DE8516718U1

DE8516718U1 - Heizungs- oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge

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Publication number: DE8516718U1
Application number: DE19858516718
Authority: DE
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1985-06-07
Filing date: 1985-06-07
Publication date: 1990-08-30

Description

84-B-13

: EDPW/Ri/dw 15.05.1985 - 4 -

Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr Gmbh & Co. KG, Mauserstr. 3, 7000 Stuttgart 30

HEIZUNGS- ODER KLIMAANLAGE FÜR KRAFTFAHRZEUGE

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizungs- oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Heizungs- oder Klimaanlagen dieser Art sind bekannt. Insbesondere bei Personenkraftwagen steht für die Heizungs- oder Klimaanlage nur ein begrenzter Bauraum zur Verfügung/ so daß der Diffusor des Radialgebläses möglichst kurz gehalten werden muß. Da jedoch die Stirnfläche des dem Gebläse nachgeordneten Wärmetauschers erheblich größer ist, als der Austrittsquerschnitt des Gebläses, ist ein extremes Auseinanderziehen der Strömung auf einer kurzen Distanz erforderlich. Dies gilt nicht nur hinsichtlich der radialen Erweiterung der Spirale, sondern auch hinsichtlich der axialen Erweiterung im Diffusor.

Aufgrund des großen öffnungswinkels des Diffusors und der

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damit verbundenen extremen Querschnittserweiterung, ist die luftseitige Beaufschlagung des Wärmetausches ungleichmäßig, wobei die Randbereiche des Wärmetauschers geringer durchströmt werden, als der mittlere Teil. Es bilden sich außerdem Rückströmungen im Diffusor, die neben der bereits genannten ungleichmäßigen BeaufschTagung des Wärmetauschers zn Wirkungsgradverlusten und zu einer erhöhten Geräuschbildung führen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Heizungsoder Klimaanlage der im Obexbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung derart weiterzubilden, daß eine gleichmäßigere Luftbeaufschlagung des Wärmetauschers und eine Geräuschreduzierung ohne Vergrößerung des Bauraums der Anlage erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Heizungs- oder Klimaanlage der bezeichneten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß mit einfachen Mitteln eine kostengünstige Lösung zur gleichmäßigen luftseitigen Beaufschlagung des Wärmetauschers erreicht wird, daß die Geräuschbildung im Gebläse reduziert wird, der Aufbau der bisherigen Anlagen unverändert aufrechterhalten werden kann und nur ein geringer Kostenaufwand erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil besteht durln, daß die erfindungsger mäße Maßnahme sich für neue Anlagen und /such zur Nachrüstung in bereits im Fahrzeug installierten Anlagen eignet.

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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenständes weist die profilierte Gitterwand im Querschnitt etwa die Form eines Trapezes mit offener Basisfläche auf, wobei die die Seiten des Trapezes bildenden Abschnitte in den Diffusor hineingerichtet sind. Durch diese Form wird zum einen erreicht, daß die Luftströmung teilweise in die oberen und unteren Randbereiche abgelenkt wird,so daß sich dort eine verbesserte Luftströmung ergibt und außerdem der größere Abstand der Gitterwand zum mittleren Bereich des Wärmetauschers eine Homogenisierung der Strömung ermöglicht. Diese Vorteile können jedoch auch durch eine alternative Ausführung der Gitterwand, nämlich diejenige gemäß Anspruch 3, erreicht werden.

Besonders zweckmäßig sind Anordnungen bei denen die profilierte Gitterwand sich etwa über 60 % bis 80 % der Stirnfläche des Wärmetauschers erstreckt. Dabei soll möglichst ein Umströmen des oberen und unteren Randes der Gitterwand erfolgen.

Eine Ausführungsvariante der Gitterwand, die sich insbesondere für die Nachrüstung von in Fahrzeugen installierten Anlagen eignet, besteht darin, daß die Gitterwand einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweist. Bevorzugterweise umfaßt eine solche Gitterwand mindestens einen Abschnitt, der mit einer nach außen gerichteten geringen Wölbung versehen ist und sich etwa parallel zur Stirnfläche des Wärmetauschers erstreckt und einen Abschnitt, der eben ausgebildet ist und in den Diffusor hineinragt. Es wird ferner vorgeschlagen, daß das Radialgebläse zwei Gebläseräder aufi'sistrdie

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in einem axialen Abstand zueinander angeordnet sind- In diesem Fall besitzt die Gitterwand zwei der gewölbten Abschnitte, deren Breite der axialen Breite der Gebläseräder entspricht, und deren Abstand zueinander gleich den Abständen zwischen den Gebläserädern ist. Auf diese Weise wird die Luftströmung in den zwischen den Gebläserädern befindlichen Bereich und in die Randbereiche teilweise abgelenkt, so daß eine Vergleichmäßigung der Strömung über den gesamten Querschnitt des Diffusors erfolgt. Als weitere Beeinflussungsmittel der Strömung können im Bereich zwischen den Gebläserädern weitere Abschnitte der profilierten Gitterwand vorgesfien sein. Sofern die Gitterwand im Bereich der nahe den Gebläserädern liegenden Abschnitte einen höheren Strömungswiderstand aufweisen soll, können die entsprechenden Abschnitte mit zusätzlichen Gitterelementen versehen werden.

Die Gitterwand besteht vorzugsweise aus einem Leichtmetall oder aus Kunststoff. Dadurch wird erreicht, daß das Gewicht der Heizungs- oder Klimaanlage nur um 50 bis 80 g, also nur geringfügig erhöht wird. Je nach Struktur des Gitters, d. h. nach seiner Durchlässigkeit kann die Drosselwirkung und damit die Ablenkung der Strömung beeinflußt werden. Als besonders geeignet haben sich Gitterstrukturen erwiesen, bei denen das Verhältnis der Gesamtfläche der Gitterwand zur Fläche aller Öffnungen etwa 1 : 0,6 bis 1 _: 0,8 vorzugsweise 1 : 0,7 beträgt.

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Ausrührungsbeispieie des Erfindungsgegenstandes sind nachstehend anhand der Zeichnung naher erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Radialgebläse und diesem nachgeordneten Wärmetauscher,

Fig. 2 die Vorderansicht einer pofilierten Gitterwand, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Radialgebläse mit einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen orofilierten Gitters,

Fig. 5 eine Ansicht des Gitters gemäß Fig.4 in Luftströmungsrichtung gesehen

Fig. 6 eine Ansicht gemäß Fig. 3 mit einer profilierten Gitterwand gemäß Fig. 4 und 5,

Fig. 7 eine Ausführungsvariante der Gitterwand in Fig.1

In Fig. 1 ist ein Radialgebläse 1 mit einem Spiralgehäuse 1*, einem Radialgebläserad 2, einer Zunge 3 und einem durch Wandteile 4 und 5 gebildeten Diffusor gezeigt. An die den Diffusor bildenden Wandteile 4 und 5 schließt sich ein Gehäuse 6 an, in dem eine Heizungs- oder Klimatisierungsanlage angeordnet ist. In dem dem Radialgebläse 1 benachbarten Bereich des Gehäuses 6 ist ein Wärmetauscher 7 angeordnet, über dessen gesamte Stirnfläche das erweiterte Ende des Diffusors

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Zwischen dem Wärmetauscher 7 und dem Radialgebläserad 2 ist eine profilierte Gitterwand 8 eingesetzt, die vier Abschnitte 8a bis 8d umfaßt. Durch die im Winkel zueinander stehenden Abschnitte 8a bis 8d ergibt sich ein im Querschnitt trapezförmiger Körper, der vom erweiter-•ten in den verjüngten Teil des Diffusors hineinreicht und sich nahezu über die gesamte Stirnfläche des Wärmetauschers 7 erstreckt. Da die Gitterwand 8 weitmaschig ausgeführt ist,kann über den gesamten Bereich der Gitterwand 8 verteilt Luft durch diese hindurchtreten, wobei jedoch zusätzlich eine Verdrängungswirkung zum oberen und unteren Rand hin erzeugt wird, wie dies durch die Pfeile 9 und 10 angegeben ist. Da die jj: Gitterwand 8 zur oberen und unteren Gehäusewand einen

Abstand aufweist, ist ein Umströmen der Gitterwand in

Jj. diesem Bereich möglich. Durch dia Gitterwand 8 wird somit

f| erreicht, daß sich im Diffusor keine Rückströmungen bil-

f den und darüber hinaus eine über die gesamte Stirnfläche

des Wärmetauschers 7 gleichmäßige Luftbeaufschlagung erzielt wird.

'^} In Figur 2 ist eine Vorderansicht des Gitterkörpers 8 dargestellt, wobei dieser wiederum die Abschnitte 8a, 8b, 8c und 8d umfaßt. Aus dieser Darstellung wird ersichtlich, |; daß die Gitterwand 8 eine Vielzahl regelmäßig angeordneter öffnungen 8* aufweist und wie ungefähr das Verhältnis der Gesamtfläche der Gitterwand 8 zur Fläche aller öffnungen 8* ist, das im vorliegenden Fall etwa 1:0,7 beträgt. Selbstverständlich sind auch andere Formen der &idiagr; Gitterstruktur möglich,und es können auch andere Verhält-

nisse von Gesamtfläche zur Öffnungsfläche in Betracht gezogen werden, wobei jeweils die Einbauverhältnisse und insk besondere die Gestaltung des Diffusors zu berücksichtigen

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Fig. 3 zeigt eine Ansicht nach der Linie III-III in Fig. 1. Es ist dabei das Gebläsegehäuse mit 1* bezeichnet, indem ein -in der Zeichnung nicht dargestellter - Elektromotor angeordnet ist, der zwei Radjalgebläseräder 2 antreibt. Der Elektromotor befindet sich zwischen den beiden Radialgebläserädern 2. Durch je eine entsprechende öffnung 11 ragt jeweils ein Gebläserad 2 in den Diffusor, wobei die öffnungen 11 jeweils am oberen Ende durch die Zunge 3 begrenzt sind.

In dem Diffusor ist die Gitterwand 8 eingesetzt, deren äußere Enden des Abschnittes 8a an seitlichen Anlageflächen des Gebläsegehäuses 1 liegen. Die Gitterwand 8 ist mittels Schrauben 13 und gegebenenfalls ünterleascheiben 14 am Gehäuse 1, und zwar im Bereich der Anlageflächen 12 befestigt. Sofern die Gitterwand 8 eine ausreichende Steifigkeit besitzt, reicht diese Befestigung völlig aus, es kann jedoch bei dünneren Werkstoffen und demzufolge geringerer Stabilität eine zusätzliche Führung der seitlichen Ränder im Bereich des Abschnittes 8c vorgesehen werden.

Die in den Figuren 1 b.is 3 beschriebene Gitterwand 8 ist aufgrund ihrer Form vor dem Zusammenfügen von Gebläsegehäuse 1 und dem Gehäuse 6 der Heizungs- oder Klimaanlage zu montieren. Da sich der Einsatz einer profilierten Gitterwand 8 hinsichtlich der Strömungsbedingungen und Geräuschentwicklung in einer Heizungs- oder Klimaanlage als besonders günstig erwiesen hat, wird in den Figuren 4 bis 6 eine AusfUhrungsvariante vorgeschlagen, die sich zur Nachrüstung

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in bereits im Fahrzeug eingebauten Anlagen eignet, ohne einen großen Montageaufwand zu erfordern.

Figur 4 zeigt einen Schnitt durch ein Radialgebläse 1, das demjenigen in Figur 1 gleicht, wobei für übereinstimmende Teile die Bezugszeichen übernommen sind. In den Diffusor ist eine profilierte Gitterwand 15 eingesetzt, die im we" sentlichen zwei im Winkel zueinander stehende Abschnitte 15a und 15b umfaßt, von denen der Abschnitt 15a eben und der Abschnitt 15b leicht nach außen gewölbt ist. Der Abschnitt 15a ragt &idigr;&lgr; den Diffusor weit hinein; der Abschnitt 15b erstreckt sich etwa parallel zur Stirnfläche des Wärmetauschers und liegt somit im wesentlichen quer zur Luftströmungsrichtung. Aus dem Abschnitt 15a heraus ist in entaeqenqesetzter Richtung zum Abschnitt 15b ein weiterer Abschnitt 15c abgewinkelt. Es sind ferner aus dem Abschnitt 15a weitere Abschnitte abgewinkelt, wobei sich Abschnitte 15d rechtwinklig zur Ebene des Abschnitts 15a, jedoch in Längserstreckung schräg verlaufend, und Abschnitte 15e parallel zum Abschnitt 15a strecken. Die Funktion dieser Abschnitte 15a bis 15e bzw. deren Anordnung in der Anlage wird später zu Figur 5 und 6 erläutert. Das Gittermaterial kann im vorliegenden Fall das gleiche sein, wie im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3. Im Bereich des Abschnitts 15b befindet sich ein zusätzliches Gitterelement 15f, das eine dem Abschnitt 15b entgegengesetzt gerichtete Wölbung aufweist.

Figur 5 zeigt die Ansicht der profilierten Gitterwand 15 in Anströmrichtung der Luft gesehen, aus der die flächenmäßige Erstreckung der jeweiligen Abschnitte 15a bis 15f hervorgeht. Die beiden Abschnitte 15b sind so dimensioniert, daß sie etwa die axiale Breite der Lüfterräder besitzen und der Abstand zwischen den Abschnitten 15b dem Abstand .der Lüfterräder zueinander entspricht.

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Zur Erhöhung des Luftwiderstandes und demzufolge zur verstärkten Ablenkung des Luftstromes ist der mittlere Bereich jedes Abschnitts 15b mit dem diesen teilweise überdeckenden Gitterelement 15f versehen. Im Bereich zwischen " den Abschnitten 15b sind die Abschnitte 15d und 15e angeordnet, durch die eine zusätzliche Ablenkung in Richtung

j auf einen den Diffusor begrenzenden Wandteil erreicht w^rd.

[ Figur 6 zeigt eine Ausführungsvariante zu Figur 3 mit der

-Gittsrwand 15 gemäß Figuren 4 und 5, wobei das Gebläsegehäuse 1 mit den Wandteilen 4 und 5, die den Diffusor bilden, dargestellt ist. Die Anordnungen der öffnungen 11 mit den Zungen 3 und den Radialgebläserädern 2 ist identisch

\ mit derjenigen in Figur 3. Aus dieser Darstellung ist er-

* sichtlich, daß die Abschnitte 15b der Gitterwand 15 etwa

die Breite der Gebläseräder 2 besitzen. Da sich die Gitterelemente 15f ir der Hauptströmung der Gebläseräder 2 befinden, bewirken diese eine verstärkte seitliche Ablenkung der Strömung, so daß eine gute Verteilung auch in die Randbereiche erfolgt. Der Abschnitt 15c weist in entgegengesetzter Richtung. Die beiden Abschnitte 15a erstrecken sich gemeinsam nahezu über die gesamte Breite des Diffusors, wobei durch die abgewinkelten Abschnitte 15d und 15e ein V-förmiger Ausschnitt entsteht. Die in Richtung auf das Gebläse angeordneten Abschnitte 15d bewirken eine verstärkte Beeinflussung der Strömung im Bereich zwischen den Gebläserädern.

Die Montage der Gitterwand 15 als Nachrüstung bei bereits in Fahrzeugen installierten Anlagen erfordert keinen großen Aufwand, da hierzu lediglich der Gebläsemotor mit den beiden Radialgebläserädern 2 entfernt werden muß. Durch eine der öffnungen 11 kann dann die Gitterwand 15 in den Diffusor gebracht werden, und die Befestigung erfolgt mittels

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Schrauben 16, die durch die Öffnungen 11 leicht zugänglich sind.

Figur 7 zeigt eine Gitterwand 17₇ die sich über die gleiche Fläche erstreckt wie die Gitterwand 8, im Gegensatz zu dieser jedoch eine gewölbte Querschnittsform aufweist.

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Claims

1. Heizungs- oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge mit einem Radialgebläse, das einen Diffusor mit großem öffnungswinkel aufweist, und einem dem Radialgebläse nachgeordneten Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet·- , daß in dem Diffusor eine profilierte Gitterwand (8, 15, 17) derart angeordnet ist, daß sie in ihrer Hauptausrichtung etwa parallel zur Diffusoraustrittsflache verläuft, ^ wobei mindestens ein Abschnitt (8b, 8c, 8d; 15a, V 15d, 15e) der profilierten Gitterwand (8, 15, 17) J sich in den Diffusor hinein erstreckt, und daß das | Verhältnis der Gesamtfläche der Gitterwand (8, 15, 17) zur Gesamtsumme ihrer Öffnungsflächen (8*) etwa 1 : 0,6 bis 1 : 0,8 beträgt.

2. Heizungs- oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die profilierte Gitterwand (8) im Querschnitt etwa die Form eines Trapezes mit offener Basisfläche aufweist, wobei die die Seiten des Trapezes bildenden Abschnitte (8b, 8d) in den Diffusor hineingerichtet sind.

3. Heizungs- oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterwand (17) eine Querschnittsform mit in den

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Diffusor hineinreichender Wölbung aufweist.

4. Heizungs- oder Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1*3, dadurch gekennzeichnet, daß die profilierte Gitterwand (8,17) sich etwa über 60 % bis 80 % der Stirnfläche de*, Wärmetauschers (7) erstreckt*

5. Heizungs— ödsr· Klimaanlage näCu nnspruc-n &igr;, u s — durch gekennzeichnet, daß die Gitterwand (15) einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweist.

6. Heizungs- oder Klimaanlage nach Anspruch 5, d a durch gekennzeichnet, daß mindestens ein Abschnitt (15b) mat einer nach außen gerichteten, geringen Wölbung versehen ist und sich etwa parallel zur Stirnfläche des Wärmetauschers (7) erstreckt und ein Abschnitt (15a) eben ausgebildet ist, der in den Diffusor hineinragt.

7. Heizungs- oder Klimaanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialgebläse (1) zwei Gebläseräder (2) aufweist, die in einem axialen Abstand zueinander angeordnet sind, und die Gitterwand (15) zwei Abschnitte (15b) besitzt, deren Breite der axialen Breite der Gebläseräder (2) entspricht und deren Abstand zueinander gleich den Abständen zwischen den Gebläserädern (2) ist.

8. Heizungs- oder Klimaanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen den Gebläserädern (2) weitere Abschnitte 15 d), 15 e) der profilierten Gittsrwand

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(15) vorgesehen sind.

9. Heizungs- oder Klimaanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß S 5 die Abschnitte (15b) mit zusätzlichen Gitterelemen- · ten (15f) versehen sind.

10. Heizungs- oder Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterwand (8,15,17) aus einem Leichtmetall oder aus Kunststoff besteht.

11. Heizungs- oder Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Gesamtfläche der Gitterwand (8,15,17) zur Fläche aller öffnungen (8*) 1 : 0,7 beträgt.

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