КЛИМАТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМИ ПОТОКАМИ В НЕЙ

заслонки, имеющие рычажный привод от плавающего диска, подвешенного на кривошипах (выложенная заявка в Германии № 3813116 МПК В60Н 1/00, патент, выданный в США, № 5052282 НКИ 454/145). Но эта климатическая установка имеет сложную и громоздкую конструкцию. При этом в ней не раскрыто устройство крепления поворотных заслонок, служащих для распределения воздушных потоков.
Из описания к выданному в США патенту № 4503755, НКИ 454/335 МПК F24F 13/10, известно устройство управления воздушными потоками в климатической установке, содержащее выполненную из листового материала поворотную заслонку, установленную на опорных деталях, состоящих из цилиндрического стержня и закрепленной на нем упругой скобы, имеющей на одной из полок шип, расположенный в отверстии, сделанном в заслонке. Однако такое закрепление заслонки является сложным и трудоемким.
В качестве прототипа климатической установки принята климатическая установка транспортного средства, содержащая вентилятор, испаритель для охлаждения воздуха и теплообменник для нагрева воздуха, размещенные в коробчатом корпусе, в котором на торцевой стенке на разной вьюоте расположены выпускные отверстия, перед которыми консольно установлены поворотные заслонки, имеющие единый привод от одного органа управления (патент в Германии № 19526946 МПК В60Н 1/00, опубликованный 27.11.1997 г.). Такая климатическая установка имеет компактную конструкцию, которую можно удобно разместить в автомобиле у подоконного бруса. Однако из-за консольного расположения заслонок она имеет повышенное аэродинамическое сопротивление потоку воздуха, требующее применения более мощного вентилятора.
Решаемой задачей является создание компактной климатической установки с простым и удобным управлением создаваемых в ней воздушных потоков, обеспечивающим пониженное аэродинамическое сопротивление течениям этих потоков для уменьшения энергозатрат на привод вентилятора.
Для решения этой задачи в кпиматической установке, содержащей вентилятор, испаритель для охлаждения воздуха и теплообменник для нагрева воздуха, размещенные в корпусе, в котором у выпускных отверстий расположены поворотные заслонки, у заслонок установлены экраны, заслонки расположены
соосно с их опорными деталями, опорные детали заслонок соединены с поводками, связанными тягами с органом управления.
При таком выполнении климатическая установка имеет простое и надежное управление ее воздушными потоками с помощью компактно размещенных в корпусе между экранами поворотных заслонок, которые при открытии располагаются по потоку в положении, при котором получается минимальное аэродинамическое сопротивление прохождению воздуха, при этом обеспечен единый привод всех этих заслонок от одного органа управления, что упрощает конструкцию климатической установки.
Указанные заслонки установлены в пазах, сделанных в опорных деталях, при этом внутри опорных деталях выполнены осевые резьбовые отверстия и в них ввернуты винты, концевые участки которых размещены в выемках, сделанных в заслонках.
Поводки заслонок сделаны из пластины и расположены на винтах между их головкой и опорной деталью.
На пластинах, образующих поводки, расположен шип, имеющий резьбовое шарнирное соединение с тягой, которая имеет резьбовое шарнирное соединение с винтом, закрепленном на органе управления.
Упомянутая тяга состоит из гаек и стержня, соединенного с гайками сваркой.
Выпускные отверстия выполнены круглыми и размещены на торцевой стенке корпуса в шахматном порядке в три ряда, причем в верхнем и нижнем рядах расположены три выпускных отверстия, а в среднем ряду расположены два отверстия, при этом около каждого ряда выпускных отверстий расположена единая заслонка прямоугольной формы, установленная в упомянутых пазах на опорных деталях. Над испарителем выполнен воздуховод подачи нагреого воздуха от теплообменника, расположенный на уровне верхнего ряда выпускных отверстий.
Корпус климатической установки состоит из кожуха, выполненного из полимерного материала, и вставленной в него металлической коробки, с которой соединены экраны и на которой параллельно воздуховоду подачи нагретого воздуха расположены патрубки отвода обработанного воздуха.
которыми расположены стержневые элементы, закрепленные в боковых стенках коробки.
В качестве ближайшего аналога устройства управления воздушными потоками в кпиматической установке принято устройство управления, содержащее плоские поворотные заслонки, расположенные в корпусе на опорных деталях, состоящих из втулки с прямоугольным осевым отверстием и установленного в ней граненого стержня, расположенного в прямоугольной дырке, сделанной в клипсе, зажимающей заслонку (заявка № 439345 на выдачу европейского патента, МПК F24F 13/14). Однако такое крепление поворотной заслонки весьма сложное и недостаточно надежное, так как при тряске корпуса возможно нежелательное смещение заслонок в клипсах.
Решаемая задача - создание простого и надежного устройства управления воздушными потоками в климатической установке.
Решение этой задачи обеспечено тем, что в устройстве управления воздушными потоками в климатической установке, содержащем поворотные заслонки, расположенные в корпусе на опорных деталях, на торце опорных деталей сделаны пазы, в которых установлены заслонки, при этом в опорных деталях выполнено резьбовое отверстие и в нем установлен винт, концевой участок которого расположен в выемке, сделанной в заслонке.
При таком креплении заслонок устройства управления воздушными потоками их опорная деталь имеет простую форму и надежно удерживает заслонку в своем пазу обычным винтом, фиксирующим ее в заданном положении.
В этом устройстве управления опорные детали заслонок сделаны в виде пробки с ободком, пересекающимся с упомянутым пазом.
У одной из опорных деталей каждой заслонки, сделанных в виде пробки, на стержне винта между его головкой и опорной деталью расположен поводок. Упомянутый поводок сделан из пластины. На пластине, образующей поводок заслонки, расположен шип, имеющий резьбовое шарнирное соединение с тягой, связанной с органом управления заслонками. Орган управления заслонками сделан из пластины в виде диска, в котором параллельно его оси поворота установлены винты, имеющие резьбовое шарнирное соединение с тягами, связанными с поводками заслонок.
На фигуре 2 показана эта климатическая установка с обратной стороны, продольный разрез.
На фигуре 3 изображена металлическая коробка с экранами.
На фигуре 4 показано устройство крепления и привода поворотной заслонки.
На фигуре 5 дан разрез по А-А фиг.4.
Климатическая установка содержит коробчатый корпус 1, состоящий из кожуха 2, выполненного из полимерного материала, и вставленной в него металлической коробки 3. Кожух состоит из нижней части, образующей основание корпуса, и верхней части, образующей крышку основания. Верхняя и нижняя части кожуха сопряжены между собой по существу в горизонтальной плоскости, образуя собой продолговатый короб, способный разместиться в пассажирском автомобиле поперек него под так называемым подоконным брусом.
В корпусе 1 (фиг.1) расположены вентилятор 4 (фиг.2), имеющий привод от электродвигателя 5, воздушно-жидкостный теплообменник 6, подключенный к жидкостной системе охлаждения двигателя автомобиля для нагрева воздуха, и испаритель 7, предназначенный для охлаждения воздуха, находящийся в циркуляционном контуре совместно с компрессором и конденсором. Испаритель 7 установлен на нижней стенке 8 корпуса поперек нее на расстоянии от верхней стенки 9. Теплообменник б размещен между нижней 8 и верхней 9 стенками корпуса напротив участка воздуховода 10, сообщающего испаритель 7 с вентилятором 4. Причем теплообменник 6 расположен поперек испарителя 7 напротив его верхнего участка и установлен в прямоугольных отверстиях, выполненных в боковых стенках верхней части корпуса. Над испарителем 7 расположен воздуховод 11, сообщающийся с полостью 12 над теплообменником 6. Между верхним участком испарителя 7 и теплообменником 6 имеется полость 13 для прохода воздуха, отделенная от теплообменника 6 перегородкой 14, формирующей с верхней стенкой 9 корпуса и с его боковыми стенками воздуховод 11 подачи нагретого воздуха.
Внутри корпуса 1 в его нижней части под теплообменником 6 установлен металлический каркас 15, имеющий окна 16 и 17 для прохода воздуха от вентилятора 4 соответственно к испарителю 7 и к теплообменнику 6. В металлическом каркасе 15 размещен вентилятор 4 в вертикальном положении, т.е. его ось вращения расположена перпендикулярно дну каркаса 15.
В металлическом каркасе 15 размещена поворотная заслонка 18, закрывающая в крайних положениях проход воздуха от вентилятора 4 к теплообменнику 6 или к испарителю 7. Заслонка 18 установлена в металлическом каркасе 15с возможностью упора своей периферийной кромкой в нижнем крайнем положении в дно каркаса 15 и возможностью укладки в другом, т.е. в верхнем крайнем положении, на седло 19, расположенное в металлическом каркасе 15 вокруг окна 17 под теплообменником. Седло 19 выполнено из эластичного материала для обеспечения плотного прилегания к нему заслонки 18 по всему его периметру при укладке этой заслонки на седло. Сбоку от седла 19 в углу между верхней и торцевой стенками металлического каркаса 15 установлена ось 20 поворотной заслонки 18, выступающая из корпуса 1.
Поворотная заслонка 18 имеет сервопривод, содержащий тягу 21 (фиг.1) с упругими элементами 22 и 23, выполненными в виде пружин сжатия, расположенных между упорами 24 и 25 на тяге и ползуном 26, шарнирно соединенным с рычагом 27, расположенным на оси 20 заслонки 18 снаружи корпуса 1. Тяга 21 шарнирно соединена с рычагом 28, имеющим привод от электродвигателя с редуктором, расположенного в автономном корпусе 29, закрепленном на корпусе 1 климатической установки.
Над вентилятором 4 сбоку от участка корпуса 1, закрывающего теплообменник 6, установлена трубчатая металлическая надстройка, образующая шахту 30 для забора наружного воздуха, имеющая открытый верх и окно 31 в боковой стенке. У окна 31 расположена поворотная заслонка 32 для обеспечения рециркуляции воздуха. Заслонка 32 имеет привод от пневмоцилиндра 33 (фиг.2), сообщаемого через управляемый клапан с источником разрежения воздуха, а именно с впускным трубопроводом двигателя автомобиля.
На плоской торцевой стенке 34 корпуса, образованной металлической коробкой 3, на разной высоте параллельно между собой расположены цилиндрические патрубки 35 с круглыми выпускными отверстиями 36, 37, 38. Ось 39 этих отверстий параллельна воздуховоду 11 подачи нагретого воздуха. Отверстия 36-38 размещены на стенке 34 в шахматном порядке в три ряда. В верхнем и нижнем рядах расположены три выпускные отверстия, а в среднем ряду расположены два отверстия. Верхний ряд выпускных отверстий 36 расположен на уровне воздуховода 11 подачи нагретого воздуха от
теплообменника. Эти отверстия предназначены для направления теплого воздуха по шлангам к ногам водителя и пассажира. Отверстия 37 служат для направления воздуха на лобовое стекло для предотвращения его обледенения, отверстия 38 служат для направления прохладного воздуха к лицу.
Перед выпускными отверстиями установлены управляемые поворотные заслонки 40, 41, 42. Причем около каждого ряда выпускных отверстий расположена единая плоская заслонка прямоугольной формы, выполненная из пластины. Заслонки расположены соосно с их опорными деталями 43, то есть ось симметрии каждой заслонки расположена соосно с осью поворота ее опорных деталей 43. Опорные детали 43 имеют вид пробки с ободком 44 в виде буртика, расположенным между боковой стенкой 45, 46 металлической коробки 3 и заслонкой. На торце каждой опорной детали сделан радиальный паз 47, пересекающийся с ободком 44, и в него вставлена заслонка. Внутри опорной детали в осевом сквозном резьбовом отверстии в ней установлен винт 48, концевой участок которого расположен в выемке 49, сделанной в заслонке. Этот винт 48, ввернутый в опорную деталь 43, фиксирует заслонку в нужном положении соосно с опорными деталями.
У заслонок 40, 41, 42 внутри корпуса 1 размещены направляющие экраны 50, 51, 52, 53 с вогнутой цилиндрической или ступенчатой поверхностью, соединенные с металлической коробкой 3. Экраны 51, 52, расположенные между заслонками, состоят из соединенных между собой пластин волнистого профиля, в промежутках между которыми в пазухах расположены стержневые опорные элементы 54, например, обычные винты или заклепки, закрепленные в боковых стенках коробки 3.
Для поворота заслонок 40, 41, 42 их опорные детали 43 соединены с поводками 55, связанными тягами 56 с органом управления 57, выполненным из пластины в виде диска произвольной формы. Орган управления 57 установлен на валу 58 его привода, осуществляемого от шагового электродвигателя 59 через планетарный редуктор. Поводок 55 сделан из тонколистовой пластины и установлен на винте 47 между его головкой и опорной деталью 43. На пластине, образующей поводок 55 заслонки, расположен шип 60 с резьбовой поверхностью, имеющий резьбовое шарнирное соединение с тягой 56. Тяга 56 имеет резьбовое шарнирное соединение с винтом 61, закрепленном с помощью надетой на него
гайки 62 на органе управления 57параллельно его оси поворота. Тяга 56 состоит из гаек 63 и стержня 64, соединенного с гайками сваркой.
Боковая стенка 45 металлической коробки 3 размещена внутри кожуха 2. Другая боковая стенка 46 выполнена более длинной и расположена снаружи. На ней на кронштейнах установлена опора шагового электродвигателя 59 привода органа управления 57.
Пространство внутри корпуса 1 между испарителем 7 и торцевой стенкой 34 металлической коробки 3 вместе с размещенными в этом пространстве направляющими экранами 50-53 и поворотными заслонками 40-42 образует воздухораспределительную камеру 65, служащую для избирательной подачи обработанного воздуха, то есть нагретого или охлажденного в зависимости от условий погоды, в пассажирское помещение (в салон) автомобиля для обеспечения комфорта пребывания в нем пассажиров.
Климатическая установка работает следующим образом.
В холодную погоду, когда нужно подать в пассажирское помещение теплый воздух, заслонку 18 поворачивают вниз до упора периферийной кромкой в дно металлического каркаса 15, закрывая проход воздуха к испарителю 7 и полностью открывая проход воздуха к теплообменнику 6, который по существу является отопителем. Тогда нагнетаемый вентилятором 4 поток воздуха проходит через воздуховод 10, плавно поворачивает над заслонкой 18 вверх и через окно 17 в металлическом каркасе 15 поступает к теплообменнику 6, где нагревается. Нагретый воздух из полости 12 по воздуховоду 11 проходит в воздухораспределительную камеру 65, откуда он поступает в пассажирское помещение. Причем в начальном положении органа управления 57, когда полностью открыта заслонка 41, весь теплый воздух через отверстия 37 проходит к лобовому стеклу автомобиля для его обогрева с целью удаления с него конденсата. После очистки лобового стекла от влаги поворачивают орган управления 57, прикрывая заслонку 41 и приоткрывая заслонку 40. При открытии заслонки 40 нагретый воздух из воздуховода 11 направляется к отверстиям 36 и далее через патрубки 35 и шланги к ногам пассажиров для их обогрева. При установке заслонки 40 в горизонтальное положение заслонка 41 полностью закрывает проход воздуха к отверстиям 37 и тогда весь поток нагретого воздуха, поступающего из воздуховода 11, проходит прямиком к отверстиям 36. При этом заслонка 40, находясь в горизонтальном положении и имея малую толщину,
оказывает лишь незначительное аэродинамическое сопротивление проходу воздуха. Для ускорения прогрева пассажирского помещения заслонкой 32 открывают окно 31 и закрывают впуск наружного воздуха в шахту 30. Тогда подогретый воздух из пассажирского помещения через окно 31 засасывается вентилятором 4 в шахту 30, поступает к вентилятору 4 и нагнетается им через теплообменник 6 и воздухораспределительную камеру 65 опять в пассажирское помещение. После нагрева воздуха в пассажирском помещении до нужной температуры рециркуляцию воздуха прекращают, закрывая заслонкой 32 окно 31, и тогда в пассажирское помещение через шахту 30 снаружи поступает свежий воздух, подогреваемый в теплообменнике 6. Если нужно уменьшить приток тепла в пассажирское помещение, то уменьшают частоту вращения вентилятора 4, кроме того, приток тепла можно уменьшить, поднимая заслонку 18 и тем самым открывая проход воздуха через испаритель 7. Расход воздуха через теплообменник 6 уменьшается и, следовательно, становится меньше количество уносимого от него тепла. К тому же происходит охлаждение воздуха, перепускаемого параллельным потоком через испаритель 7 и смешиваемого с теплым воздухом, поступающим от теплообменника. В результате в пассажирском помещении температура воздуха понижается до величины, зависящей от угла подъема заслонки 18.
В жаркую погоду, когда нужно остудить воздух в пассажирском помещении, открывают заслонку 42, а заслонку 18 поворачивают вверх до упора в седло 19 и плотно прижимают к нему благодаря наличию в приводе заслонки 18 упругих элементов 22 и 23. В этом случае весь поток воздуха, нагнетаемый вентилятором 4, из воздуховода 10 проходит через окно 16 в металлическом каркасе 15 к испарителю 7, который по существу является холодильником. В испарителе 7 воздух охлаждается. Затем охлажденный поток воздуха от испарителя 7 прямиком, не поворачиваясь, проходит через воздухораспределительную камеру 65 мимо открытой заслонки 42 к выпускным отверстиям 38, через которые он поступает в пассажирское помещение в сторону головы. В менее жаркую погоду количество холодного воздуха, подаваемого из климатической установки, уменьшают путем снижения частоты вращения вентилятора 4. Однако это снижает интенсивность циркуляции воздуха через пассажирское помещение. Для обеспечения интенсивной циркуляции воздуха, поступления в пассажирское помещение мощного его потока с нужной невысокой температурой можно
приоткрыть заслонку 18, отводя ее от седла 19 вниз, и тогда происходит разбавление холодного воздуха, поступающего от испарителя 7, горячим воздухом, нагреваемым в теплообменнике 6 и поступающим от него по воздуховоду 11 в воздухораспределительную камеру 65, где оба потока воздуха (нагретый и холодный) смешиваются между собой. Так может происходить регулирование температуры воздуха в пассажирском помещении автомобиля.
Управление заслонкой 18 дистанционное, осуществляемое с пульта, находящегося на панели приборов автомобиля. По команде происходит включение шагового электродвигателя, размещенного в автономном корпусе 29. Этот электродвигатель через редуктор поворачивает в нужную сторону рычаг 28, который, воздействуя на тягу 21, через упругие элементы 22 и 23 и ползун 26 действует на рычаг 27, расположенный на оси 20 заслонки 18. При повороте рычага 27 происходит поворот заслонки 18. Причем после занятия заслонкой 18 крайнего положения, когда она упирается в седло 19 или в дно каркаса 15, рычаг 28, поворачиваясь еще на некоторый угол, сжимает тягой 21 один из упругих элементов 22 или 23, создавая постоянное усилие прижатия заслонки, исключающее нежелательное подмешивание нагретого или холодного воздуха.
Управление заслонками 40, 41 и 42 воздухораспределительной камеры тоже дистанционное, осуществляемое с упомянутого пульта на панели приборов. При включении по заданной команде шагового электродвигателя 59 происходит дискретный поворот органа управления 57 указанными заслонками. Поворачиваясь, орган управления 57 перемещает тяги 56, шарнирно связанные с поводками 55, закрепленными винтами 48 на опорных деталях 43 этих заслонок. Тяги 56, перемещаясь, поворачивают на заданный угол поводки 55 и вместе с ними заслонки 40-42, изменяя по желанию пассажиров расход обработанного воздуха через выпускные отверстия 36-38 для обеспечения наиболее благоприятных условий пребывания пассажиров в автомобиле.
Созданная климатическая установка благодаря своей компактности удобно размещается в пассажирском помещении под лобовым стеклом ниже подоконного бруса и обеспечивает надежными средствами надлежащий нагрев воздуха в холодную погоду и необходимое его охлаждение в жаркую погоду, создавая нужный микроклимат внутри пассажирского помещения для комфортного в нем пребывания. При этом обеспечен простой и удобный единый привод поворотных заслонок воздухораспределительной камеры климатической
установки, которые при открытии выпускных отверстий располагаются вдоль потока обработанного воздуха, что снижает аэродинамическое сопротивление его проходу и облегчает управление воздушными потоками.