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Die Erfindung betrifft ein Luftleitelement für einen Luftdurchlass , mit einem Fuß, der dazu ausgebildet ist, das Luftleitelement in eine rechteckige Durchlassöffnung einzusetzen, und einer Lamelle, die sich längs der Durchlassöffnung erstreckt und in Bezug auf deren Ebene schräg angestellt ist.
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In
DE 93 03 875 U1 wird ein Luftdurchlass für lufttechnische Anlagen beschrieben, der Luftleitelemente der oben genannten Art aufweist. Der Luftdurchlass dient dazu, Frischluft, Warmluft oder Kühlluft so in einen Raum eines Gebäudes einzuleiten, dass eine günstige Verteilung der Luft im Raum erreicht wird. Zu diesem Zweck sind in einer Durchlassplatte, die eine Öffnung in der Gebäudewand oder Gebäudedecke abdeckt, hinter der sich ein Anschlusskasten mit der Mündung einer Luftleitung befindet, mehrere rechteckige Durchlassöffnungen radial um ein Zentrum herum angeordnet, und jeder der Durchlassöffnungen ist ein Luftleitelement so zugeordnet, dass die Lamellen die Luft in einem einheitlichen Drehsinn in Umfangsrichtung ablenken. Die Lamellen befinden sich vorzugsweise auf der Innenseite der Durchlassplatte, so dass diese auf der dem Raum zugewandten Seite eine flache, lediglich durch die Durchlassöffnungen unterbrochene Oberfläche aufweist.
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Ein solches Luftleitelement ist auch aus EMCO KLIMATECHNIK: Technisches Handbuch Luftführung, 1998, EMCO Bau- und Klimatechnik GmbH & Co. KG, Lingen bekannt.
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Aus
DE 199 12 567 A1 ist ein Luftdurchlass bekannt, bei dem die radial angeordneten Durchlassöffnungen jeweils einen kreissektorförmigen Grundriss haben, so dass in einem Luftdurchlass mit gegebenem Durchmesser durch die Summe der Durchlassöffnungen ein relativ großer Gesamt-Durchlassquerschnitt erreicht wird. Die Lamellen sind hier in einem Stück mit der Durchlassplatte ausgebildet und werden einfach durch Zungen gebildet, die beim Ausstanzen der Durchlassöffnungen stehengeblieben sind und dann so abgekantet werden, dass sie schräg aus der Ebene der Durchlassöffnung herausragen. Bei dieser Herstellungsweise ist somit die Geometrie der Lamellen durch die Geometrie der Durchlassöffnung bestimmt, und aufgrund der Schrägstellung der Lamellen ist ihre senkrechte Projektion auf die Ebene der Durchlassöffnung kleiner als der Öffnungsquerschnitt der Durchlassöffnung. Da die Breite der kreissektorförmigen Durchlassöffnungen von innen nach außen zunimmt, nimmt auch die Breite der Lamellen entsprechend zu.
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Aufgrund der von innen nach außen zunehmenden Breite der Durchlassöffnungen ergibt sich auch eine ungleichförmige radiale Verteilung der Luftströmungsmenge der aus diesen Durchlassöffnungen austretenden Luft. Nach der Lehre der
DE 199 12 567 A1 soll diese radiale Verteilung der Luftströmungsmenge dadurch beeinflusst werden, dass der Anstellwinkel jeder Lamelle über die Längserstreckung der Durchlassöffnung variiert. Da die Lamelle schräg von einem Rand der Durchlassöffnung ausgeht, bildet ihr freies Ende zusammen mit dem gegenüberliegenden Rand der Durchlassöffnung einen Durchtrittsschlitz, dessen Durchlassquerschnitt vom Anstellwinkel der Lamelle abhängig ist. In den radial äußeren Bereichen, wo die Breite der Durchlassöffnung an sich relativ groß ist, kann man somit den effektiven Durchlassquerschnitt verringern, indem man für die Lamelle einen flacheren Anstellwinkel wählt, während umgekehrt im radial inneren Bereich der Durchtrittsquerschnitt vergrößert werden kann, indem man die Lamellen hier steiler anstellt, so dass die in diesem Bereich geringere Breite der Durchlassöffnung zumindest teilweise kompensiert wird. Bei diesem Stand der Technik sind deshalb die Lamellen so verdrillt, dass ihr Anstellwinkel radial von außen nach innen stetig zunimmt. Auf diese Weise kann angesichts der in der radialen Längserstreckung variierenden Breite der Durchlassöffnungen die Strömungsgeschwindigkeit und die Drallwirkung günstig beeinflusst werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Luftleitelement für rechteckige Durchlassöffnungen zu schaffen, durch das verbesserte Strömungseigenschaften des Luftdurchlasses erreicht werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Aufgrund der Rechteckform der Durchlassöffnung ist deren Breite über die Länge konstant, so dass es, um eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit und Ablenkwirkung zu erreichen, eigentlich naheliegend wäre, der Lamelle überall den gleichen Anstellwinkel zu geben, damit auch der zwischen dem freien Ende der Lamelle und dem Rand der Durchlassöffnung gebildete Querschnitt überall der gleiche ist.
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Es hat sich jedoch gezeigt, dass es auch bei rechteckigen Durchlassöffnungen vorteilhaft ist, wenn die Lamelle so verdrillt ist, dass ihr Anstellwinkel variiert.
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Je kleiner der Anstellwinkel zwischen der Lamelle und der Ebene der Durchlassöffnung ist, desto stärker ist ein durch die Lamelle bewirkter Düseneffekt, und desto flacher ist der Winkel, unter dem die beschleunigte Luftströmung in den Raum eintritt. Bei hinreichend flachem Eintrittswinkel sorgt der sogenannte Wirbelgrenzflächeneffekt dafür, dass sich die Luftströmung gleichsam an die Wand oder Decke des Raumes ansaugt, in der sich der Luftdurchlass befindet. Bei steilerem Anstellwinkel der Lamelle und entsprechend steilerem Lufteintritt in den Raum, reißt die Strömung dagegen ab, so dass kein Wirbelgrenzflächeneffekt mehr eintritt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Luftleitelement wird nun in dem Abschnitt, in dem der Anstellwinkel klein ist, ein Wirbelgrenzflächeneffekt eintreten, so dass sich die Luftströmung an die Gebäudedecke ansaugt. Die Luft strömt somit flach unter der Decke entlang und wird sich dabei in eine Richtung parallel zur Deckenfläche auffächern. Die Luftströmung erzeugt dabei in ihrer Umgebung einen Sog, aufgrund der Tendenz, Luft aus angrenzenden Raumgebieten mitzureißen. Dieser Sog sorgt nun dafür, dass auch in dem angrenzenden Längsabschnitt der Durchlassöffnung, in dem der Anstellwinkel der Lamelle größer ist, die austretende Luftströmung durch den unter der Decke entlangströmenden Luftstrom mitgerissen und somit ebenfalls zur Decke hin umgelenkt wird, so dass letztlich praktisch die gesamte Luftströmung wunschgemäß unmittelbar unterhalb der Decke entlangströmt, obwohl der Anstellwinkel der Lamelle in einem Längsabschnitt der Durchlassöffnung dafür eigentlich zu groß ist.
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Dieser größere Anstellwinkel stört somit nicht die erwünschte Ausbreitung der Luftströmung unterhalb der Gebäudedecke, hat aber andererseits den Vorteil, dass der effektive Durchströmquerschnitt der Durchlassöffnung vergrößert wird und man somit bei gegebenem Luftdurchsatz eine geringere Strömungsgeschwindigkeit und vor allem auch eine geringere Geräuschentwicklung erhält. Die Vermeidung von Strömungsgeräuschen sowie die Vermeidung von Zugerscheinungen sind wesentliche Parameter, die die Behaglichkeit in durch Lüftungsanlagen belüfteten Räumen bestimmen. Durch die erfindungsgemäßen Luftleitelemente lässt sich somit ein Strömungsmuster erreichen, das für eine günstige Luftverteilung und einen effektiven Luftaustausch sorgt und dabei eine hohe Behaglichkeit des Lüftungssystems ermöglicht. In wünschenswerter Weise verteilt sich somit die in einen zu belüftenden Raum eintretende Luft zunächst unterhalb der Raumdecke, wobei sie eine wesentliche Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit erfahrt, um dann beim Auftreffen auf Wände oder auf entgegengesetzte Luftströmungen weiterer Luftdurchlässe zugfrei in den Raum einzudringen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Luftdurchlass , der mit erfindungsgemäßen Luftleitelementen bestückt ist.
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Wenn bei dem Luftdurchlass die Luftleitelemente so in die radialen Durchlassöffnungen eingesetzt sind, dass der Anstellwinkel am äußeren Ende am kleinsten ist, erreicht man eine drallförmige Luftströmung, die, beispielsweise bei einem Luftdurchlass in einer Zimmerdecke, radial abströmt und dabei dicht unter der Zimmerdecke entlang streicht. Durch die oben beschriebene Sogwirkung wird auch die weiter innen unter einem steileren Austrittswinkel, aber ebenfalls drallförmig austretende und radial abströmende Luft umgelenkt, so dass auch diese vollständig an der Zimmerdecke entlangstreicht. Auf diese Weise erreicht man bei geringer Geräuschentwicklung einen effektiven Luftaustausch und eine wirksame Verteilung der zugeführten Luft über die Fläche des Raumes, ohne dass es in größerem Abstand unterhalb der Zimmerdecke zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten und damit zu unerwünschten Zugerscheinungen kommt.
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Andererseits bietet die Erfindung jedoch auch die Möglichkeit, einige oder alle Luftleitelemente in umgekehrter Stellung in die Durchlassöffnungen einzusetzen, so dass der Anstellwinkel außen größer ist als innen. In diesem Fall wird die Luft in den äußeren Bereichen nicht an der Zimmerdecke entlangstreichen, sondern stärker nach unten in den Raum abströmen, und sie wird dabei ihrerseits die weiter innen austretende, stärker verdrallte Luft kanalisieren, so dass insgesamt oder in Teilbereichen eine Anpassung der Luftströmung an die Raumsituation durch eine stärker gebündelte drallförmige Luftströmung erreicht werden kann.
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Der Fuß des Luftleitelements wird bevorzugt durch an beiden Enden der Lamelle angeordnete Stirnwände gebildet, die an den schmaleren Rändern der rechteckigen Durchlassöffnungen verrastbar sind. Wenn die Lamellen auf der Innenseite des Dralldurchlasses sitzen, verhindern die Stirnwände zugleich den Zustrom von Luft aus radialer Richtung, so dass die Ablenkwirkung der schrägstehenden Lamellen nicht beeinträchtigt wird.
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Die Breite der Lamelle so an den Anstellwinkel angepasst, dass die senkrechte Projektion der Lamelle auf die Ebene der Durchlassöffnung ein Rechteck ergibt. Dieses Rechteck kann dabei sogar größer sein als die Durchlassöffnung selbst, so dass man einen besonders starken Ablenkeffekt erreicht. Aufgrund einer gewissen Eigenelastizität der Luftleitelemente, die vorzugsweise als Kunststoff-Formteile hergestellt werden, ist es dennoch möglich, die Luftleitelemente auch von der dem belüfteten Raum zugewandten Vorderseite der Durchlassplatte her in die Durchlassöffnung einzusetzen.
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Mit einem begrenzten Sortiment von verschiedenen Luftleitelementen, die sich vorzugsweise nur in ihrer Länge unterscheiden, in den übrigen Abmessungen jedoch gleich sind, lässt sich eine Vielfalt unterschiedlicher Luftdurchlässe realisieren, die sich in der Größe, Anzahl, Länge und Anordnung der Durchlassöffnungen unterscheiden.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Luftleitelements;
- 2 eine Draufsicht des Luftleitelements nach 1;
- 3 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie III-III in 2;
- 4 eine Frontansicht eines Dralldurchlasses;
- 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in 4; und
- 6 und 7 Schnitte durch ein Luftleitelement in unterschiedlichen Längspositionen, zur Erläuterung des Strömungsverhaltens der austretenden Luft.
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Das in 1 gezeigte Luftleitelement 10 wird beispielsweise durch ein Formteil aus Kunststoff gebildet und weist eine Lamelle 12 sowie einen Fuß 14 auf, der dazu dient, die Lamelle 12 an einer rechteckigen Durchlassöffnung 16 (2) eines Dralldurchlasses zu befestigen. Der Fuß 14 wird durch zwei rechtwinklig von den Enden der Lamelle 12 vorspringende, im wesentlichen dreieckige Stirnwände 18 gebildet, die jeweils am unteren Rand so in ihrer Breite reduziert sind, dass sie durch die Durchlassöffnung 16 hindurchpassen, und die dort einen hinter den Rand der Durchlassöffnung 16 greifenden Flansch 20 bilden. Ein Schlitz 22, der sich längs des stirnseitigen Randes der Lamelle 12 erstreckt, erlaubt es der Stirnwand 18, in Bezug auf die Lamelle 12 elastisch einzufedern, so dass ein außenseitig an der Stirnwand 18 angebrachter Rastnocken 24 am Rand der Durchlassöffnung 16 einrasten kann. Auf diese Weise wird eine einfache Rastbefestigung des Luftleitelements 10 in der Durchlassöffnung 16 ermöglicht. Vorzugsweise ist die Länge der Lamelle 12 dabei geringfügig größer als die Länge der Durchlassöffnung, so dass die Stirnwände 18, wenn sie in der Durchlassöffnung verrastet sind, etwas unter Spannung stehen und somit das Luftleitelement sicher in der Durchlassöffnung halten.
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Wie 2 zeigt, hat die Lamelle 12, wenn man sie senkrecht in die Ebene der Durchlassöffnung 16 projiziert, ebenfalls einen rechteckigen Grundriss, dessen Länge mit der Länge der Durchlassöffnung 16 übereinstimmt und dessen Breite sogar etwas größer ist als die Breite der Durchlassöffnung. Andererseits zeigen 1 und 3, dass die Lamelle 12 in sich derart verdrillt ist, dass ihr Anstellwinkel in Bezug auf die Ebene der Durchlassöffnung 16 - und damit auch in Bezug auf die Flansche 20 - vom in 1 vorderen Ende zum hinteren Ende stetig abnimmt, beispielsweise von 45° am vorderen Ende auf nur noch 30° am hinteren Ende. In der Ebene der Lamelle 12 gesehen hat diese Lamelle daher am vorderen Ende eine größere Breite als am hinteren Ende.
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4 zeigt eine Frontansicht eines Dralldurchlasses 26, der beispielsweise zur Belüftung eines Raumes dient und zusammen mit einem Anschlusskasten 32 (5) die Mündung einer Belüftungsleitung bildet. Der Luftdurchlass 26 weist eine flache, rechteckige Durchlassplatte 28 auf, die beispielsweise, wie 5 zeigt, bündig in eine Decke 30 des Raumes eingelassen ist und den Abschluss des Anschlusskastens 32 bildet, in welchen die nicht gezeigte Belüftungsleitung mündet.
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Die Durchlassplatte 28 weist mehrere der in 2 nur angedeuteten rechteckigen Durchlassöffnungen 16 sowie eine Anzahl ebenfalls rechteckiger, aber kürzerer Durchlassöffnungen 16' auf. All diese Durchlassöffnungen 16 und 16' haben die gleiche Breite und sind radial um die Mitte der rechteckigen Durchlassplatte 28 herum angeordnet und dienen dazu, die über die Belüftungsleitung zugeführte Luft, die in der Luftkammer 32 für einen gewissen Überdruck sorgt, in kontrollierter Weise und möglichst geräuscharm in das Innere des Raumes abzugeben.
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In jede der Durchlassöffnungen 16 ist eines der in 1 bis 3 gezeigten Luftleitelemente 10 eingesetzt, und entsprechende, lediglich kürzer gehaltene, aber ansonsten formidentische Luftleitelemente 10' sind in die kürzeren Durchlassöffnungen 16' eingesetzt. Wie in 5 zu erkennen ist, sind die Luftleitelemente 10 und 10' so eingesetzt, dass ihre Lamellen 12 der Luft einheitlich einen gewissen Drall geben. Die Luftleitelemente 10 und 10' befinden sich dabei auf der Innenseite der Durchlassplatte 28, also im Inneren des Anschlusskastens 32, so dass die Luft an der Unterseite der Durchlassplatte 28 frei und drallförmig ausströmen kann, wie durch Pfeile in 4 angedeutet wird. Die Luft strömt dabei zugleich radial nach außen ab, so dass sie gleichmäßig im Raum verteilt wird.
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Wie weiterhin in 5 zu erkennen ist, sind die Luftleitelemente 10 und 10' so angeordnet, dass der Anstellwinkel der Lamelle 12 am inneren, näher zur Mitte des Luftdurchlasses gelegenen Ende größer ist. Am äußeren Ende wird daher die Luft durch die dort flacher angestellte Lamelle 12 so abgelenkt, dass sie unter einem relativ flachen Austrittswinkel aus der Durchlassöffnung 16 austritt, wie in 6 durch Pfeile veranschaulicht wird. An der Längskante der Durchlassöffnung 16, von der die Lamelle 12 ausgeht, bilden sich dabei Luftwirbel, so dass zwischen dem Strom A der austretenden Luft und der unteren Oberfläche der Durchlassplatte 28 bzw. der sich daran anschließenden Decke 30 eine Wirbelgrenzfläche 34 entsteht. Ursache für diese Wirbelgrenzfläche 34 ist die Reibung der ausströmenden Luft an der Oberfläche der Durchlassplatte 28 bzw. der Decke 30 sowie die innere Reibung der Luft, die bewirkt, dass der Hauptstrom der Luft die Tendenz hat, Luftvolumina aus angrenzenden Gebieten mitzureißen.
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In der Tat wird ein Teil der ursprünglich ruhenden Raumluft von der Luftströmung angesaugt und mitgerissen. Da die Luft jedoch nur aus dem Raum aber nicht aus Richtung der Gebäudedecke nachströmen kann, entsteht im Bereich der Wirbelgrenzfläche 34 ein Unterdruck, mit der Folge, dass der austretende Luftstrom A zur Decke hin abgelenkt wird, sich also förmlich an die Decke „ansaugt“ und sich auf diese Weise in einer flachen Strömungsschicht unter der Decke verteilt. Dieser Effekt ist erwünscht, weil man eine gleichmäßige Verteilung der Luft im Raum anstrebt und außerdem erreichen möchte, dass sich die Luft dabei möglichst nur dicht unter der Decke mit höherer Geschwindigkeit bewegt, damit weiter unten im Raum keine unangenehme Zugluft entsteht.
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Allerdings hat der flache Anstellwinkel der Lamelle 12, wie er in 6 gezeigt ist, den Effekt, dass sich der effektive Durchlassquerschnitt der Durchlassöffnung 16 verringert, so dass man bei gegebener Druckdifferenz nur einen verhältnismäßig geringen Luftstrom erhält oder, wenn man die Druckdifferenz erhöht, aufgrund der größeren Strömungsgeschwindigkeit unangenehme Strömungsgeräusche in Kauf nehmen muss.
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Wenn man jedoch den Anstellwinkel der Lamelle 12 vergrößert, so dass die Luft unter einem steileren Winkel austritt, so wird der Wirbelgrenzflächeneffekt schwächer, da die steiler austretende Luft weniger durch Luftreibung an der Decke beeinflusst wird. Der Impuls der ausströmenden Luft, der dann eine zunehmend größere Vertikalkomponente erhält, wird dann so groß, dass die Luft nicht mehr zur Zimmerdecke abgelenkt werden kann, sondern nach unten in den Raum gerichtet aus dem Luftdurchlass austritt.
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Dieser unerwünschte Effekt lässt sich jedoch kompensieren, wenn das Luftleitelement unmittelbar angrenzend an den Abschnitt, in dem die Lamelle 12 relativ steil angestellt ist, wie in 7, einen Abschnitt aufweist, in dem der Anstellwinkel der Lamelle flacher ist. Der unter relativ flachem Winkel austretende Luftstrom A unterliegt dann, wie in 6, dem Wirbelgrenzflächeneffekt und wird an die Zimmerdecke angesaugt. Er wird sich dabei jedoch auch in horizontaler Richtung auffächern, d.h., er wird sich in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene in 6 unter der Decke verteilen und so mit dem Luftstrom B in Wechselwirkung treten, der, wie in 7 gezeigt ist, mit steilerem Austrittswinkel unter dem steileren Abschnitt der Lamelle 12 austritt. Durch die Sogwirkung des Luftstroms A wird dann auch der Luftstrom B mitgerissen und zur Zimmerdecke abgelenkt, obwohl er nicht unmittelbar dem Wirbelgrenzflächeneffekt ausgesetzt ist.
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Dieser mittelbare Wirbelgrenzflächeneffekt, der durch das Nebeneinander von unterschiedlich steil angestellten Lamellenabschnitten entsteht, ist natürlich dann besonders ausgeprägt, wenn, wie in 4 und 5, die Luftleitelemente 10, 10' so eingesetzt sind, dass die Lamellen außen flacher angestellt sind. Die weiter innen austretende Luft wird dann nämlich aufgrund ihrer Tendenz, in den Raum abzuströmen, über die weiter außen unter flacherem Winkel austretende Luft hinwegstreichen, so dass sie durch diese besonders intensiv zur Zimmerdecke umgelenkt wird. Die Folge ist, dass man, ohne die erwünschte Umlenkung der Luftströme A und B zur Zimmerdecke zu beeinträchtigen, den Anstellwinkel der Lamellen 12 zumindest im radial inneren Bereich vergrößern kann und damit auch den effektiven Durchlassquerschnitt der Durchlassöffnungen 16 vergrößern kann, so dass man bei geringer Strömungsgeschwindigkeit und entsprechend geringer Geräuschbildung einen hohen Gesamtdurchsatz erreichen kann. Vorteilhaft ist dabei auch, dass der mit geringerer Geschwindigkeit und steiler austretende Luftstrom B seinerseits den flacher austretenden Luftstrom A etwas verzögert, so dass unerwünschte Zugerscheinungen vermieden werden, wenn sich die Luft dann weiter im Raum verteilt.
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Die Luftleitelemente lassen sich kostengünstig als Kunststoff-Formteile herstellen, wobei sich auch die verdrillte Form der Lamellen 12 realisieren lässt, ohne dass unerwünschte elastische Rückstelleffekte auftreten. Wahlweise können die Lamellen 12 statt des in 3 gezeigten geraden Querschnitts auch eine gewölbte Querschnittsform aufweisen.
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Die Luftleitelemente 10 und 10' können von der Innenseite (der Oberseite in 5) her einfach an die Durchlassplatte 28 angesteckt werden, indem ihre Stirnwände 18 leicht zusammengedrückt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Luftleitelemente von der dem Raum zugewandten Frontseite (Unterseite in 5) her einzusetzen. Dazu wird das Luftleitelement in einer Schrägstellung durch die Durchlassöffnung 16 hindurchgefädelt und dann zunächst mit der Seite, die den offenen Querschnitt für den Durchstrom der Luft bildet, am Rand der Durchlassöffnung eingehakt. Das gegenüberliegende Ende der Lamelle 12 lässt sich dann mittels einer Drehbewegung unter leichter elastischer Verformung der Stirnwände 18 so in die Durchlassöffnung 16 einführen, dass die Stirnwände 18 am Rand der Öffnung einrasten und die Lamelle 12 vollständig und bündig in der Durchlassöffnung eingesetzt ist.
