Frischluft aus einer den zu beheizenden Raum umgebenden Umgebung in die Mischkammer dient, und mit einer Luftauslassöffnung, die zum Auslass von Luft aus der Mischkammer in die Heizung dient. Darüber hinaus weist eine solche Mischdüse Stellmittel auf, mit denen durch Steuerung der Umlufteinlassöffnung und der Frischlufteinlassöffnung das Mischungsverhältnis zwischen Frischluft und Umluft in der der Heizung zugeführten Luft einstellbar ist.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem für eine Mischdüse der eingangs genannten Art eine zuverlässig arbeitende, kompakte und preiswert herstellbare Ausführungsform anzugeben.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Mischdüse mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Durch die Ausbildung der Mischkammer in einem Rohr oder einem Rohrabschnitt, dessen eines axiales Ende die Frischlufteinlaßöffnung und dessen anderen axiales Ende die Luftauslaßöffnung bildet und bei dem die Umlufteinlaßöffnung durch eine oder mehrere radiale Öffnungen ausgebildet ist, die durch eine, das Rohr umfassende, nach Art eines Drehschiebers arbeitende Hülse mit entsprechenden radialen Öffnungen steuerbar ist, ergibt sich für die Mischdüse eine besonders kompakte Bauform. Durch die Zwangskopplung von Verstellbewegungen der Hülse mit Verstellbewegungen einer die Frischlufteinlaßöffnung steuernden Schwenkscheibe sind relativ wenige Einzelteile erforderlich, die eine zuverlässig arbeitende Mischungsverhältniseinstellung sowie einen preiswerten Aufbau für die Mischdüse ermöglichen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform können Kopplungsmittel, die eine Zwangskopplung zwischen der Drehverstellung der Hülse und der Schwenkverstellung der Schwenkscheibe bewirken, einen koaxial zur Schwenkachse angeordneten Schwenkzapfen aufweisen, durch den die Schwenkscheibe am Rohr oder an einem rohrfesten Bauteil schwenkverstellbar gelagert ist. Außerdem können diese Kopplungsmittel dann einen an der Schwenkscheibe angebrachten, parallel und exzentrisch zur Schwenkachse verlaufenden Betätigungszapfen aufweisen, der zur Zwangskopplung der Verstellbewegungen von Schwenkscheibe und Hülse mit einem an der Hülse angebrachten Betätigungshebel zusammenwirkt. Durch diese Maßnahmen ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau für die erfindungsgemäße Mischdüse, da die der Hülse, der Schwenkscheibe und dem Rohr jeweils zugeordneten Elemente der Kopplungsmittel einteilig mit der Schwenkscheibe, der Hülse oder dem Rohr hergestellt werden können. Beispielsweise können der Schwenkzapfen und der Betätigungszapfen an der Schwenkschweibe angeformt und einteilig mit dieser hergestellt sein, während am Rohr bzw. an einem Rohrbauteil, z. B. an einem sich radial nach außen erstreckenden Flansch, eine Lageröffnung für den Schwenkzapfen ausgebildet und der Betätigungshebel an der Hülse einteilig angeformt ist. Insgesamt besteht dann die erfindungsgemäße Mischdüse lediglich aus drei Einzelteilen, die vorzugsweise aus Kunststoff durch ein Spritzgußverfahren herstellbar sind, so daß sich für die erfindungsgemäße Mischdüse ein besonders preiswerter Aufbau ergibt.
Vorzugsweise kann der an der Hülse ausgebildete Betätigungshebel einen als Kulissenführung dienenden, bezüglich der Hülsenachse radial verlaufenden Radialschlitz aufweisen, in dem der an der Schwenkscheibe ausgebildete Betätigungszapfen als Kuplissenstein dienend geführt verstellbar gelagert ist. Durch diese Ausgestaltungsform ergibt sich eine besonders zuverlässig arbeitende Zwangskopplung nach Art eines Kurbeltriebes zwischen den Schwenkverstellungen der Schwenkscheibe und der Hülse.
Um die Zuverlässigkeit der Schwenkverstellbarkeit der Schwenkscheibe zusätzlich zu verbessern, kann bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Mischdüse das Rohr im Bereich der die Frischlufteinlaßöffnung bildenden axialen Rohröffnung einen in einer zur Rohrachse senkrechten Ebene verlaufenden, sich entlang eines Bogens von wenigstens 180° erstreckenden Schlitz aufweisen, in den die Schwenkscheibe zum Schließen bzw. zum Bedecken der Frischlufteinlaßöffnung seitlich eindringt. Der Schlitz bildet dabei eine Führung für die Schwenkverstellung der Schwenkscheibe.
Eine alternative Ausführungsform beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Durchströmungswiderstand der Frischlufteinlaßöffnung oder den Strömungswiderstand bis zur Frischlufteinlaßöffnung im Vergleich zum Durchströmungswiderstand der Umlufteinlaßöffnung oder zum Strömungswiderstand bis zur Umlufteinlaßöffnung so groß zu gestalten, daß das Mischungsverhältnis zwischen Frischluft und Umluft allein durch die Steuerung der Umlufteinlaßöffnung einstellbar ist. Bei geschlossener Umlufteinlaßöffnung wird demnach ausschließlich Frischluft angesaugt. Bei mehr oder weniger geöffneter Umlufteinlaßöffnung wird dementsprechend mehr oder weniger Frischluft angesaugt, insbesondere wird bei vollständig geöffneter Umlufteinlaßöffnung im wesentlichen aus schließlich Umluft angesaugt. Es ist klar, daß sich diese Ausführungsform nur für eine solche Heizung eignet, bei der die zu erwärmende Luft aus der Mischdüse angesaugt wird. Die vorgenannte Ausführungsform zeichnet sich durch einen besonders einfachen und preiswerten Aufbau aus, da Stellmittel zum Steuern der Frischlufteinlaßöffnung entbehrlich sind.
Zur Verbesserung der Montage der Mischdüse kann am Rohr im Bereich der die Frischlufteinlaßöffnung bildenden axialen Rohröffnung ein Adapter, z. B. ein Flansch, ausgebildet sein, mit dem die Frischlufteinlaßöffnung an eine Frischluftzuführung oder an eine, den zu beheizenden Raum von der diesen Raum umgebenden Umgebung abtrennende Trennwand anschließbar ist, die eine mit der Frischlufteinlaßöffnung kommunizierende Durchtrittsöffnung enthält. Alternativ oder zusätzlich kann am Rohr im Bereich der die Luftauslaßöffnung bildenden axialen Rohröffnung ein anderer Adapter, z. B. ein Gewindestück, ausgebildet sein, mit dem die Luftauslaßöffnung an die Heizung oder an eine Luftzuführung der Heizung anschließbar ist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischdüsen kann sich jede radiale Rohröffnung nahezu entlang der gesamten axialen Länge der Mischkammer erstrecken, wodurch sich ein besonders großer Einlaßquerschnitt für die Umlufteinlaßöffnung ergibt, wenn sich die Hülse in ihrer Offenstellung befindet.
Von besonderem Vorteil ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Mischdüse in einer motorunabhängigen Heizung in einem zu beheizenden Raum, z. B. ein Fahrgastraum eines Fahrzeuges, da diese Heizung dann insgesamt preiswerter herstellbar ist und eine zuverlässig arbeitende Mischung von Frischluft und Umluft gewährleistet.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Mischdüse ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 eine perspektivische Ansicht auf eine Mischdüse bei reinem Umluftbetrieb,
2 eine perspektivische Ansicht wie in 1, jedoch bei einem Mischluftbetrieb,
3 eine perspektivische Ansicht wie in 1, jedoch bei einem reinen Frischluftbetrieb,
4 eine Seitenansicht auf eine Heizung, die eine Mischdüse aufweist, und
5 ein Blockschaltbild für einen Mischluftregelkreis einer Heizung gemäß 4.
Entsprechend den 1 bis 3 weist eine Mischdüse 1 eine Mischkammer 2 auf, die im Inneren eines zylindrischen Rohrabschnittes oder Rohres 3 ausgebildet ist. Eine erste, entsprechend den perspektivischen Darstellung der 1 bis 3 hintere, axiale Rohröffnung 4 des Rohres 3 bildet eine Frischluftleinlaßöffnung, durch die Frischluft aus einer mit der ersten Rohröffnung bzw. Frischlufteinlaßöffnung 4 kommunizierenden Umgebung 5 in die Mischkammer 2 eintreten kann, sofern die Frischlufteinlaßöffnung 4 geöffnet ist.
Eine zweite, entsprechend der perspektivischen Darstellung der 1 bis 3 vordere, axiale Rohröffnung 6 bildet eine Luftaustrittsöffnung, durch die Luft aus der Mischkammer 2 in eine nicht dargestellte Heizung oder Heizungszuführungsleitung eintreten kann.
Entlang des Rohrumfanges sind im Rohr 3 mehrere, vorzugsweise symmetrisch verteilte, hier rechteckig ausgebildete radiale Durchbrüche oder Öffnungen 7 ausgebildet, die zusammen eine Umlufteinlaßöffnung bilden. Durch diese radialen Rohröffnungen bzw. Umlufteinlaßöffnung 7 kann die Mischkammer 2 mit einem die Mischdüse 1 umgebenden Raum 8 kommunizieren, sofern die Umlufteinlaßöffnung 7 geöffnet ist.
Im Bereich des die Frischlufteinlaßöffnung 4 bildenden axialen Endes des Rohres 3 ist am Rohr 3 ein sich radial nach außen erstreckender Flansch 9 ausgebildet, mit dem die Mischdüse 1 beispielsweise an einer nicht dargestellten Trennwand befestigbar ist, die den Raum 8 von der Umgebung 5 abtrennt. Es ist klar, daß die genannte Trennwand dann eine mit der Frischlufteinlaßöffnung 4 kommunizierende Durchtrittsöffnung enthält.
Im Bereich des die Luftauslaßöffnung 6 bildenden axialen Endes des Rohres 3 ist am Rohr 3 ein ein Außengewinde 10 aufweisender Rohrabschnitt 11 ausgebildet, mit dem die Mischdüse 1 an die Heizung oder an die Heizungszuführungsleitung anschließbar ist.
Koaxial zum Rohr 3 ist auf der Außenseite des Rohres 3 eine Hülse 12 aufgebracht oder aufgesteckt, wobei der Innendurchmesser der Hülse 12 etwa dem Außendurchmesser des Rohres 3 entspricht, derart, daß sich eine Lagerung für die Hülse 12 am Rohr 3 ausbildet, die Drehverstellungen der Hülse 12 bezüglich des Rohres 3 ermöglicht. In der Wandung der Hülse 12 ist für jede radiale Öffnung 7 des Rohres 3 eine, hier dazu deckungsgleiche, zugehörige radiale Öffnung 13 vorgesehen. Durch die Drehverstellbarkeit der Hülse 12 relativ zum Rohr 3 ist die radiale Überlappung bzw. Überdeckung zwischen der radialen Rohröffnungen 7 und der radialen Hülsenöffnungen 13 verstellbar, so daß der vom Raum 8 in die Mischkammer 2 durchströmbare Querschnitt und somit die Umlufteinlaßöffnung 7 steuerbar ist.
Am Flansch 9 ist an einer der Hülse 12 zugewandten Seite ein parallel zur Längsachse des Rohres 3 verlaufender Schwenkzapfen 14 angebracht. Auf diesen Schwenkzapfen 14 ist eine Schwenkscheibe 15 aufgesetzt, wobei der Schwenkzapfen 14 in ein entsprechendes Lagerauge 16 eindringt. Auf diese Weise ist die Schwenkscheibe 15 um die die Schwenkachse bildende Längsachse des Schwenkzapfens 14 schwenkbar am Flansch 9 gelagert.
Zwischen dem Flansch 9 und der Hülse 12 ist im Rohr 3 ein Schlitz 17 ausgebildet, der sich in einer senkrecht zur Längsachse des Rohres 3 verlaufenden Ebene erstreckt und einen Bogen von wenigstens 180° aufspannt. Dieser Schlitz 17 bildet dabei eine Führung für die Schwenkscheibe 15 während deren Schwenkverstellung um den Schwenkzapfen 14. Durch die Schwenkverstellbarkeit der Schwenkscheibe 15 kann die Schwenkscheibe 15 seitlich mehr oder weniger in die Frischlufteinlaßöffnung 4 eindringen. Dadurch wird der von der Umgebung 5 in die Mischkammer 2 durchströmbare Querschnitt und somit die Lufteinlaßöffnung 4 durch die Schwenkscheibe 15 steuerbar.
Bei einer anderen Ausführungsform kann der Schwenkzapfen 14 auch an der Schwenkscheibe 15 befestigt sein und in einem entsprechenden Lagerauge im Flansch 9 gelagert sein.
An der Schwenkscheibe 15 ist eine Nase 21 ausgebildet, die mit einem an den 1 bis 3 verdeckten Randabschnitt des Schlitzes 17 zusammenwirkt und dabei einen Endanschlag für die Schwenkverstellung der Schwenkscheibe 15 beim Verschließen der Frischlufteinlaßöffnung 4 ausbildet.
An der Schwenkscheibe 15 ist ein Betätigungszapfen 18 ausgebildet, der sich auf einer der Hülse 12 zugewandten Seite parallel und exzentrisch zum Schwenkzapfen 16 von der Schwenkscheibe 15 abstehend erstreckt. Der Betätigungszapfen 18 greift dabei in einen sich bezüglich des Rohres 3 radial erstreckenden Radialschlitz 19 ein, der in einem an der Hülse 12 ausgebildeten Betätigungshebel 20 ausgebildet ist. Der Radialschlitz 19 bildet eine Führungskulisse für den als Gleitstein dienenden Betätigungszapfen 18, wobei Radialschlitz 19 und Betätigungszapfen 18 nach Art eines Kurbeltriebes zusammenwirken. Durch den bezüglich der Hülse 12 ortsfesten Betätigungshebel 20 und den bezüglich der Schwenkscheibe 15 ortsfesten und im Radialschlitz 19 geführt verstellbar gelagerten Betätigungszapfen 18 ist eine Zwangskopplung ausgebildet, die eine Drehverstellung der Hülse 12 zwangsläufig an eine Schwenkverstellung der Schwenkscheibe 15 koppelt.
Die Frischluftdüse 1 funktioniert wie folgt:
In 1 ist die Mischdüse 1 auf einen reinen Umluftbetrieb eingestellt, wobei die als Stellglied für die Umlufteinlaßöffnung 7 dienende Hülse 12 ihre Offenstellung einnimmt, während die als Stellglied für die Frischlufteinlaßöffnung 4 dienende Schwenkscheibe 15 ihre Schließstellung einnimmt. Dabei ergibt sich zwischen den radialen Öffnungen 13 der Hülse 12 und den radialen Öffnungen 7 des Rohres 3 eine maximale, hier vollständige, Überdeckung, während die Schwenkscheibe 15 vollständig den Querschnitt des Rohres 3 sperrt. Eine Luft aus der Mischkammer 2 der Heizung zuführende Luftströmung, symbolisiert durch einen Pfeil a, kann daher ausschließlich mit Luft gebildet werden, die aus der Umgebung 8 entsprechend Pfeilen b durch die Umlufteinlaßöffnung 7 in die Mischkammer 2 eintritt.
Um an der Mischdüse 1 einen in 2 dargestellten Mischluftbetrieb einzustellen, ist eine Drehverstellung der Hülse 12 erforderlich, die bei einer einfachen Ausführungsform manuell oder bei einer komfortableren Ausführungsform mit Hilfe entsprechender Stellantriebe erfolgen kann. Durch die Drehverstellung der Hülse 12 wird der Betätigungshebel 20 mitverstellt, wodurch die Drehverstellung der Hülse 12 über den Kurbeltrieb 18, 19, 20 in eine Schwenkverstellung der Schwenkscheibe 15 übersetzt wird. Eine die Umlufteinlaßöffnung 7 verschließende Drehverstellung der Hülse 12 erzeugt dabei eine Schwenkverstellung der Schwenkscheibe 15, die ein zum Schließen der Umlufteinlaßöffnung 7 proportionales Öffnen der Frischlufteinlaßöffnung 4 bewirkt. Entsprechend 2 wird die Mischkammer 2 zur Ausbildung der Luftzuführung zur Heizung gemäß dem Pfeil a sowohl aus dem Raum 8 gemäß den Pfeilen b als auch aus der Umgebung 5 gemäß Pfeilen c mit Umgebungsluft bzw. Frischluft versorgt. Je nach dem Grad der Drehverstellung der Hülse 12 ergibt sich in der Mischkammer 2 ein anderes Mischungsverhältnis zwischen Umgebungsluft und Frischluft.
Entsprechend 3 ist die Mischdüse 1 auf einen reinen Frischluftbetrieb eingestellt, wobei die Hülse 12 ihre Schließstellung einnimmt, während die Schwenkscheibe 15 ihre Offenstellung einnimmt. Dabei ergibt sich zwischen den radialen Hülsenöffnungen 13 und den radialen Rohröffnungen 7 eine minimale, hier keine, Überlappung, so daß die Umlufteinlaßöffnung 7 vollständig verschlossen ist, während die Schwenkscheibe 15 vollständig aus dem Querschnitt des Rohres 3 herausverschwenkt ist, so daß der gesamte Rohrquerschnitt als Einlaßöffnungsquerschnitt dienen kann. Dementsprechend erfolgt die Versorgung der Mischkammer 2 zur Aufrechterhaltung einer Zuströmung zur Heizung gemäß dem Pfeil a ausschließlich aus der Umgebung 5 gemäß den Pfeilen c.
Entsprechend 4 kann die Mischdüse 1 einem Lufteinlaß 22 einer von einem Verbrennungsmotor unabhängigen Heizung 23 vorgeschaltet sein. Der zu beheizende Raum 8 wird dabei durch einen im übrigen nicht dargestellten Fahrgastraum eines Fahrzeuges gebildet, während die Umgebung 5 durch die atmosphärische Umgebung des Fahrzeuges gebildet wird, die durch eine Fahrzeugaußenwand 24 von dem Fahrgastraum abgetrennt ist. Die Trennwand oder Fahrzeugaußenwand 24 enthält eine Durchtrittsöffnung 25, die mit der Frischluftzuführungsöffnung 4 der Mischdüse 1 kommuniziert. Die Mischdüse 1 ist mit Hilfe des Flansches 9 an der Trennwand 24 befestigt. In der Heizung 23 erfolgt die Erwärmung der durch die Mischdüse 1 der Heizung 23 zugeführten Luft. Die erwärmte Luft wird dann über einen Luftlauslaß 26 der Heizung 23 direkt in den Raum 8 oder indirekt über entsprechende Verteilerschläuche oder Verteilerleitungen in den Raum 8 eingeleitet.
Die Heizung 23 enthält ein Steuergerät 27, das in Abhängigkeit vorbestimmter Parameter einen Elektromotor 28 betätigt, der über ein Getriebe 29 als Stellantrieb für die Hülse 12 der Mischdüse 1 dient. Anstelle des indirekt über das Getriebe 29 an der Hülse 12 angreifenden Elektromotors 28 kann auch ein direkt an der Hülse 12 angreifender Schrittmotor verwendet werden. Das Steuergerät 27 ist mit verschiedenen Sensoren, z. B. mit einem Raumlufttemperatursensor 30, einem Umgebungslufttemperatursensor 31 und einem CO₂-Sensor 32 verbunden, die Parameter für die Steuerung der Heizung sowie für die Steuerung der Mischdüse 12 liefern.
Ein Mischluftregelkreis zur Betätigung der Mischdüse 1 bei einer in 4 dargestellten Heizung 23 kann beispielsweise entsprechend der in 5 stark vereinfachten Darstellung ausgebildet sein. In dem zu beheizenden Raum 8 herrscht ein mit 33 bezeichneter Ist-Zustand für die Raumtemperatur und für den CO₂-Gehalt der Raumluft. Dieser Ist-Zustand 33 hängt von einer Vielzahl von Bedingungen ab. Beispielsweise symbolisiert ein Block 34 die in der Umgebung 5 des Fahrgastraumes 8 herrschende Umgebungstemperatur. Ein Block 35 symbolisiert die Anzahl der Personen, die sich im Fahrgastraum 8 befinden. Ein Block 36 steht für den Einfluß eines geöffneten Fahrzeugfensters. Ein Block 37 kann beispielsweise den Einfluß einer starken Sonneneinstrahlung auf das Fahrzeug symbolisieren. Ein mit 38 gekennzeichneter Sollzustand wird durch physiologische Vorgaben und durch den durch den Block 39 symbolisierten Wunsch der Fahrzeuginsassen vorgegeben. Der Ist-Zustand 33 wird durch die vorgenannten Sensoren 30, 31, 32 der Steuerung 27 zugeleitet, ebenso wie der er wünschte Sollzustand 38. Das Steuergerät 27 verarbeitet die eingehenden Signale und betätigt dementsprechend den Stellantrieb 28, 29 der Mischdüse 1, wodurch sich der Ist-Zustand 33 im Fahrerhaus 8 in der gewünschten Weise verändert.

1: Mischdüse
2: Mischkammer
3: Rohr
4: (hintere) axiale Rohröffnung/Frischlufteinlaßöffnung
5: Umgebung
6: (vordere) axiale Rohröffnung/Luftauslaßöffnung
7: radiale Rohröffnung/Umlufteinlaßöffnung
8: zu beheizender Raum
9: Flansch
10: Außengewinde
11: Rohrabschnitt
12: Hülse
13: radiale Hülsenöffnung
14: Schwenkzapfen
15: Schwenkscheibe
16: Lagerauge
17: Schlitz
18: Betätigungszapfen
19: Radialschlitz
20: Betätigungshebel
21: Nase
22: Lufteinlaß
23: Heizung
24: Trennwand
25: Durchtrittsöffnung
26: Luftauslaß
27: Steuergerät
28: Elektromotor
29: Getriebe
30: Umgebungslufttemperatursensor
31: Raumtemperatursensor
32: CO₂-Sensor
33: Ist-Zustand
34: Außentemperatureinfluß
35: Personenzahleinfluß
36: Fenstereinfluß
37: Sonneneinfluß
38: Soll-Zustand
39: physiologische Vorgabe/Wunschvorgabe

Claims

Mischdüse für eine von einem Verbrennungsmotor unabhängige Heizung (23) in einem zu beheizenden Raum (8), z. B. ein Fahrgastraum eines Fahrzeuges, umfassend eine Mischkammer (2) mit einer steuerbaren Umlufteinlassöffnung (7), die zum Einlass von Umluft aus dem Raum (8) in die Mischkammer (2) dient, mit einer steuerbaren Frischlufteinlassöffnung (4), die zum Einlass von Frischluft aus einer den Raum (8) umgebenden Umgebung (5) in die Mischkammer (2) dient, und mit einer Luftauslassöffnung (6), die zum Auslass von Luft aus der Mischkammer (2) in die Heizung (23) dient, wobei Stellmittel (12, 15) vorgesehen sind, mit denen durch Steuerung der Einlassöffnungen (4, 7) ein Mischungsverhältnis zwischen Frischluft und Umluft in der der Heizung (23) zugeführten Luft einstellbar ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – die Mischkammer (2) ist in einem zylindrischen Rohr (3) ausgebildet, dessen eine axiale Rohröffnung die Frischlufteinlassöffnung (4) und dessen andere axiale Rohröffnung die Luftauslassöffnung (6) bildet und das wenigstens eine die Umlufteinlassöffnung (7) bildende radiale Rohröffnung aufweist, – die Stellmittel weisen eine zylindrische Hülse (12) auf, die für jede radiale Rohröffnung eine radiale Hülsenöffnung (13) enthält und die koaxial zum Rohr (3) an dessen Aussenseite zwischen einer Offenstellung, in der die radiale Hülsenöffnung (13) die zugehörige radiale Rohröffnung maximal radial überdeckt, und einer Schliessstellung drehverstellbar gelagert ist, in der die radiale Hülsenöffnung (13) die radiale Rohröffnung minimal radial überdeckt, – die Stellmittel weisen eine Schwenkscheibe (15) auf, die im Bereich der die Frischlufteinlassöffnung (4) bildenden axialen Rohröffnung um eine parallel zum Rohr (3) verlaufende Schwenkachse zwischen einer Offenstellung, in der die Schwenkscheibe (15) die Frischlufteinlassöffnung (4) minimal axial bedeckt, und einer Schliessstellung schwenkverstellbar gelagert ist, in der die Schwenkscheibe (15) die Frischlufteinlassöffnung (4) maximal axial bedeckt, – die Stellmittel weisen Kopplungsmittel (14, 18, 19, 20) auf, die eine Zwangskopplung zwischen der Drehverstellung der Hülse (12) und der Schwenkverstellung der Schwenkscheibe (15) bewirken, derart, dass sich beim Öffnen der Umlufteinlassöffnung (7) die Frischlufteinlassöffnung (4) proportional schliesst und sich beim Schliessen der Umlufteinlassöffnung (7) die Frischlufteinlassöffnung (4) proportional öffnet, wobei sich die Schwenkscheibe (15) in der Offenstellung der Hülse (12) in ihrer Schliessstellung und in der Schliessstellung der Hülse (12) in ihrer Offenstellung befindet.
Mischdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsmittel einen koaxial zur Schwenkachse angeordneten Schwenkzapfen (14) aufweisen, durch den die Schwenkscheibe (15) am Rohr (3) oder an einem rohrfesten Bauteil (9) schwenkverstellbar gelagert ist, dass die Kopplungsmittel einen an der Schwenkscheibe (15) angebrachten, parallel und exzentrisch zur Schwenkachse verlaufenden Betätigungszapfen (18) aufweisen, der zur Zwangskopplung der Verstellbewegungen von Schwenkscheibe (15) und Hülse (12) mit einem an der Hülse (12) angebrachten Betätigungshebel (20) zusammenwirkt.
Mischdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungshebel (20) einen als Kulissenführung dienenden, bezüglich der Hülsenachse radial verlaufenden Radialschlitz (19) aufweist, in dem der Betätigungszapfen (18) als Kulissenstein dienend geführt verstellbar gelagert ist.
Mischdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (3) im Bereich der die Frischlufteinlassöffnung (4) bildenden axialen Rohröffnung einen in einer zur Rohrachse senkrechten Ebene verlaufenden, sich entlang eines Bogens von wenigstens 180° erstreckenden Schlitz (17) aufweist, in den die Schwenkscheibe (15) zum Bedecken der Frischlufteinlassöffnung (4) seitlich eindringt.
Mischdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkscheibe (15) eine Nase (21) aufweist, die mit einer Berandung des Schlitzes (17) zur Ausbildung eines Endanschlages für die Verstellbewegung der Schwenkscheibe (15) zusammenwirkt.
Mischdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Rohr (3) im Bereich der die Frischlufteinlassöffnung (4) bildenden axialen Rohröffnung ein Adapter, z. B. ein Flansch (9), ausgebildet ist, mit dem die Frischlufteinlassöffnung (4) an eine Frischluftzuführung oder an eine den Raum (8) von der Umgebung (5) trennende Trennwand (24) anschliessbar ist, die eine mit der Frischlufteinlassöffnung (4) kommunizierende Durchtrittsöffnung (25) enthält.
Mischdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Rohr (3) im Bereich der die Luftauslassöffnung (6) bildenden axialen Rohröffnung ein Adapter, z. B. ein Gewindestück (10, 11), ausgebildet ist, mit dem die Luftauslassöffnung (6) an die Heizung (23) oder an eine Luftzuführung der Heizung (23) anschliessbar ist.
Mischdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die radiale Rohröffnung nahezu entlang der gesamten axialen Länge der Mischkammer (2) erstreckt.
Mischdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Hülsenöffnung (13) im wesentlichen deckungsgleich zur zugehörigen radialen Rohröffnung ausgebildet ist.
Mischdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere radiale Rohröffnungen entlang des Umfanges des Rohres (3) angeordnet sind, die zusammen die Umlufteinlassöffnung (7) bilden.
Von einem Verbrennungsmotor unabhängige Heizung zum Erwärmen von Luft in einem zu beheizenden Raum, z. B. ein Fahrgastraum eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung (23) eine Mischdüse (1) aufweist, umfassend eine Mischkammer (2) mit einer steuerbaren Umlufteinlassöffnung (7), die zum Einlass von Umluft aus dem Raum (8) in die Mischkammer (2) dient, mit einer steuerbaren Frischlufteinlassöffnung (4), die zum Einlass von Frischluft aus einer den Raum (8) umgebenden Umgebung (5) in die Mischkammer (2) dient, und mit einer Luftauslassöffnung (6), die zum Auslass von Luft aus der Mischkammer (2) in die Heizung (23) dient, wobei Stellmittel (12, 15) vorgesehen sind, mit denen durch Steuerung der Einlassöffnungen (4, 7) ein Mischungsverhältnis zwischen Frischluft und Umluft in der der Heizung (23) zugeführten Luft einstellbar ist, außerdem gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – die Mischkammer (2) ist in einem zylindrischen Rohr (3) ausgebildet, dessen eine axiale Rohröffnung die Frischlufteinlassöffnung (4) und dessen andere axiale Rohröffnung die Luftauslassöffnung (6) bildet und das wenigstens eine die Umlufteinlassöffnung (7) bildende radiale Rohröffnung aufweist, – die Stellmittel weisen eine zylindrische Hülse (12) auf, die für jede radiale Rohröffnung eine radiale Hülsenöffnung (13) enthält und die koaxial zum Rohr (3) an dessen Aussenseite zwischen einer Offenstellung, in der die radiale Hülsenöffnung (13) die zugehörige radiale Rohröffnung maximal radial überdeckt, und einer Schliessstellung drehverstellbar gelagert ist, in der die radiale Hülsenöffnung (13) die radiale Rohröffnung minimal radial überdeckt, – die Stellmittel weisen eine Schwenkscheibe (15) auf, die im Bereich der die Frischlufteinlassöffnung (4) bildenden axialen Rohröffnung um eine parallel zum Rohr (3) verlaufende Schwenkachse zwischen einer Offenstellung, in der die Schwenkscheibe (15) die Frischlufteinlassöffnung (4) minimal axial bedeckt, und einer Schliessstellung schwenkverstellbar gelagert ist, in der die Schwenkscheibe (15) die Frischlufteinlassöffnung (4) maximal axial bedeckt, – die Stellmittel weisen Kopplungsmittel (14, 18, 19, 20) auf, die eine Zwangskopplung zwischen der Drehverstellung der Hülse (12) und der Schwenkverstellung der Schwenkscheibe (15) bewirken, derart, dass sich beim Öffnen der Umlufteinlassöffnung (7) die Frischlufteinlassöffnung (4) proportional schliesst und sich beim Schliessen der Umlufteinlassöffnung (7) die Frischlufteinlassöffnung (4) proportional öffnet, wobei sich die Schwenkscheibe (15) in der Offenstellung der Hülse (12) in ihrer Schliessstellung und in der Schliessstellung der Hülse (12) in ihrer Offenstellung befindet.
Heizung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die kennzeichnenden Merkmale wenigstens eines der Ansprüche 2 bis 10.