DE20021839U1 - Strömungsbaumaschine, Klimatisierungseinrichtung und Fahrzeugsitz - Google Patents

Description

W.E.T. Automotive System AG T

Odelzhausen 21.12.2 0 00

Strömungsmaschine, Klimatisierungseinrichtung lind Fahrzeugsitz

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine sowie eine Klimatisierungseinrichtung und einen Fahrzeugsitz mit einer derartigen Strömungsmaschine.

Strömungsmaschinen umfassen grundsätzlich mindestens ein Schaufelrad bzw. ein Schaufelsyetem, das an einer Welle umlaufend vorgesehen ist. Häufig weisen Strömungsmaschinen aber auch zwei Schaufelsysteme auf, von denen das eine als ruhende Leitschaufel bzw. Leitapparat und das andere als bewegte Laufschaufel ausgebildet ist. Im allgemeinen werden Strömungsmaschinen in Kraftmaschinen und Arbeitsmaschinen eingeteilt, wobei erste von einem strömenden Fluid angetrieben zweite eine Fluid fördern bzw. verdichten.

Es ist bekannt, daß sich in Strömungsmaschinen Verunreinigungen bzw. Verschmutzungen ansammeln. Davon sind insbesondere Ventilatoren betroffen, die z.B. staubhaltige Luft bewegen. Das Problem tritt aber unter anderem auch bei Pumpen und Turbinen auf, die in Zusammenhang mit verschmutzten Flüssigkeiten betrieben werden. Im Dauerbetrieb werden durch die Schmutzansammlungen die Strömungs.eigenschaften der Strömungsmaschine beeinträchtigt und die jeweiligen Fluide mit den Verunreinigungen belastet bzw. die Verunreinigungen durch die Strömungsmaschine geradezu verteilt.

Herkömmliche Strömungsmaschinen weisen deshalb Filter auf, die jedoch den Strömungswiderstand insgesamt erhöhen und somit die Transportleistung bzw. den Wirkungsgrad der Strö-

mungsmaachine verringern. Die Filter bedürfen außerdem einer regelmäßigen Wartung. Folglich sollten Filter an möglichst leicht zugänglicher Stelle angeordnet sein, was dazu führt, daß die Filter mitunter relativ weit von der Strömungsmaschine entfernt vorgesehen sind. Darüber hinaus können durch die Filter Verunreinigungen der Strömungsmaschine auf Dauer nicht völlig verhindert werden, so daß auch die Strömungsmaschine an zugänglicher Stelle angeordnet sein sollte. Bei vielen Anwendungen sind Strömungsmaschinen jedoch so in die umgebenden Anlagen/Einrichtungen integriert, daß ein Filterwechsel bzw. eine Reinigung der Strömungsmaschine nur umständlich unter hohem Aufwand oder mitunter überhaupt nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strömungsmaschinen des Standes der Technik dahingehend zu verbessern, daß eine Verunreinigung bzw. Verschmutzung der Strömungsmaschinen infolge des Betriebs mit verunreinigten Fluiden zumindest reduziert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Strömungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1, eine Klimatisierungseinrichtung mit den Merkmalen den Anspruches 9 und ein Fahrzeugsitz mit den Merkmalen des Anspruches 10 vorgeschlagen.

Demnach ist bei einer Strömungsmaschine zumindest ein Teil einer Kontaktfläche eines Schaufelrades der Strömungsmaschine schmutzabweisend gestaltet. Schmutzablagerungen insbesondere auf den Kontaktflächen der Strömungsmaschine werden so effizient und wirksam vermieden. Beeinträchtigungen beim Betrieb der Strömungsmaschine infolge der Schmutzablagerungen, wie eine Verschlechterung der Strömungsverhältnisse und Verunreinigungen des zu transportierenden Fluids aufgrund einer erhöhten Schmutzkonzentration in der Strömungsmaschine, werden vermieden. In vorteilhafter Art und Weise können die Wartungsintervalle verlängert werden oder bei entsprechend umfangreicher Ausgestaltung der Strömungs-

maschine mit schmutzabweisenden Oberflächen hinsichtlich bisher notwendiger Reinigungetätigkeiten unterbleiben.

Die vorliegende Erfindung geht bei der Lösung der Verschmutzungsproblematik von Strömungsmaschinen neue Wege, die sich grundlegend von der Richtung der Entwicklung im Stand der Technik unterscheiden. Im Stand der Technik wird darauf abgezielt, einen Kontakt von Verschmutzungen bzw. Verunreinigungen eines Fluids mit der Strömungsmaschine bzw. deren Teilen zu vermeiden, indem vor der Strömungsmaschine entsprechende Schmutzpartikel aus dem Fluid ausgefiltert werden. Dagegen liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß nicht die Verschmutzungen des Fluid bzw. die Konzentration der Schmutzpartikel im Fluid der relevante Ansatzpunkt zur Lösung der Verschmutzungsproblematik darstellen. Auch bei geringen Verschmutzungskonzentrationen und langen Betriebszeiten bzw. hohen Fluiddurchsatz bewirken Filter letztlich nur eine zeitliche Skalierung der Verschmutzung. Nicht die Schmutzpartikel des Fluids an sich, sondern erst die Anreicherung der Schmutzpartikel in der Strömungsmaschine führt zu der Verschmutzungsproblematik, Die Anreicherung von Verunreinigungen in der Strömungsmaschine tritt infolge wechselnder Strömungsverhältnisse in der Strömungsmaschine bzw. der Wechselwirkung von relativ langsamen Schmutzpartikeln mit schnell bewegten Teilen/Kontaktflächen der Strömungsmaschine und umgekehrt auf, wobei Schmutzpartikel an Oberflächen bzw. Kontaktflächen der Strömungsmaschine anhaften. Das Anhaften von Schmutzpartikeln führt zu einer Verschlechterung der Strömungseigenschaften und zu einer weiteren Anlagerung von Schmutzpartikeln. Die erfindungsgemäße Lösung des Problems mittels schmutzabweisender Oberflächen/Kontaktflächen wirkt diesem Prozeß bereits am Beginn entgegen und reduziert so wirksam eine Verschmutzung/Verunreinigung der Strömungsmaschine.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Strömungseinrichtung kommen auch bei einer Klimatisierungeeinrichtung sowie einem Fahrzeugsitz zum Tragen, die mit einer eine derartige

Strömungsmaschine umfassenden Belüftungseinrichtung ausgerüstet sind. Dadurch wird insbesondere die Luftqualität der durch die Klimatisierungseinrichtung bzw. den Fahrzeugsitz hindurchströmenden Luft verbessert sowie die Wartung der Einrichtungen erleichtert.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist zumindest ein Teil der Kontaktfläche eine Oberflächenspannung unter 50 mS/m, insbesondere unter 30 mS/m auf. Oberflächen mit solchen Oberflächenspannungen wirken besonders schmutzabweisend.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zumindest ein Teil der Kontaktfläche mit einer schmutzabweisenden Beschichtung versehen, die insbesondere in Form einer aufgeklebten Folie realisiert ist. Eine solche Ausgestaltung vereinfacht die Fertigung von erfindungsgemäßen Strömungsmaschinen bzw. deren Teilen. In vorteilhafter Art und Weise können gezielt Teile und/oder Bereiche der Strömungsmaschine, die hinsichtlich einer Anlagerung von Schmutzpartikeln besonders anfällig sind, mit schmutzabweisenden Beschichtungen versehen werden. Durch die Beschichtung mit selbstklebender schmutzabweisender Folie lassen sich außerdem bestehende Strömungsmaschinen mit geringem Aufwand nachrüsten.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Kontaktflächen zumindest teilweise aus Silikonen und/oder fluoridisierten Kunststoffen gebildet. Solche Materialien zeichnen sich durch eine besonders schmutzabweisende Wirkung aus.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Kontaktfläche eine Mehrzahl von mikroskopischen Vorsprüngen und/oder Vertiefungen auf. Eine solche Ausgestaltung der Oberfläche bewirkt einen sogenannten Lotus-Effekt, der ein Anhaften von Schmutzpartikeln an entsprechend gestalteten Oberflächen verhindert. Der Lotus-Effekt beruht

auf extrem aufgerauhten Oberflächen, die Strukturierungen in der Größe weniger Mirkrotneter aufweisen. Aufgrund dieser Strukturierung bleiben Schmutzpartikel und Wasser an den Oberflächen praktisch nicht haften. Wegen der geringen Haftwirkung der Oberflächen werden außerdem Schmutzpartikel, die sich auf solchen Oberflächen befinden, beispielsweise schon durch Wassertröpfen, an denen sie haften bleiben, mitgetragen und von der Oberfläche entfernt. Bei der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine übernimmt dabei das jeweilige Fluid bzw. der Strömungsdruck des strömenden Fluids die Punktion der Wassertropfen, so daß durch das durch die Strömungseinrichtung hindurchströmende Fluid die entsprechend auegestalteten Oberflächen der Strömungsmaschine gleichzeitig gereinigt werden.

Bei einer bevorzugten"Weiterbildung der Erfindung sind die Vorsprünge in regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Abständen zueinander angeordnet. Eine solche Ausgestaltung gestattet eine optimale Anpassung von schmutzabweisenden Oberflächen der Strömungsmaschine an das zu transportierende Fluid bzw. dessen Schrautzpartikel.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung eingeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehenden 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.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird- im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Figur l zeigt eine Seitenansicht eines klimatisierten Sitzes im teilweiaen Aufriß mit einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine in Form eines Ventilator

Figur 2 zeigt den Ventilator des Sitzes der Figur 1 im teilweisen Aufriß.

Figur 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Teiloberfläche des Ventilators der Figur 2 in Draufsicht.

Figur 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Ventilator-Teilöberflache.

In Figur 1 ist als Ausführungsbeispiel für eine Anwendung einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine ein klimatisierter Sitz 1 in teilweisen Aufriß dargestellt. Der klimati-^ sierte Sitz 1 ist aus einer Rückenlehne 2 und einer Sitzfläche, bzw. einem Sitzpolster 3 aufgebaut. In dem Sitzpolster 3ist eine Belüftungseinrichtung vorgesehen, die eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine in Form eines Ventilators 4 mit einem Schaufelrad 13 umfaßt. Der Ventilator 4 ist im unteren Bereich des Sitzpolsters 3 angeordnet, wobei im oberen Bereich des Sitzpolsters 3 Zuluftöffnungen 5 ausgebildet sind. Die Zuluftöffnungen 5 sind so dimensioniert ist, daß eine hinreichende Zuluftoberfläche ohne Beeinträchtigung des Sitzkomforts erreicht wird und sind durch einen Polsterbezug abgedeckt, der entsprechend luftdurchlässig gestaltet ist. Der Ventilator 4 wird derart betrieben, daß Luft an der Oberseite des Sitzpolsters 3 angesaugt wird und über eine Abluftöffnung 6 des Ventilators 4 abgeführt wird. Dabei kann die Abluft in den Innenraum eines entsprechenden Fahrzeuges abgegeben oder über (nicht dargestellte) Leitungen nach außen abgeführt werden. Der Venti-

la tor 4 kann aber auch so betrieben werden, daß Zuluft an der Unterseite eines Sitzes 1 bzw. über (nicht dargestellte) Leitungen von außen angesaugt wird und über die obere Sitzoberfläche abgeführt wird. Ventilatoren 4 zur Belüftung können auch zusätzlich oder ausschließlich in der Rückenlehne 2 dea klimatisierten Sitzes 1 vorgesehen sein.

Figur 2 zeigt eine vergrößerte Teilansicht des Ventilators 4 der Figur 1 in teilweise geschnittener Darstellung. Der Ventilator 4 umfaßt ein Gehäuse 11, das im wesentlichen aus einen umlaufenden Ringabschnitt 12 gebildet ist, in dem das Schaufelrad 13 um eine Achse A drehbar gelagert ist. Das Schaufelrad 13 wird über (nicht dargestellte) Antriebsmittel, wie einen Elektromotor, angetrieben. Je nach Drehrichtung des Schaufelrades 13 wird Luft an der Ober- oder Unterseite des Ventilators 4 angesaugt und an der entgegenge-' setzten Seite abgeführt. In der Luft enthaltene Schmutzpartikel, wie Staub und andere Verunreinigungen, treten beim Hindurchströmen der Luft durch den Ventilator 4 mit Oberflächen 14 des Schaufelrades 13 und der Innenseite 15 des Gehäuses 11 in Kontakt. Die Schmutzpartikel neigen dazu, an solchen Kontaktflächen 14, 15 haften zu bleiben.

Um ein Anhaften von Schmutzpartikeln und somit ein Verschmutzen des Ventilators 4 zu vermeiden, sind die Kontaktflächen 14, 15 erfindungsgemäß schmutzabweisend ausgestaltet. Eine solche schmutzabweisende Ausgestaltung kann durch entsprechende Materialwahl, beispielsweise die Verwendung von Silikonen und/oder fluoridisierten Kunststoffen, oder eine den Lotus-Effekt bewirkende Mikrostrukturierung der Oberflächengestaltung der Kontaktflächen 14, 15, d. h. die Anordnung einer Mehrzahl mikroskopischer Vorsprünge und/oder Vertiefungen auf der Oberfläche, bewirkt werden.

Sowohl die Ausgestaltung in Form schmutzabweisender Materialien als auch die oberflächenetrukturierung in Form mikroskopischer Vorsprünge/Vertiefungen können mittels selbstklebender Folien realisiert sein. Die Verwendung selbstklebender Folie ermöglicht eine schon aus Kostengründen gezielte Oberflächenveredelung der schmutzanfälligen Bereiche bzw. Teile des Ventilators 4. Außerdem ermöglicht eine solche Folie auch eine unkomplizierte Nachrüstung von bestehenden Systemen.

In den Figuren 3 und 4 sind zwei Ausführungsbeispiele einer Oberflächengestaltung einer Kontaktfläche 14, 15 mit mikroskopischen Vorsprüngen 16 bzw. Vertiefungen 17 dargestellt. In Figur 3 sind die mikroskopischen Vorsprünge 16 und/oder Vertiefungen 17 in regelmäßigen Abständen angeordnet. Die Abstände der Vorsprünge 16 und Vertiefungen 17 betragen^ beispielsweise .5. &mgr;&tgr;&eegr;, wodurch ein hinreichender Lotus-Effekt bewirkt wird.

In Figur 4 ist ein Beispiel für eine unregelmäßige Anordnung von mikroskopischen Vorsprüngen 16 dargestellt. Dabei weist die Kontaktoberfläche 14, 15 unregelmäßig angeordnete stabförmige Vorsprüngen 16 auf. Die Dimensionen der stabförmigen Vorsprünge 16 betragen ca. ^9. &mgr;&ngr;&khgr; &khgr; ??. &mgr;&khgr;&agr;. Der mittlere Abstand der stabförmigen Vorsprüngen 15 zueinander beträgt vorzugsweise T-P &mgr;&tgr;&eegr;. Eine solche Anordnung bewirkt ebenfalls einen hinreichenden Lotus-Effekt. Die Ausgestaltung der schmutzabweisenden Kontaktflächen 14, 15 ist jedoch nicht auf die beispielhaft dargestellten Oberflächenstrukturen beschränkt. Vielmehr sind sämtliche Mikrostrukturen von Oberflächen geeignet, die sich aufgrund ihrer Strukturierung durch eine kleine Berührungsfläche zwischen Schmutzpartikel und Oberfläche auszeichnen.

Claims (10)

1. Strömungsmaschine mit mindestens einem drehbar angeordneten Schaufelrad (13) und mit mindestens einer Kontaktfläche (14, 15), welche mit einem mit dem Schaufelrad (13) in Wechselwirkung stehenden Fluid in Kontakt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Kontaktfläche (14, 15) schmutzabweisend gestaltet ist.

2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Kontaktfläche (14, 15) eine Oberflächenspannung von unter 50 mS/m², insbesondere unter 30 mS/m², aufweist.

3. Strömungsmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Kontaktfläche (14, 15) eine Beschichtung, insbesondere mit einer aufgeklebten Folie, aufweist.

4. Strömungsmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (14, 15) zumindest teilweise aus Silikonen und/oder fluoridisierten Kunststoffen gebildet ist.

5. Strömungsmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (14, 15) eine Vielzahl von Vorsprüngen (16) und/oder Vertiefungen (17) aufweist.

6. Strömungsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (16) und/oder die Vertiefungen (17) in regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Abständen zueinander angeordnet sind.

7. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Vorsprünge (16) oder Vertiefungen (17) eine Höhe/Tiefe von 0,01 µ bis 150 µ, insbesondere von 1 µ bis 20 µ, und zumindest in einer Richtung seitliche Abmessungen von 1 µ bis 50 µ und einen mittleren Abstand zueinander von 1 µ bis 200 µ, insbesondere von 1 µ bis 20 g aufweisen.

8. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (14, 15) mit Eigenschaften nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zumindest teilweise an der Innenseite eines Gehäuses (11) der Strömungsmaschine und/oder am Schaufelrad (13) der Strömungsmaschine vorgesehen ist.

9. Klimatisierungseinrichtung mit einer Belüftungseinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung (4) eine Strömungsmaschine (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche umfaßt.

10. Fahrzeugsitz mit einer Belüftungseinrichtung (4), welche zumindest teilweise nahe an einer einem Benutzer zugewandten Oberfläche eines Sitzes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung (4) eine Strömungsmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche umfaßt.