WO2014117886A1 - Gebläse für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2014117886A1
WO2014117886A1 PCT/EP2013/074568 EP2013074568W WO2014117886A1 WO 2014117886 A1 WO2014117886 A1 WO 2014117886A1 EP 2013074568 W EP2013074568 W EP 2013074568W WO 2014117886 A1 WO2014117886 A1 WO 2014117886A1
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nozzle
flow
sheath
blower
compressed air
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PCT/EP2013/074568
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Walter Zipp
Thomas Stinner
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Ipetronik Gmbh & Co. Kg
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    • F01P5/02—Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F01P5/06—Guiding or ducting air to, or from, ducted fans
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00457—Ventilation unit, e.g. combined with a radiator
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    • F04F5/14—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid
    • F04F5/16—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids
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    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/54—Installations characterised by use of jet pumps, e.g. combinations of two or more jet pumps of different type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P1/00—Air cooling
    • F01P2001/005—Cooling engine rooms

Definitions

  • the present invention relates to a blower for a motor vehicle, in particular to a blower for a Schuster and / or an engine of a motor vehicle,
  • the invention further relates to a method for ventilating a motor vehicle and to an arrangement of a blower and a heat exchanger of a motor vehicle.
  • Motor vehicle fans are used, for example, in the engine radiator.
  • a fan is provided with rotating rotor blades and leads outside air for cooling the engine water and / or the condenser of the air conditioner.
  • the air thus heated can be used simultaneously for heating the vehicle cabin.
  • an asymmetrical division of the rotors and an optimized flow profile of the rotor blades are used in the prior art.
  • it is a problem in the prior art that such fans develop a significant operating noise during operation that is perceived as unpleasant in the vehicle cab.
  • Another problem is that the large rotor blades over time accumulate dirt and difficult to clean from the outside.
  • a blower for a motor vehicle in particular for a heating air conditioner and / or an engine of a motor vehicle, the blower comprising:
  • a compressed air generator for generating compressed air
  • a sheath flow nozzle for ejecting the compressed air as a sheath flow, the supply air, in particular the sheath flow nozzle via a supply air supply supplied supply air, entrains in the form of a central flow.
  • Another aspect of the invention relates to a method for ventilating a motor vehicle, in particular for ventilating a Walkersterones and / or an engine of the motor vehicle, comprising the steps:
  • the blower according to the invention can be used for example as a car front fan, which cools the radiator of the engine water and / or the condenser of the air conditioner.
  • a car front fan which cools the radiator of the engine water and / or the condenser of the air conditioner.
  • the majority of the supplied supply air is discharged as a central flow from the fan, wherein the central flow is not driven by rotor blades, but is entrained by the sheath current.
  • the acceleration of air by rotor blades for much of the Noise is responsible, whereas the inventive entrainment of the central flow causes a much lower noise.
  • By a certain amount of accelerated sheath flow while a multiple of air volume can be entrained as a central stream.
  • a similar principle has proved to be very efficient, for example with the Dyson fan or with jet engines.
  • the sheath flow nozzle in this case not only has a punctiform opening, but that the opening is designed according to the invention typically linear or iinienförmig with interruptions, so that a suitable for entrainment of the central flow sheath flow can be generated.
  • the contour of the bypass nozzle must not be closed here, it is also possible that open line sections are provided. A possibly lower fluidic efficiency is accepted.
  • the blower according to the invention essentially operates without rotor blades.
  • the compressed air generator can be realized in the form of a compressor, wherein rotor blades are used in certain embodiments in the compressor. Since the compressor is advantageously used only for generating the compressed air for the sheath flow, many of the disadvantages of using rotor blades can nevertheless be avoided, since the rotor blades in the compressor are substantially smaller than the main rotor blades in a conventional blower.
  • the compressed air generator is a compressor or similar device that is powered by electrical power or (indirectly) by a gasoline engine.
  • compressed air it is also conceivable according to the invention for compressed air to generate the jacket current to be generated from the airstream at high speed of the vehicle.
  • the central stream can be routed as usual via heating heat exchanger or evaporator of the air conditioner, supplied by outdoor or circulating air of the vehicle cabin as supply air.
  • the supply air can also be partially or completely supplied from the inside air of the vehicle cabin.
  • the supply air supply may supply supply air from outside the motor vehicle.
  • the supply air supply can also supply air to the compressed air generator.
  • the compressed air generator is supplied separately with air.
  • the compressed air of the sheath flow nozzle from the compressed air generator through a line with a muffler, in particular a pipe muffler, is supplied.
  • vibrations of the compressed air generator e.g. a compressor
  • the high pressure and the high speed of the air accelerated by the compressed air generator it can be at the supply of compressed air to a
  • the supply air supply has a first line, in particular a first tube or a first tube, and the supply of compressed air to
  • Sheath flow nozzle via a second conduit, in particular a second tube or a second conduit takes place, wherein the second conduit is at least partially disposed within the first conduit.
  • the outflow opening of the bypass nozzle has an oval, in particular a circular, or a rectangular contour.
  • the outflow opening as a gap between two substantially parallel Surface is formed, in particular wherein the outflow opening is interrupted by arranged between the parallel surfaces spacers.
  • the outflow opening can therefore be designed in the form of an outflow gap.
  • the substantially parallel surfaces of the sheath flow nozzle can be formed completely parallel or they can in other
  • Embodiments of the invention may be arranged parallel or at most +/- 3 ° deviating from the parallelism.
  • the outflow opening can thereby
  • a wall in particular a wall oriented parallel to the outflow direction, to be arranged in the outflow direction behind the outflow opening, on the surface of which the jacket flow moves along.
  • the sheath flow due to the Coanda effect can be attracted to the wall of the sheath flow nozzle and flow along the wall.
  • a particularly uniform sheath flow can be achieved. This allows u.a. a particularly low noise level.
  • bypass flow nozzle is arranged so that the bypass flow is directed to particularly heated locations in the engine compartment, in particular an exhaust manifold or a turbocharger.
  • the turbocharger cooling can be done by charge air supplied supply current and sheath current.
  • a special regulation for example via valves
  • the cooling requirement of the turbocharger is accompanied by available charge air.
  • About oil separation between charge air and sheath connection should be done by charge air supplied supply current and sheath current.
  • blower according to the invention can thus be carried out a targeted reduction of operating temperatures at critical points in the engine compartment. It can be combined in the engine compartment and a plurality of fans according to the invention, wherein the compressed air supply to the individual sheath flow nozzles can be controlled individually. The sheath flow and the entrained central flow can thus be adapted to the respective required cooling capacity.
  • the fan has at least a first bypass nozzle for ejecting the compressed air as a first bypass flow, which entrains a first central flow and at least a second bypass nozzle for ejecting the compressed air as the second bypass flow, wherein the second Sheath current from the sheath current of the first
  • Sheath flow nozzle entrained entrains first central stream.
  • the first and the second at least
  • Sheath flow nozzles can be supplied via the same compressed air generator or several compressed air generators can be provided, which supply the individual sheath flow nozzles separately with compressed air.
  • Sheath flow nozzles with a driving sheath flow are also usable according to the invention for suction - combinable with supply air nozzles without driving
  • a series connection of several sheath flow nozzles can e.g. be useful in the heating air conditioner, where sometimes set over the sometimes longer paths of the actual supply air, a significant pressure drop, which reduces the desired sheath flow.
  • Sheath flow nozzle has a plurality of nozzle areas for generating a plurality of individual sheath currents, wherein the pressures of the individual sheath currents are individually controllable.
  • the orientation of the total flow (consisting of the individual sheath flows and the entrained individual central flows) can thus be specifically controlled. This eliminates the need for mechanical blinds and it is still a continuous adjustment of the overall emission direction possible.
  • a temporal variance of the individual jacket currents can support comfort-oriented ventilation concepts that supplement static flow conditions with occasional stronger influxes of the vehicle occupants, for example, with slightly cooler air.
  • the radiation direction of the sheath flow nozzle can be controlled similar to an adjustable blind, if the individual sections of the nozzle contour different
  • cabin air conditioning comfort programs can be presented (e.g., palm-fringed effects of occasional cooler onslaught of vehicle occupants without causing health risks from steady-state flow, such as air travel).
  • the sheath flow nozzle has a maximum diameter between 10 and 100 cm, in particular between 25 and 75 cm, and / or the outflow opening has a length between 50 and 200 cm and a width between 1 mm and 20 mm, in particular between 2 mm and 10 mm.
  • the maximum diameter e.g. to look at the length of the longer half-axis in an elliptical shape.
  • the volume flow of the central flow is at least 5 times as large, in particular at least 10 times as great as the volume flow of the
  • the fan is arranged in the direction of travel of the motor vehicle immediately before and / or after the heat exchanger.
  • the first sheath flow nozzle of the blower is arranged on one side of the heat exchanger and the second sheath flow nozzle of the blower on the other side of the heat exchanger.
  • Sheath-flow nozzles (eg in the direction of travel to the rear) add up their effect, so that the external air mass flow at the heat exchangers is increased.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a blower according to a
  • FIG. 2 is a schematic representation of a cross section of a conduit according to the invention for a central flow and a sheath flow, which are fed to a sheath flow nozzle and
  • 3A to 3C are schematic representations of the contours of various inventive sheath flow nozzles
  • the blower 10 shown schematically in Figure 1 has a sheath flow nozzle 12, a compressed air generator 14 in the form of a compressor and a central flow supply 20 in the form of a first line.
  • the compressor 14 is connected via a second line 22 to the bypass nozzle 12.
  • a pipe muffler 16 Connecting path between the compressor 14 and the bypass nozzle 12 is a pipe muffler 16 is provided.
  • the compressor 14 sucks a first air flow 30, compresses it and feeds it via the line 22 of the sheath flow nozzle to form the sheath stream 34.
  • the bypass flow 34 is ejected over the entire contour of the bypass nozzle 12 at high speed. As a result, the supplied through the line 20 supply air 32 is entrained with the generated in the bypass nozzle 12 sheath stream 34 and ejected as accelerated central stream 36.
  • the supply of the central stream via a longer line 20 In other embodiments of the invention, no such conduit is provided, that is, the bypass nozzle 12 draws their supply air 32 directly from the ambient air of the vehicle.
  • a protective grid (not shown in Figure 1) may be provided to prevent dirt or other undesirable objects from being drawn into the vehicle.
  • FIG. 2 shows the cross section of a line 40 of a blower according to a second embodiment of the invention.
  • the line 40 serves to supply the supply air for the central stream.
  • a thinner line 42 for supplying the compressed air for the sheath flow is arranged in the line 40.
  • Both the conduit 40 and the inner conduit 42 may be formed as a rigid tube or as a flexible hose. Due to the increased pressure in the inner Line 42 guided compressed air, the inner conduit preferably has a particular stability, for example, by an increased hose thickness on.
  • Fig. 3A shows a bypass nozzle with a closed oval contour.
  • the generated sheath flow 34a thus also has a closed oval contour.
  • the central flow 36a is entrained.
  • Fig. 3B shows a sheath flow nozzle with an oval contour
  • Interruptions 35 is interrupted.
  • the generated sheath flow 34b thus has an interrupted oval contour.
  • a central flow 36b is entrained with an oval outer contour.
  • a central flow is entrained, which is guided within the sheath current.
  • Fig. 3C they are also
  • Fig. 3C there is shown a shroud nozzle wherein line-shaped orifices of the nozzle generate sheath streams 34c entraining a central stream 36c, which is partially guided within and partially out of the center stream.
  • line-shaped orifices of the nozzle generate sheath streams 34c entraining a central stream 36c, which is partially guided within and partially out of the center stream.
  • Sheath flow nozzle may be provided.

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Abstract

Es wird ein Gebläse (10) für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, insbesondere ein Gebläse (10) für ein Heizklimagerät und/oder einen Motor eines Kraftfahrzeugs, umfassend: - einen Drucklufterzeuger (14) zur Erzeugung von Druckluft und - eine Mantelstrom-Düse (12) zum Ausstoßen der Druckluft als ein Mantelstrom (34, 34a, 34b, 34c), der Versorgungsluft (32), insbesondere der Mantelstrom- Düse (12) über eine Versorgungsluft-Zuführung (20) zu geführte Versorgungsluft, in Form eines Zentralstroms (36, 36a, 36b, 36c) mitreißt.

Description

Gebläse für ein Kraftfahrzeug
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gebläse für ein Kraftfahrzeug, insbesondere auf ein Gebläse für ein Heizklimagerät und/oder einen Motor eines Kraftfahrzeugs, Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Belüftung eines Kraftfahrzeugs sowie auf eine Anordnung aus einem Gebläse und einem Wärmetauscher eines Kraftfahrzeugs.
Kraftfahrzeug-Gebläse kommen z.B. beim Motorkühler zum Einsatz. Typischerweise ist dabei ein Ventilator mit rotierenden Rotorblättern vorgesehen und führt Außenluft zur Kühlung des Motorwassers und/oder des Kondensators der Klimaanlage zu. Die so erwärmte Luft kann dabei gleichzeitig zur Beheizung der Fahrzeugkabine verwendet werden. Bei derartigen Ventilatoren werden im Stand der Technik eine asymmetrische Teilung der Rotoren sowie ein optimiertes Strömungsprofil der Rotorblätter verwendet. Dennoch ist es im Stand der Technik ein Problem, dass derartige Gebläse im Betrieb ein beträchtliches Betriebsgeräusch entwickeln, das in der Fahrzeugkabine unangenehm wahrgenommen wird. Ein weiteres Problem ist, dass die großen Rotorblätter im Lauf der Zeit Schmutz ansammeln und von außen schwer gereinigt werden können. Insofern kann nicht immer sichergestellt werden, dass z.B. das Motorwasser oder der Kondensator des Kältekreises ausreichend gekühlt werden. Angesichts der oben genannten Probleme aus dem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gebläse und ein Verfahren zur Belüftung eines Fahrzeugs bereitzustellen, bei dem eines oder mehrere der genannten Probleme nicht auftreten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gebläse für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Heizklimagerät und/oder einen Motor eines Kraftfahrzeugs, bereitgestellt, wobei das Gebläse umfasst:
einen Drucklufterzeuger zur Erzeugung von Druckluft und
eine Mantelstrom-Düse zum Ausstoßen der Druckluft als Mantelstrom, der Versorgungsluft, insbesondere der Mantelstrom-Düse über eine Versorgungsluft-Zuführung zugeführte Versorgungsluft, in Form eines Zentralstroms mitreißt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Belüftung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Belüftung eines Heizklimageräts und/oder eines Motors des Kraftfahrzeugs, mit den Schritten :
Erzeugen von Druckluft,
Zuführen der Druckluft zu einer Düse,
Ausstoßen der Druckluft aus der Düse in Form eines Mantelstroms und Mitreißen von Versorgungsluft als Zentralstrom innerhalb des Mantelstroms.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Das erfindungsgemäße Gebläse kann zum Beispiel zum Einsatz kommen als Pkw- Frontlüfter, der den Kühler des Motorwassers und/oder den Kondensator der Klimaanlage kühlt. Erfindungsgemäß ist es möglich, dass der Großteil der zugeführten Versorgungsluft als Zentralstrom aus dem Gebläse ausgestoßen wird, wobei der Zentralstrom nicht durch Rotorblätter angetrieben wird, sondern durch den Mantelstrom mitgerissen wird. Experimente haben gezeigt, dass die Beschleunigung der Luft durch Rotorblätter für einen Großteil der Geräuschentwicklung verantwortlich ist, wohingegen das erfindungsgemäße Mitreißen des Zentralstroms eine wesentlich geringere Geräuschentwicklung verursacht. Durch eine bestimmte Menge an beschleunigten Mantelstrom kann dabei ein Vielfaches an Luftvolumen als Zentralstrom mitgerissen werden. Ein ähnliches Prinzip hat sich z.B. bei dem Dyson-Ventilator oder bei Strahltriebwerken als sehr effizient bewiesen.
Es versteht sich, dass die Mantelstrom-Düse hierbei nicht nur eine punktförmige Öffnung aufweist, sondern dass die Öffnung erfindungsgemäß typischerweise linienförmig oder iinienförmig mit Unterbrechungen ausgestaltet ist, so dass ein zum Mitreißen des Zentralstroms geeigneter Mantelstrom erzeugt werden kann. Die Kontur der Mantelstrom-Düse muss hierbei auch nicht geschlossen sein, ebenso ist es möglich, dass offene Linienabschnitte vorgesehen sind. Eine hierbei evtl. geringere strömungstechnische Effizienz wird in Kauf genommen.
Das erfindungsgemäße Gebläse kommt im Wesentlichen ohne Rotorblätter aus. Der Drucklufterzeuger kann in Form eines Kompressors realisiert sein, wobei in bestimmten Ausführungsformen im Kompressor Rotorblätter zum Einsatz kommen. Da der Kompressor vorteilhafterweise nur zur Erzeugung der Druckluft für den Mantelstrom zum Einsatz kommt, können dennoch viele der Nachteile der Verwendung von Rotorblättern vermieden werden, da die Rotorblätter im Kompressor wesentlich kleiner sind als die Hauptrotorblätter bei einem herkömmlichen Gebläse.
Typischerweise handelt es sich bei dem Drucklufterzeuger um einen Kompressor oder um eine ähnliche Vorrichtung, die durch elektrischen Strom oder (indirekt) durch einen Benzinmotor mit Energie versorgt wird. Es ist aber erfindungsgemäß auch denkbar, dass bei hoher Geschwindigkeit des Fahrzeugs aus dem Fahrtwind Druckluft zur Erzeugung des Mantelstroms erzeugt wird.
Der Zentralstrom kann wie üblich über Heizungswärmetauscher oder Verdampfer der Klimaanlage geführt werden, beliefert durch Außen- oder Umluft der Fahrzeugkabine als Versorgungsluft. In anderen Ausgestaltungen der Erfindung kann die Versorgungsluft auch teilweise oder ganz aus der Innenluft der Fahrzeugkabine zugeführt werden.
Die Versorgungsluft-Zuführung kann Versorgungsluft von außerhalb des Kraftfahrzeugs zuführen. Die Versorgungsluft-Zuführung kann dabei auch dem Drucklufterzeuger Luft zuführen. In anderen Ausgestaltungen der Erfindung wird der Drucklufterzeuger separat mit Luft versorgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Druckluft der Mantelstrom-Düse vom Drucklufterzeuger durch eine Leitung mit einem Schalldämpfer, insbesondere einem Rohrschalldämpfer, zugeführt wird.
Durch Schwingungen des Drucklufterzeugers, z.B. eines Kompressors, und durch den hohen Druck und die hohe Geschwindigkeit der durch den Drucklufterzeuger beschleunigten Luft kann es bei der Zuleitung der Druckluft zu einer
Geräuschentwicklung kommen, der mit dem Schalldämpfer entgegengewirkt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Versorgungsluft-Zuführung eine erste Leitung aufweist, insbesondere ein erstes Rohr oder einen ersten Schlauch, und die Zuführung der Druckluft zur
Mantelstrom-Düse über eine zweite Leitung, insbesondere ein zweites Rohr oder eine zweite Leitung, erfolgt, wobei die zweite Leitung zumindest teilweise innerhalb der ersten Leitung angeordnet ist.
Es ist somit möglich, dass im Fahrzeug nur eine Leitung verlegt wird, aber dennoch eine erfindungsgemäße Vervielfachung der bewegten Luftmenge möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausströmungs-Öffnung der Mantelstrom-Düse eine ovale, insbesondere eine kreisförmige, oder eine rechteckige Kontur aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausströmungs-Öffnung als Zwischenraum zwischen zwei im Wesentlichen parallelen Flächen ausgebildet ist, insbesondere wobei die Ausströmungs-Öffnung durch zwischen den parallelen Flächen angeordnete Abstandshalter unterbrochen wird.
Die Ausströmungs-Öffnung kann also in Form eines Ausströmspalts ausgestaltet sein. Die im Wesentlichen parallelen Flächen der Mantelstrom-Düse können dabei vollkommen parallel ausgebildet sein oder sie können in anderen
Ausführungsformen der Erfindung parallel oder maximal +/- 3° von der Parallelität abweichend angeordnet sein. Die Ausströmungs-Öffnung kann dabei
Abstandshalter aufweisen, die die parallelen Flächen zueinander stabilisieren, so dass auch bei hohen Drücken die Stabilität der Anordnung gewährleistet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in Ausströmungs-Richtung hinter der Ausströmungs-Öffnung eine Wand, insbesondere eine parallel zur Ausströmungs-Richtung ausgerichtete Wand, angeordnet ist, an deren Oberfläche sich der Mantelstrom entlang bewegt.
Gemäß dieser Ausführungsform kann der Mantelstrom in Folge des Coandä-Effekts von der Wand der Mantelstrom-Düse angezogen werden und der Wand entlang strömen. Hierdurch kann ein besonders gleichmäßiger Mantelstrom erzielt werden. Dies ermöglicht u.a. eine besonders geringe Geräuschentwicklung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mantelstrom-Düse so angeordnet ist, dass der Mantelstrom auf besonders erwärmte Stellen im Motorraum, insbesondere einen Abgaskrümmer oder einen Turbolader, gerichtet ist.
Die Turboladerkühlung kann dabei durch ladeluftbelieferten Versorgungsstrom und Mantelstrom erfolgen. Eine besondere Regelung (z.B. über Ventile) ist hierbei nicht nötig, da der Kühlbedarf des Turboladers mit verfügbarer Ladeluft einhergeht. Über Ölabscheidung zwischen Ladeluft und Mantelstromanschluss sollte
sichergestellt werden, dass keine Öltropfen auf das heiße Turboladergehäuse geraten . Mit dem erfindungsgemäßen Gebläse kann somit eine gezielte Absenkung von Betriebstemperaturen an kritischen Stellen im Motorraum erfolgen. Es können im Motorraum auch mehrere erfindungsgemäße Gebläse kombiniert werden, wobei die Druckluft-Zufuhr zu den einzelnen Mantelstrom-Düsen einzeln gesteuert werden kann. Der Mantelstrom und der mitgerissene Zentralstrom kann somit an die jeweils erforderliche Kühlleistung angepasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gebläse zumindest eine erste Mantelstrom-Düse zum Ausstoßen der Druckluft als ersten Mantelstrom, der einen ersten Zentralstrom mitreißt und zumindest eine zweite Mantelstrom-Düse zum Ausstoßen der Druckluft als zweiten Mantelstrom aufweist, wobei der zweite Mantelstrom den vom Mantelstrom der ersten
Mantelstrom-Düse mitgerissenen ersten Zentralstrom mitreißt.
Bei gleicher Ausrichtung der Mantelstrom-Richtung (zum Beispiel in Fahrtrichtung nach hinten) addiert sich deren Wirkung, so dass der äußere Luftmassenstrom zur zugeführten Stelle vergrößert wird. Die erste und die zumindest zweite
Mantelstrom-Düse können über den gleichen Drucklufterzeuger versorgt werden oder es können mehrere Drucklufterzeuger vorgesehen sein, die die einzelnen Mantelstrom-Düsen getrennt mit Druckluft versorgen.
Mantelstrom-Düsen mit antreibendem Mantelstrom sind erfindungsgemäß auch zur Absaugung nutzbar - kombinierbar mit Zuluftdüsen ohne antreibenden
Mantelstrom.
Eine Hintereinanderschaltung von mehreren Mantelstrom-Düsen kann z.B. beim Heizklimagerät sinnvoll sein, wo sich über die zum Teil längeren Wege der eigentlichen Versorgungsluft bisweilen ein deutlicher Druckverlust einstellt, der den gewünschten Mantelstrom reduziert. Durch die mehrstufige
Hintereinanderschaltung von Mantelstrom-Düsen, die über die Lauflänge der Luftleitungen verteilt sind, addieren sich die auf den Zentralstrom wirkenden Druckdifferenzen. Hierbei können mehrere Schalldämpfer zum Einsatz kommen. Die Schalldämpferwirkung lässt sich dabei zum Beispiel durch mikroperforierte
Oberflächen erreichen, die kein definiertes äußeres Absorbermaterial benötigen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Mantelstrom-Düse mehrere Düsenbereiche zum Erzeugen von mehreren Einzel- Mantelströmen aufweist, wobei die Drücke der Einzel-Mantelströme individuell steuerbar sind.
Durch geeignete Ansteuerung der Drücke der Einzel-Mantelströme kann somit die Ausrichtung des Gesamtstroms (bestehend aus den Einzel-Mantelströmen und den mitgerissenen Einzel-Zentralströmen) gezielt gesteuert werden. Dadurch kann auf mechanische Jalousien verzichtet werden und es ist trotzdem eine stufenlose Anpassung der Gesamt-Ausstrahlungsrichtung möglich. Eine zeitliche Varianz der Einzel-Mantelströme kann komfortorientierte Belüftungskonzepte unterstützen, die statische Strömungsverhältnisse durch gelegentliche stärkere Anströmungen der Fahrzeuginsassen zum Beispiel mit etwas kühlerer Luft ergänzen.
Die Abstrahlrichtung der Mantelstrom-Düse lässt sich ähnlich einer verstellbaren Jalousie steuern, wenn die Einzelabschnitte der Düsenkontur verschiedene
Mantelstromstärken erhalten. Durch zeitliche Variation lassen sich Komfort- Programme der Kabinenklimatisierung darstellen (z.B. Palmwedel-Effekte einer gelegentlichen kühleren Anströmung der Fahrzeuginsassen, ohne durch stationäre Anströmung gesundheitliche Risiken zu verursachen wie z.B.
Muskelverspannungen).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mantelstrom-Düse einen maximalen Durchmesser zwischen 10 und 100 cm, insbesondere zwischen 25 und 75 cm, aufweist und/oder die Ausströmungs- Öffnung eine Länge zwischen 50 und 200 cm sowie eine Breite zwischen 1 mm und 20 mm, insbesondere zwischen 2 mm und 10 mm, aufweist.
Als maximaler Durchmesser ist dabei z.B. bei einer elliptischen Form die Länge der längeren Halbachse anzusehen.
Mit den genannten Abmessungen der Mantelstrom-Düse lässt sich eine besonders effiziente Belüftung im Motorraum erzielen. Insbesondere hat sich gezeigt, dass mit einer vergleichsweise dünnen Ausströmungs-Öffnung eine besonders hohe Geschwindigkeit des ausgestoßenen Mantelstroms erzielen lässt und sich somit auch der Zentralstrom besonders hoch beschleunigen lässt.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Volumenstrom des Zentralstroms zumindest 5 mal so groß, insbesondere zumindest 10 mal so groß, ist wie der Volumenstrom des
Mantelstroms.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Gebläse in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs unmittelbar vor und/oder nach dem Wärmetauscher angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die erste Mantelstrom-Düse des Gebläses auf der einen Seite des Wärmetauschers und die zweite Mantelstrom-Düse des Gebläses auf der anderen Seite des Wärmetauschers angeordnet ist.
Eine derartige Anordnung ermöglicht eine maximale Belüftung des
Wärmetauschers. Bei gleicher Ausrichtung der Mantelströme der beiden
Mantelstrom-Düsen (z. B. in Fahrtrichtung nach hinten) addiert sich deren Wirkung, so dass der äußere Luftmassenstrom an den Wärmetauschern vergrößert wird.
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.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gebläses gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer erfindungsgemäßen Leitung für einen Zentralstrom und einen Mantelstrom, die einer Mantelstrom-Düse zugeführt werden und
Fig. 3A bis 3C schematische Darstellungen der Konturen verschiedener erfindungsgemäßer Mantelstrom-Düsen
Das in Figur 1 schematisch dargestellte Gebläse 10 weist eine Mantelstrom-Düse 12, einen Drucklufterzeuger 14 in Form eines Verdichters und eine Zentralstrom- Zuführung 20 in Form einer ersten Leitung auf. Der Verdichter 14 ist über eine zweite Leitung 22 mit der Mantelstrom-Düse 12 verbunden. Auf einem Teil der
Verbindungsstrecke zwischen Verdichter 14 und Mantelstrom-Düse 12 ist dabei ein Rohrschalldämpfer 16 vorgesehen.
Der Verdichter 14 saugt einen ersten Luftstrom 30 an, verdichtet ihn und führt ihn über die Leitung 22 der Mantelstrom-Düse zur Bildung des Mantelstroms 34 zu. Der Mantelstrom 34 wird über die gesamte Kontur der Mantelstrom-Düse 12 mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen. Hierdurch wird die durch die Leitung 20 zugeführte Versorgungsluft 32 mit dem in der Mantelstrom-Düse 12 erzeugten Mantelstrom 34 mitgerissen und als beschleunigter Zentralstrom 36 ausgestoßen.
Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Zuleitung des Zentralstroms über eine längere Leitung 20. In anderen Ausführungsformen der Erfindung ist keine derartige Leitung vorgesehen, das heißt die Mantelstrom-Düse 12 bezieht ihre Versorgungsluft 32 unmittelbar aus der Umgebungsluft des Fahrzeugs. In diesem Fall kann ein (in Figur 1 nicht gezeigtes) Schutzgitter vorgesehen sein um zu verhindern, dass Dreck oder andere unerwünschte Gegenstände in das Fahrzeug hineingezogen werden.
In Figur 2 ist der Querschnitt einer Leitung 40 eines Gebläses gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Leitung 40 dient der Zuführung der Versorgungsluft für den Zentralstrom. Darüber hinaus ist in der Leitung 40 eine dünnere Leitung 42 zur Zuführung der Druckluft für den Mantelstrom angeordnet. Sowohl die Leitung 40 als auch die innere Leitung 42 können als starres Rohr oder als flexibler Schlauch ausgebildet sein. Aufgrund des erhöhten Drucks der in der inneren Leitung 42 geführten Druckluft weist die innere Leitung vorzugsweise eine besondere Stabilität, zum Beispiel durch eine erhöhte Schlauchdicke, auf.
Fig. 3A zeigt eine Mantelstrom-Düse mit einer geschlossenen ovalen Kontur. Der erzeugte Mantelstrom 34a weist somit ebenfalls eine geschlossene ovale Kontur auf. Innerhalb des Mantelstroms 34a wird der Zentralstrom 36a mitgerissen.
Fig. 3B zeigt eine Mantelstrom-Düse mit einer ovalen Kontur, die durch
Unterbrechungen 35 unterbrochen wird. Der erzeugte Mantelstrom 34b weist somit eine unterbrochene ovale Kontur auf. Innerhalb des Mantelstroms 34b wird ein Zentralstrom 36b mit ovaler Außenkontur mitgerissen.
Typischerweise wird erfindungsgemäß ein Zentralstrom mitgerissen, der innerhalb des Mantelstroms geführt wird. Es sind aber, wie in Fig. 3C dargestellt, auch
Ausführungen denkbar, bei denen der Zentralstrom nicht nur innerhalb des
Manteistroms geführt wird. Zum Beispiel ist in Fig. 3C eine Mantelstrom-Düse gezeigt, bei der linienförmige Öffnungen der Düse Mantelströme 34c erzeugen, die einen Zentralstrom 36c mitreißen, der teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Zentralstroms geführt wird. In anderen Ausgestaltungen der Erfindung können verschiedene Kombinationen von linien- oder punktförmigen Öffnungen der
Mantelstrom-Düse vorgesehen sein.
Bezugszeichen:
10 Gebläse
12 Mantelstrom-Düse
14 Verdichter
16 Rohrschalldämpfer
20 Erste Leitung
22 Zweite Leitung
30 Luftstrom
32 Zugeführte Versorgungsluft
34, 34a, 34b, 34c Mantelstrom Unterbrechung
, 36b, 36c Zentralstrom Leitung
Innere Leitung

Claims

Ansprüche
1. Gebläse (10) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Heizklimagerät und/oder einen Motor eines Kraftfahrzeugs, umfassend;
einen Drucklufterzeuger (14) zur Erzeugung von Druckluft und eine Mantelstrom-Düse (12) zum Ausstoßen der Druckluft als ein Mantelstrom (34, 34a, 34b, 34c), der Versorgungsluft (32), insbesondere der Mantelstrom-Düse (12) über eine Versorgungsluft-Zuführung (20) zugeführte Versorgungsluft, in Form eines Zentralstroms (36, 36a, 36b, 36c) mitreißt,
2. Gebläse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Druckluft der Mantelstrom-Düse (12) vom Drucklufterzeuger (14) durch eine Leitung (22) mit einem Schalldämpfer (16), insbesondere einem Rohrschalldämpfer (16), zugeführt wird,
3. Gebläse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Versorgungsluft-Zuführung (20) eine erste Leitung (40) aufweist, insbesondere ein erstes Rohr oder einen ersten Schlauch, und die Zuführung der Druckluft zur Mantelstrom-Düse (12) über eine zweite Leitung (42), insbesondere ein zweites Rohr oder eine zweite Leitung, erfolgt, wobei die zweite Leitung (42) zumindest teilweise innerhalb der ersten Leitung (40) angeordnet ist.
4. Gebläse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Mantelstrom-Düse (12) eine Ausströmungs- Öffnung mit einer ovalen, insbesondere einer kreisförmigen, oder einer rechteckigen Kontur aufweist.
5. Gebläse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Mantelstrom-Düse (12) eine Ausströmungs- Öffnung aufweist, die als Zwischenraum zwischen zwei im Wesentlichen parallelen Flächen ausgebildet ist, wobei die Ausströmungs-Öffnung vorzugsweise durch zwischen den parallelen Flächen angeordnete Abstandshalter unterbrochen wird.
6. Gebläse (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Ausströmungs-Richtung hinter der Ausströmungs-Öffnung eine Wand, insbesondere eine parallel zur Ausströmungs-Richtung ausgerichtete Wand, angeordnet ist, an deren Oberfläche sich der Mantelstrom (34, 34a, 34b, 34c) entlang bewegt.
7. Gebläse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Mantelstrom-Düse (12) so angeordnet ist, dass der Mantelstrom (34, 34a, 34b, 34c) auf besonders erwärmte Stellen im Motorraum, insbesondere einen Abgaskrümmer oder einen Turbolader, gerichtet ist.
8. Gebläse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine erste Mantelstrom-Düse (12) zum Ausstoßen der Druckluft als ersten Mantelstrom, der einen ersten Zentralstrom mitreißt und zumindest eine zweite Mantelstrom-Düse (12) zum Ausstoßen der Druckluft als zweiten Mantelstrom, wobei der zweite Mantelstrom den vom ersten Mantelstrom mitgerissenen ersten Zentralstrom mitreißt.
9. Gebläse (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Mantelstrom-Düse (12) mehrere
Düsenbereiche zum Erzeugen von mehreren Einzel-Mantelströmen aufweist, wobei die Drücke der Einzel-Mantelströme individuell steuerbar sind .
10. Gebläse (10) nach einem der vorherigen Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ausstrahlungs-Öffnung der Mantelstrom-Düse (12) einen maximalen Durchmesser zwischen 10 und 100 cm,
insbesondere zwischen 25 und 75 cm, aufweist und/oder die
Ausströmungs-Öffnung eine Länge zwischen 50 und 200 cm sowie eine Breite zwischen 1 mm und 20 mm, insbesondere zwischen 2 mm und 10 mm, aufweist.
11. Verfahren zur Belüftung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur
Belüftung eines Heizklimageräts und/oder eines Motors eines
Kraftfahrzeugs, mit den Schritten :
Erzeugen von Druckluft,
Zuführen der Druckluft zu einer Mantelstrom-Düse (12),
Ausstoßen der Druckluft aus der Mantelstrom-Düse ( 12) in Form eines Mantelstroms (34, 34a, 34b, 34c) und
Mitreißen von Versorgungsluft (32) als Zentralstrom (36, 36a, 36b, 36c) innerhalb des Mantelstroms (34, 34a, 34b, 34c).
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der
Volumenstrom des Zentralstroms (36, 36a, 36b, 36c) zumindest 5 mal so groß, insbesondere zumindest 10 mal so groß, ist wie der Volumenstrom des Mantelstroms (34, 34a, 34b, 34c).
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelstrom (34, 34a, 34b, 34c) in Folge des Coandä-Effekts von einer Wand der Mantelstrom-Düse (12) angezogen wird und der Wand entlang strömt.
14. Anordnung aus einem Gebläse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einem Wärmetauscher eines Kraftfahrzeugs, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gebläse ( 10) in Fahrtrichtung des
Kraftfahrzeugs unmittelbar vor und/oder nach dem Wärmetauscher angeordnet ist.
15. Anordnung aus einem Gebläse (10) nach Anspruch 8 und einem
Wärmetauscher eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mantelstrom-Düse (12) des Gebläses (10) auf der einen Seite des Wärmetauschers und die zweite Mantelstrom-Düse (12) des Gebläses (10) auf der anderen Seite des Wärmetauschers angeordnet ist.
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