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Die Erfindung betrifft eine Aufdachklimaanlage, insbesondere für ein Omnibusdach.
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Grundsätzlich sind Aufdachklimaanlagen für Omnibusse seit langem bekannt. Sie weisen zumeist eine Kondensatoreinheit sowie eine oder mehrere Verdampfereinheiten auf und stehen mit dem Fahrgastraum des Omnibusses strömungstechnisch in Verbindung, um diesen mit Frischluft zu versorgen. Die zugeführte Luft kann dabei über die Aufdachklimaanlage erwärmt oder gekühlt werden.
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Bei den eingesetzten Verdampfereinheiten werden herkömmlicherweise mehrere Doppel-Radialventilatoren mit vorwärtsgekrümmten Ventilatorrädern in einem Vollspiralgehäuse eingesetzt, die in einem Luftströmungskanal eine Luftströmung durch den Wärmetauscher in den Fahrgastraum fördern. Die Luftströmung wird dabei mehrfach umgelenkt, insbesondere beim Ansaugen, im Radialventilator selbst, beim Ausblasen und bei der Weiterführung. Dies wirkt sich negativ auf die Effizienz der Klimaanlage aus. Gleichzeitig steigt die Stromaufnahme der die Radialventilatoren antreibenden Elektromotoren und mithin der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Aufdachklimaanlage bereit zu stellen, deren Effizienz, insbesondere in der Verdampfereinheit gesteigert ist. Zudem soll eine verringerte Stromaufnahme gewährleistet werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird eine Aufdachklimaanlage insbesondere für ein Omnibusdach vorgeschlagen, die zumindest eine Kondensatoreinheit und eine oder mehrere Verdampfereinheiten aufweist. Die mindestens eine Verdampfereinheit weist einen Luftströmungskanal mit einer Luftansaugöffnung und einer Luftausblasöffnung auf, wobei in dem Luftströmungskanal zwischen der Luftansaugöffnung und der Luftausblasöffnung ein Wärmetauscher und ein eine Luftströmung erzeugender Radialventilator angeordnet sind. Dabei ist eine Drehachse des Ventilatorrades des Radialventilators parallel zu einer Luftströmungs-Hauptrichtung ausgerichtet, die sich durch den Luftströmungskanal von der Luftansaugöffnung durch den Wärmetauscher zu dem Radialventilator erstreckt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausrichtung des Radialventilators kann die Luft durch das Ventilatorrad axial gerade angesaugt und ohne Umlenkverluste radial in Richtung des Fahrgastraumes ausgeblasen werden. Die einzige Umlenkung erfolgt im Radialventilator. Die Effizienz der Aufdachklimaanlage wird somit durch eine Erhöhung der Effizienz ihrer Verdampfereinheit(en) gesteigert.
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Dabei ist in einer vorteilhaften Ausführungsvariante vorgesehen, dass der Radialventilator oder das Ventilatorrad eine axiale Einlaufdüse zur Ansaugung der Luft in axialer Richtung parallel zur Luftströmungs-Hauptrichtung aufweist. Durch die Düse wird die Strömungsluft im Ansaugbereich zusätzlich beschleunigt und der Wirkungsgrad des Radialventilators erhöht.
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Ferner ist bei der Aufdachklimaanlage in einer günstigen Ausführung vorgesehen, dass der Radialventilator angrenzend an die Luftausblasöffnung des Luftströmungskanals angeordnet ist, so dass eine von dem Radialventilator erzeugte Luftströmung unmittelbar in und durch die Luftausblasöffnung förderbar ist. Die Luftausblasöffnung bildet häufig den Lufteintritt in das angeschlossene Fahrzeug. Dabei kann im Dachbereich des Fahrzeugs ein Luftkanal zur Verteilung der zugeführten Luft in bestimmte Zuströmbereiche des Fahrgastinnenraums vorgesehen werden, in den der Radialventilator über die Luftausblasöffnung unmittelbar einbläst.
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Bei dieser Ausführung ist der Wärmetauscher in Strömungsrichtung gesehen vor dem Radialventilator in dem Luftströmungskanal angeordnet, so dass die von dem Radialventilator geförderte Luft durch den Wärmetauscher gesaugt wird.
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Ebenfalls vorteilhaft wirkt sich auf die Effizienz der Aufdachklimaanlage aus, wenn der Außendurchmesser des Radialventilators und mithin des Ventilatorrades besonders groß dimensioniert sind. In einer günstigen Ausführung entspricht der maximale Außendurchmesser des Radialventilators 80–120%, insbesondere 90–110% einer vertikalen Höhe des Luftströmungskanals. Dabei kann der Radialventilator in vertikaler Richtung über dem Luftströmungskanal hervorstehen. Zudem ist eine Ausführung vorteilhaft, bei der der maximale Außendurchmesser des Ventilatorrades des Radialventilators 80–95% der vertikalen Höhe des Luftströmungskanals entspricht.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die Aufdachklimaanlage dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse des Ventilatorrades mittig zu der vertikalen Höhe des Luftströmungskanals verläuft. Die angesaugte Strömung ist dann besonders homogen und auf beiden vertikal gegenüberliegenden Innenwänden des Luftströmungskanals gleich.
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Der Radialventilator ist in einer ebenfalls günstigen Ausführungsvariante in einem Halbspiralgehäuse aufgenommen, das zumindest eine offene Seite aufweist, die an die Luftausblasöffnung angrenzt. Aus dem Stand der Technik ist der Einsatz von Vollspiralgehäusen bekannt, bei denen das Ventilatorrad in Umfangsrichtung fast vollständig von dem Gehäuse umschlossen und nur eine sich tangential zum Ventilatorrad erstreckende Ausblasöffnung vorgesehen ist. Das Halbspiralgehäuse weist hingegen eine vollständig offene Seite auf, so dass das Ventilatorrad an der offenen Seite frei liegt, d. h. nicht von einem Gehäuse bedeckt wird.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Halbspiralgehäuse ausblasseitig eine Ausblaskontur mit einem Luftleitabschnitt aufweist, der gegenüber einer vertikalen Ausblasrichtung senkrecht zur Luftströmungs-Hauptrichtung eine negative Neigung aufweist. Die negative Neigung liegt im Mittel bei einem Winkel bis –45°. Die negative Neigung ist derart ausgerichtet, dass der Luftleitabschnitt die von dem Radialventilator ausgeblasene Luft in den sich anschließenden Luftkanal in eine Richtung leitet, die zur Verteilung der Luft in bestimmte Zuströmbereiche des Fahrgastinnenraums vorteilhaft ist. Dadurch kann die herkömmlicherweise vertikal ausgeblasene Strömung bereits an dem Halbspiralgehäuse eine Führung in eine vorbestimmte Richtung erfahren, beispielsweise hin zu Zuströmöffnungen in den Fahrgastinnenraum. Hierdurch wird der Gegendruck im Ausblasbereich des Ventilatorrades verringert und die Effizienz des Radialventilators erhöht.
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In einer Variante der Aufdachklimaanlage ist ferner vorgesehen, dass das Halbspiralgehäuse ausblasseitig in die Luftausblasöffnung hineinragt und gegenüber einem den Luftströmungskanal bildenden Kanalgehäuse vertikal nach außen hervorsteht. Dabei kann vor allem auch das Ventilatorrad mit seinem radialen Außenbereich in bzw. über die Luftausblasöffnung vorstehen und die radiale Luftströmung unmittelbar in einen Abschnitt des Fahrzeugs, beispielsweise den Luftkanal zur Verteilung der zugeführten Luft, einblasen. Zudem kann durch den Versatz des Radialventilators in vertikale Richtung sein Durchmesser und mithin seine Leistungsfähigkeit vergrößert werden. Auch kann ein Überstand des Radialventilators bzw. des Halbspiralgehäuses in vertikaler Richtung über den Luftströmungskanal vermieden werden. Die Aerodynamik der Aufdachklimaanlage ist dadurch verbessert.
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Vorteilhaft bezüglich der reduzierten Teilezahl ist zudem eine Ausführung, bei der das Halbspiralgehäuse einteilig mit einem den Luftströmungskanal bildenden Kanalgehäuse ausgebildet ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist ferner vorteilhaft, dass das Ventilatorrad rückwärtsgekrümmte Ventilatorschaufeln aufweist. Gegenüber herkömmlicherweise eingesetzten vorwärtsgekrümmten Ventilatorschaufeln ist der Wirkungsgrad rückwärtsgekrümmter Ventilatorschaufeln höher.
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Ferner ist günstig, wenn die Kontur des Luftleitabschnitts an die Krümmung der rückwärtsgekrümmten Ventilatorschaufeln angepasst wird. Hierfür wird vorgesehen, dass der Luftleitabschnitt des Radialventilators in einer axialen Draufsicht eine Krümmung aufweist, die richtungsmäßig der Krümmung der Ventilatorschaufeln entspricht.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen beispielhaft schematisch:
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1 eine Aufdachklimaanlage;
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2 eine seitliche Schnittansicht einer Verdampfereinheit;
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3 eine axiale Schnittansicht der Verdampfereinheit aus 2;
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4 eine seitliche Schnittansicht einer Verdampfereinheit in einer alternativen Ausführung;
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5 eine axiale Schnittansicht der Verdampfereinheit aus 4.
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Gleiche Bezugszeichen benennen gleiche Teile in allen Ansichten.
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In 1 ist beispielhaft schematisch eine Aufdachklimaanlage 1 zur Montage auf einem Omnibus dargestellt, die eine Kondensatoreinheit 2 mit drei Axiallüftern 4 und zwei seitlich zur Kondensatoreinheit 2 angeordnete Verdampfereinheiten 3 aufweist.
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2 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer der beiden Verdampfereinheiten 3 aus 1, die über ihre Luftausblasöffnung 8 an einen Luftkanal 20 eines Omnibusses zur Verteilung der von der Aufdachklimaanlage 1 zugeführten Luft angeschlossen ist. Die Verdampfereinheit 3 umfasst den Luftströmungskanal 5, gebildet aus einem Kanalgehäuse 16, mit einer Luftansaugöffnung 6 für Frischluft und eine Luftansaugöffnung 7 für Umluft aus dem Fahrgastinnenraum des Omnibusses. Die Luftansaugöffnungen 6, 7 sind jeweils über Klappen 26, 27 verschließbar, so dass Frischlust und/oder Umluft förderbar ist. In dem Luftströmungskanal 5 ist zwischen den Luftansaugöffnungen 6, 7 und der Luftausblasöffnung 8 der Wärmetauscher 9 und der die Luftströmung erzeugende Radialventilator 10 angeordnet. Die Drehachse 11 des Ventilatorrades 12 des Radialventilators 10 ist parallel zur Luftströmungs-Hauptrichtung S des Luftstroms durch den Luftströmungskanal 5 ausgerichtet, die sich durch den Luftströmungskanal 5 von den Luftansaugöffnungen 6, 7 durch den Wärmetauscher 9 zu dem Radialventilator 10 erstreckt. Im Betrieb saugt- der über den Motor 22 angetriebene Radialventilator 10 in axialer Richtung Frisch- und/oder Umluft durch den Wärmetauscher 9 und bläst diese in radialer Richtung über die Luftausblasöffnung 8 unmittelbar in den Luftkanal 20. Der Radialventilator 10 weist eine Einlaufdüse 13 auf und erstreckt sich in vertikaler Richtung über die vertikale Höhe des Luftströmungskanals 5 hinaus. Der Außendurchmesser des Ventilatorrades 12 entspricht 90% der lichten Weite in vertikaler Höhe H des Luftströmungskanals 5.
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Wie in dem Axialschnitt gemäß 3 gut zu erkennen, ist der Radialventilator 10 in einem eigenen Halbspiralgehäuse 23 aufgenommen, dessen untere, zur Luftausblasöffnung 8 weisende und daran angrenzende Seite 14 offen ist. Das Ventilatorrad 12 erstreckt sich bis an den Rand der Luftausblasöffnung 8 und weist rückwärtsgekrümmte Ventilatorschaufeln auf. Das Halbspiralgehäuse 23 steht in vertikaler Richtung über die Kanalwand 16 hervor. Ausblasseitig weist es einen Luftleitabschnitt 15 auf, der gegenüber der vertikalen Ausblasrichtung senkrecht zur Luftströmungs-Hauptrichtung S eine negative Neigung im Winkel α von in der gezeigten Ausführung ca. –30° aufweist. Der Luftleitabschnitt 15 bildet den Randabschnitt des Radialventilators 10. Er weist in der axialen Draufsicht gemäß 3 eine Krümmung auf, die richtungsmäßig der Krümmung der Ventilatorschaufeln des Ventilatorrades 12 entspricht. Der Leitabschnitt 15 lenkt die Strömung in den Luftkanal 20 in eine vorbestimmte Richtung, so dass die Luft nicht vertikal, sondern bereits schräg teilweise in eine nachfolgend bestimmte Richtung strömt. Ein Pfeil zeigt die Strömungsrichtung des dargestellten Ausführungsbeispiels im Luftkanal 20 an. Das Ventilatorrad 12 und der Leitabschnitt 15 wirken dabei strömungstechnisch unmittelbar zusammen, so dass die Strömung zur Weiterführung in dem Luftkanal 20 bereits beim Luftaustritt aus dem Radialventilator 10 eine Führung in die nachfolgende gewünschte Richtung erfährt. In der gezeigten Ausführung nach links.
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Die 4 und 5 zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel zu der Verdampfereinheit 3 aus den 2 und 3, wobei die Merkmale bis auf die Folgenden übereinstimmen. Der Radialventilator 10 ist in dem Halbspiralgehäuse 23 aufgenommen, das jedoch in vertikaler Richtung versetzt gegenüber dem den Strömungskanal 5 bildenden Kanalgehäuse 16 positioniert ist. Hierdurch steht das Halbspiralgehäuse 23 oberseitig in vertikaler Richtung weniger weit bzw. teilweise nicht über das Kanalgehäuse 16 vor. Unterseitig ragt es jedoch in den Luftkanal 20 hinein und steht über das Kanalgehäuse 16 hervor. Auch das Ventilatorrad 12 erstreckt sich mit seinem äußersten Radialabschnitt in die Luftausblasöffnung 8 hinein und rotiert mithin teilweise außerhalb des Kanalgehäuses 16 im Luftkanal 20. Der gesamte Aufbau ist kompakter.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise kann das Halbspiralgehäuse 23 in das Kanalgehäuse 16 einteilig integriert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007023249 A1 [0003]
- DE 602004006988 T2 [0003]
- EP 167862 B1 [0003]
