НАГНЕТАТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ (ВАРИАНТЫ), ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО И СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА В НАГНЕТАТЕЛЬНОМ УЗЛЕ
PRESSURE UNIT (EMBODIMENTS), VEHICLE AND METHOD OF CHANGING AIR FLOW VELOCITY IN PRESSURE UNIT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в целом относится к нагнетательным узлам, используемым в транспортном средстве, и в частности, к регулируемым нагнетательным узлам, связанным с системами обогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC - Heating, Ventilation and Air Conditioning).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Нагнетательные узлы являются обычным компонентом систем HVAC транспортного средства и предназначены для максимальной эффективности/воздушного потока при работе в общеизвестных режимах рециркуляции и свежего воздуха. В режиме обогрева в рамках режима свежего воздуха, однако, объем воздушного потока может препятствовать оптимальным рабочим характеристикам обогрева в транспортном средстве переохлаждением двигателя. Как результат, количество имеющегося в распоряжении нагретого хладагента может не быть достаточным для прогрева пассажирского отделения до требуемой температуры. Более того, уровень шума в пассажирском отделении в этом режиме может достигать неудовлетворительных уровней вследствие большого объема воздуха, перемещающегося через обычно меньшие тепловые каналы и выпуски. Соответственно, существует необходимость в нагнетательном узле, который является регулируемым или настраиваемым, чтобы требуемый объем воздушного потока мог подаваться для всех режимов работы, в том числе, комбинации режимов рециркуляции и обогрева.
Несмотря на то, что существуют решения этой проблемы, каждое такое решение имеет свои собственные недостатки. Например, уменьшение или ограничение объема воздушного потока в режиме обогрева может достигаться посредством уменьшения скорости работы электродвигателя/лопастного колеса, создающего воздушный поток. В этом случае, однако, добавление таких ограничений для управления объемом воздушного потока обогрева имеет тенденцию усиливать турбулентность и шум, вибрацию и низкочастотную вибрацию, которые равным образом неоправданны.
В качестве альтернативы, максимальное напряжение, приложенное к электродвигателю/лопастному колесу, может усекаться или ограничиваться, таким образом уменьшая максимальный объем воздушного потока. Несмотря на то, что максимальный объем воздушного потока может надлежащим образом уменьшаться с использованием этого подхода, минимальное напряжение, приложенное к электродвигателю/лопастному колесу, по-прежнему дает в результате объем воздушного потока, который больше, чем желает/нуждается пассажир или водитель. Минимальное напряжение связано с минимальными оборотами в минуту электродвигателя и приводит к избыточной подаче нагретого воздуха, имеющегося в распоряжении для прогрева пассажирского отделения до требуемой температуры. Более того, ступени между требуемыми регулировками высокой скорости работы и низкой скорости работы становятся сжатыми в точку, так что пассажир или водитель транспортного средства могут быть не способны различать какую бы то ни было разность между выбранными регулировками.
Еще один способ регулирования нагнетательного узла, так чтобы требуемый объем воздушного потока мог подаваться для всех режимов работы, состоит в регулировке отсекателя нагнетательного узла. Один из способов регулировки отсекателя нагнетательного узла описан в документе US 1056813 (МПК F03D7/02, Y02E10/723, опубл. 25.03.1919) на Мак-Леана. Мак-Леану требовалось использовать объемный нагнетательный вентилятор с большим объемом между стенкой в форме «улитки» корпуса нагнетательного вентилятора и колесом (или лопастным колесом) в качестве нагнетателя давления в некоторых случаях посредством управления точкой отсекателя или минимальным расстоянием между стенкой корпуса/улитки нагнетательного вентилятора и периферией колеса. В нагнетательном узле Мак-Леана, отсекатель шарнирным образом присоединен к стенке в форме «улитки» корпуса нагнетательного вентилятора, обеспечивая отсекателю возможность поворота вокруг точки крепления. Горизонтальная часть отсекателя перекрывала выпуск воздушного потока или выпускной канал нагнетательного узла, и горизонтальная часть в целом перегораживала выпуск воздушного потока. Регулятор использовался для регулировки минимального расстояния между стенкой корпуса/улитки нагнетательного вентилятора и периферией колеса в зависимости от скорости вращения электродвигателя.
Еще один автор определил иной способ регулировки отсекателя нагнетательного узла. В документе JP 2003042097A (МПК B60H1/00, F04D29/44, опубл. 13.02.2003) описана регулировка для расстояния или воздушного зазора между стенкой корпуса/улитки нагнетательного вентилятора и периферией колеса в узлах нагнетательного вентилятора, используемых в транспортных средствах. Изобретение сконструировано для преодоления проблемы, в том числе, низкочастотного шума, создаваемого, когда воздух, нагнетаемый из центробежного вентилятора, течет в обратном направлении в вентилятор вследствие высокого давления в канале кондиционирования воздуха в режиме работы для ног или оттаивания. В нагнетательном узле, предусмотрен подвижный носик или отсекатель, который тянется тросом, прикрепленным к рычагам выбора режима. Отсекатель перемещается вдоль стенки в форме «улитки» корпуса нагнетательного узла. В других режимах, трос толкает носик или отсекатель обратно вдоль стенки в форме «улитки» к вентилятору для уменьшения воздушного зазора в остальных режимах работы. Патент дополнительно раскрывает использование передаточных механизмов вместо троса, которые приводятся в действие для перемещения отсекателя в зависимости от датчика давления, расположенного для определения давления на выпуске воздушного потока. Еще один обсужденный альтернативный вариант состоит в прикреплении отсекателя к стенке в форме «улитки», позволяя отсекателю возможность поворачиваться наружу, когда тянется тросом, тем самым, изменяя размер воздушного зазора. Этот подход подобен подходу Мак-Леана.
Настоящее изобретение относится к нагнетательному узлу, содержащему отсекатель, который является регулируемым с использованием исполнительного механизма, так чтобы требуемый объем воздушного потока мог подаваться для всех режимов работы в транспортном средстве. Преимущественно, это предоставляет водителю транспортного средства возможность использовать нагнетательный узел даже в режимах рециркуляции и обогрева. До сих пор, интенсивность воздушного потока в этих режимах была слишком высока, давая в результате неспособность прогревать пассажирское отделение до требуемой температуры. Более того, настоящая конструкция избегает необходимости в тросах и/или передаточных механизмах между нагнетательным узлом и установленными на приборной панели органами управления, и не приводит к повышенным турбулентности и шуму, вибрации и низкочастотной вибрации.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с целями и выгодами, описанными в материалах настоящего описания, предусмотрен нагнетательный узел, содержащий:
корпус, имеющий стенку в форме «улитки»;
электродвигатель, имеющий выходной вал, продолжающийся в указанном корпусе;
лопастное колесо, расположенное в указанном корпусе и установленное на указанном выходном валу, для создания воздушного потока вдоль тракта воздушного потока в указанном корпусе;
выпуск воздушного потока; и
отсекатель, расположенный между указанной стенкой в форме «улитки» и указанным выпуском воздушного потока, при этом указанный отсекатель выполнен с возможностью поворота между первым положением, образующим по существу непрерывную стенку с указанной стенкой в форме «улитки» и указанным выпуском воздушного потока, и образующим воздушный зазор, и вторым положением, в котором воздушный зазор увеличен; и
исполнительный механизм для поворота указанного отсекателя из первого положения во второе положение для уменьшения воздушного потока.
В одном из возможных вариантов осуществления предложен нагнетательный узел, в котором форма указанного отсекателя выбрана из овала, полуовала, продолговатой, полупродолговатой, яйцевидной, полуяйцевидной формы, овоида, полуовоида, эллипса и полуэллипса.
В одном из возможных вариантов осуществления предложен нагнетательный узел, в котором указанный отсекатель и указанное лопастное колесо образуют воздушный зазор, имеющий минимальное расстояние в первом положении.
В одном из возможных вариантов осуществления предложен нагнетательный узел, в котором воздушный зазор, образованный указанным отсекателем и указанным лопастным колесом, имеет максимальное расстояние во втором положении.
В одном из возможных вариантов осуществления предложен нагнетательный узел, в котором форма указанного отсекателя выбрана из частичного фрагмента овала, полуовала, продолговатой, полупродолговатой, яйцевидной, полуяйцевидной формы, овоида, полуовоида, эллипса и полуэллипса.
В одном из возможных вариантов осуществления предложен нагнетательный узел, в котором указанный отсекатель и указанное лопастное колесо образуют воздушный зазор, имеющий минимальное расстояние в первом положении.
В одном из возможных вариантов осуществления предложен нагнетательный узел, в котором воздушный зазор, образованный указанным отсекателем и указанным лопастным колесом, имеет максимальное расстояние во втором положении.
В одном из возможных вариантов осуществления предложен нагнетательный узел, в котором указанный электродвигатель и указанный выходной вал расположены в указанном корпусе.
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения предложено транспортное средство, содержащее нагнетательный узел.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен нагнетательный узел, содержащий:
корпус, имеющий стенку в форме «улитки»;
электродвигатель, имеющий выходной вал, продолжающийся в указанном корпусе;
лопастное колесо, расположенное в указанном корпусе и установленное на указанном выходном валу, для создания воздушного потока вдоль тракта воздушного потока в указанном корпусе;
выпуск воздушного потока;
поворачиваемый отсекатель, расположенный между указанной стенкой в форме «улитки» и указанным выпуском воздушного потока, указанный отсекатель; и
исполнительный механизм для поворота указанного отсекателя между первым положением, образующим по существу непрерывную стенку с указанной стенкой в форме «улитки» и указанным выпуском воздушного потока, и образующую воздушный зазор, и вторым положением, образующим по существу непрерывную стенку с указанной стенкой в форме «улитки» и указанным выпуском воздушного потока, при этом образованный воздушный зазор увеличивается от первого положения ко второму положению для уменьшения воздушного потока.
В одном из возможных вариантов осуществления предложен нагнетательный узел, в котором форма указанного поворачиваемого отсекателя выбрана из овала, полуовала, продолговатой, полупродолговатой, яйцевидной, полуяйцевидной формы, овоида, полуовоида, эллипса и полуэллипса.
В одном из возможных вариантов осуществления предложен нагнетательный узел, в котором указанный поворачиваемый отсекатель и указанное лопастное колесо образуют воздушный зазор, имеющий минимальное расстояние в первом положении.
В одном из возможных вариантов осуществления предложен нагнетательный узел, в котором воздушный зазор, образованный указанным поворачиваемым отсекателем и указанным лопастным колесом, имеет максимальное расстояние во втором положении.
В одном из возможных вариантов осуществления предложен нагнетательный узел, в котором форма указанного поворачиваемого отсекателя выбрана из части овала, полуовала, продолговатой, полупродолговатой, яйцевидной, полуяйцевидной формы, овоида, полуовоида, эллипса и полуэллипса.
В одном из возможных вариантов осуществления предложен нагнетательный узел, в котором указанный поворачиваемый отсекатель и указанное лопастное колесо образуют воздушный зазор, имеющий минимальное расстояние в первом положении.
В одном из возможных вариантов осуществления предложен нагнетательный узел, в котором воздушный зазор, образованный указанным поворачиваемым отсекателем и указанным лопастным колесом, имеет максимальное расстояние во втором положении.
В одном из возможных вариантов осуществления предложен нагнетательный узел, в котором указанный отсекатель поворачивается вокруг своей центральной оси между первым и вторым положениями.
В еще одном аспекте настоящего изобретения предложен способ изменения скорости воздушного потока в нагнетательном узле, включающий в себя этапы, на которых:
создают воздушный поток с использованием лопастного колеса, расположенного в корпусе, имеющего стенку в форме «улитки»;
обеспечивают воздушный зазор между отсекателем в первом положении и указанным лопастным колесом, указанный воздушный зазор определяет скорость воздушного потока; и
регулируют воздушный зазор для оказания влияния на скорость воздушного потока, посредством поворота указанного отсекателя из первого положения во второе положение.
В одном из вариантов предложен способ изменения скорости воздушного потока в нагнетательном узле, в котором указанный отсекатель поворачивается вокруг своей центральной оси.
В одном из вариантов предложен способ изменения скорости воздушного потока в нагнетательном узле, в котором указанный отсекатель образует по существу непрерывную поверхность с указанной стенкой в форме «улитки» и выпуском воздушного потока в первом положении, так чтобы образованный воздушный зазор был доведен до минимума, и по существу непрерывную поверхность с указанной стенкой в форме «улитки» и указанным выпуском воздушного потока во втором положении, так чтобы образованный воздушный зазор был доведен до максимума.
В последующем описании, показаны и описаны несколько предпочтительных вариантов осуществления нагнетательного узла и связанного способа. Как следует понимать, узлы и способ являются допускающими другие, иные варианты осуществления, и некоторые их детали являются допускающими модификацию в различных очевидных аспектах, все не отходя от узлов и способа, как изложенные и описанные в последующей формуле изобретения. Соответственно, чертежи и описание, по характеру, должны рассматриваться в качестве иллюстративных, а не в качестве ограничительных.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Прилагаемые фигуры чертежей, включенные в материалы настоящего описания и формирующие часть описания изобретения, иллюстрируют несколько аспектов нагнетательного узла и, вместе с описанием, служат для пояснения некоторых его принципов. На фигурах чертежей:
фиг.1 – представляет собой общий вид нагнетательного узла;
фиг.2 – представляет собой вид спереди нагнетательного узла;
фиг.3 - представляет собой местный вид в поперечном сечении нагнетательного узла и, в частности, воздушного потока по тракту воздуха и перемещения отсекателя вдоль выступа стенки в форме «улитки».
Далее будет сделана подробная ссылка на настоящие варианты осуществления нагнетательного узла и связанного способа, примеры которых проиллюстрированы на прилагаемых фигурах чертежей, на которых одинаковые ссылочные позиции используются для представления идентичных элементов.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее сделана ссылка на фиг.1 и 2, которые в целом иллюстрируют вариант осуществления нагнетательного узла 10, содержащего корпус 12, имеющий стенку 14 в форме «улитки» и боковые стенки 16, 18. В настоящем варианте осуществления корпус выполнен из подходящих материалов из жесткого пластика, такого как полипропилен, или тому подобное, посредством инжекционного формования, выдувного формования, и т.д. Однако, подобным образом, могли бы использоваться штампованные металлические компоненты. Лопастное колесо 20 расположено в корпусе 12 и установлено на выходном валу 22 электродвигателя 24. Воздух втягивается в лопастное колесо 20 через проем 17 в боковой стенке 16. Как показано на фиг.2, электродвигатель 24, в настоящем варианте осуществления, установлен в корпус 12, а выходной вал 22 продолжается в корпус, где установлено лопастное колесо 20. В одном из возможных вариантов осуществления, электродвигатель может быть установлен в корпусе и даже может быть расположен в пределах вала, который вращает лопастное колесо, чтобы ограничивать опорную поверхность нагнетательного узла, как известно в данной области техники.
В действии, электродвигатель 24 вращает выходной вал 22, который, в свою очередь, вращает лопастное колесо 20, создавая воздушный поток (в целом показанный стрелками 26) вдоль тракта воздушного потока в пределах корпуса 12. Воздушный поток 26 образуется движением лопастного колеса 20 в корпусе 12. Воздушный поток 26 распространяется с лопастного колеса 20 через воздушный зазор (A), смежный отсекателю 28 в пределах тракта воздушного потока. Воздушный поток 26 продолжает движение вокруг стенки 14 в форме «улитки» корпуса 12 до выхода из корпуса на выпуске 30 воздушного потока. Выпуск 30 воздушного потока может быть прикреплен к корпусу 12 или может быть отлит за одно целое с корпусом.
Отсекатель 28, подобно корпусу 12, формован из полипропилена, однако, другие материалы также могут использоваться для отсекателя. Более того, отсекатель 28 может быть овалом, полуовалом, продолговатой, полупродолговатой, яйцевидной, полуяйцевидной формы, овоидом, полуовоидом, эллипсом и полуэллипсом. В других вариантах осуществления, форма отсекателя 28 может быть частью или частичным фрагментом овала, полуовала, продолговатой, полупродолговатой, яйцевидной, полуяйцевидной формы, овоида, полуовоида, эллипса и полуэллипса. Фактически, любая часть этих цельных форм может использоваться, если только концевая часть 29 достаточна для образования по существу непрерывной стенки со стенкой 14 в форме «улитки» и выпуском 30 воздушного потока в первом положении, в котором воздушный зазор (A) является минимальным расстоянием, и во втором положении, в котором воздушный зазор (A) является максимальным расстоянием.
Как показано на фиг.3, расстояние между лопастным колесом 20 и отсекателем 28 образует воздушный зазор (A), через который распространяется воздушный поток 26. Как известно в данной области техники, такое расстояние или размер воздушного зазора (A) оказывает влияние на скорость воздушного потока, в то время как он распространяется вдоль тракта воздушного потока и выходит из корпуса 12 на выпуске 30 воздушного потока. Изменение положения отсекателя 28 относительно лопастного колеса 20 повышает или понижает скорость воздушного 26 потока.
В описанном варианте осуществления, исполнительный механизм 32 является вакуумным силовым приводом и установлен в корпус 12 для поворота отсекателя 28. Как показано стрелкой B действия на фиг.3, отсекатель 28 поворачивается исполнительным механизмом. В описанном варианте осуществления, поворачивание происходит вокруг центра или центральной оси отсекателя 28 между первым и вторым положениями. К тому же, исполнительный механизм 32 может приводиться в движение с использованием источника разрежения, электрического источника, пневматического источника или даже через передаточные механизмы.
На фиг.3, отсекатель 28 показан сплошными линиями в первом положении, где отсекатель образует по существу непрерывную поверхность со стенкой 14 в форме «улитки» и выпуском 30 воздушного потока. В первом положении, воздушный зазор (A) между лопастным колесом и отсекателем 28 является минимальным расстоянием, а скорость воздушного потока 26 находится на максимуме.
Когда требуется понизить скорость воздушного потока 26 с максимальной скорости, не изменяя скорость вращения электродвигателя 24/лопастного колеса 20, на исполнительный механизм 32 подают ток, чтобы поворачивать отсекатель 28 из первого положения во второе положение (показанное пунктирными линиями на фиг.3), чтобы увеличивалось расстояние между лопастным колесом 20 и отсекателем 28, то есть, воздушный зазор (A). Скорость воздушного потока 26 может управляться требуемой скоростью, в том числе, максимальной скоростью, когда воздушный зазор (A) является минимальным расстоянием в первом положении, минимальной скоростью, когда воздушный зазор (A) является максимальным расстоянием во втором положении, и любой скоростью между максимальной и минимальной в промежуточном положении.
В еще одном аспекте изобретения, способ изменения скорости воздушного потока в нагнетательном узле 10 включает в себя этапы создания воздушного потока 26 с использованием лопастного колеса 20, расположенного в корпусе 12, имеющем плоскую стенку 14 в форме «улитки», установки воздушного зазора (A) между отсекателем 28 в первом положении и лопастным колесом, и регулировки воздушного зазора для оказания влияния на скорость воздушного потока посредством поворота отсекателя из первого положения во второе положение.
Воздушный поток 26 создается посредством приведения в движение лопастного колеса 20 электродвигателем 24, чтобы лопастное колесо вращалось, создавая воздушный поток в корпусе 12. Скорость воздушного потока 26 определяется воздушным зазором (A), который является расстоянием между отсекателем 28 и лопастным колесом 20 в первом положении, показанном сплошными линиями на фиг.3. Воздушный зазор (A) устанавливается посредством поворота отсекателя 28 для перемещения отсекателя в требуемое положение между, или содержащее первое положение и второе положение (показанное пунктирными линиями на фиг.3). Как только требуемое положение установлено с созданием требуемой скорости воздушного потока, воздушный зазор (A) может регулироваться, чтобы оказывать влияние на скорость воздушного потока. Воздушный зазор (A) регулируется посредством поворота отсекателя в другое положение между, или содержащее первое и второе положения. В описанном способе, отсекатель 28 поворачивается вокруг своего центра или центральной оси.
Если воздушный зазор (A) установлен в средней точке между первым и вторым положениями, то исполнительный механизм 32 поворачивал бы отсекатель во второе положение, чтобы понижать скорость воздушного потока воздуха, расширяя воздушный зазор (A). Наоборот, исполнительный механизм 32 поворачивал бы отсекатель в первое положение, чтобы повышать скорость воздушного потока, уменьшая воздушный зазор (A).
Подводя итог вышесказанному, многочисленные выгоды возникают в результате предоставления нагнетательного узла, содержащего поворачиваемый отсекатель, который является регулируемым с использованием исполнительного механизма, так чтобы требуемый объем воздушного потока мог подаваться для всех режимов работы в транспортном средстве. Это предоставляет водителю транспортного средства возможность использования нагнетательного узла даже в режимах рециркуляции, свежего воздуха и обогрева. До сих пор, скорость воздушного потока в этих режимах была слишком высока, давая в результате неспособность прогревать пассажирское отделение до требуемой температуры, а известные средства снижения скорости воздушного потока воздуха создавали непреднамеренные и нежелательные условия.
Вышеизложенное было представлено в целях иллюстрации и описания. Оно не предназначено для того, чтобы быть полным или чтобы ограничивать варианты осуществления точной раскрытой формой. Очевидные модификации и варианты возможны в свете вышеприведенного описания. Все такие модификации и варианты находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения, когда интерпретируются в соответствии с объемом притязаний, на который им дано право объективно, по закону и по справедливости.