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Die
Erfindung betrifft einen Luftausströmer, insbesondere für ein Kraftfahrzeug,
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 10 2004
038 016 A1 ist ein Luftausströmer zur Innenbelüftung von
Räumen,
wie Fahrgasträumen
von Straßen-
oder Schienenfahrzeugen, bekannt, der in einem ersten Betriebsfall
einen gerichteten, strahlförmigen
Luftaustritt („Spotförmiger Luftaustritt") mit großer Eindringtiefe
und in einem zweiten Betriebsfall einen diffusen Luftaustritt mit
möglichst
weit aufgefächertem
Luftstrahl sowie beliebige, stetig zwischen diesen beiden Betriebsfällen einstellbare
Mischbetriebsfälle
ermöglicht,
so dass sowohl eine schnelle Durchmischung der Raumluft als auch
eine gleichmäßige, zugluftfreie Belüftung möglich ist.
Der gerichtete, strahlförmige Luftaustritt
wird mit einer möglichst
gleichförmig
gerichteten Rohrströmung,
der diffuse Luftaustritt hingegen mittels Impulstransport in normaler
Richtung zur Strahlachse durch einen aufgeprägten Drall unter Zuhilfenahme
von Luftleitblechen oder einer entsprechend angepassten Geometrie
der Luftführung
erreicht. Beim genannten Luftausströmer werden diese Stömungen in
getrennten Luftkanälen
für die
unterschiedlichen Betriebsfälle
geführt.
Notwendigerweise ist hierzu der Aufbau des Luftausströmers relativ komplex.
Die Luftführung
in mehreren Kanälen
führt zu
geringeren Querschnitten der Einzelkanäle und damit zu höheren Strömungsgeschwindigkeiten
bei großer
benetzter Fläche,
was wiederum zu mehr Reibung und damit Druckverlusten und akustischen
Problemen führt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Luftausströmer für mehrere
Betriebsfälle
zur Verfügung
zu stellen, um die aerodynamischen und akustischen Eigenschaften
zu verbessern sowie durch vereinfachten Aufbau die Herstellungskosten
zu reduzieren.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
einen Luftausströmer
mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist ein
Luftausströmer
mit einem Luft führenden
Luftkanal und einer Vorrichtung zur Beeinflussung der Luftströmung vorgesehen,
die die Charakteristik des Luftaustritts zwischen mindestens zwei
Betriebsfällen – „Spotförmiger Luftaustritt" einerseits und „Diffuser
Luftaustritt" andererseits – stetig
verstellen kann, wobei für
alle Betriebsfälle
der gleiche Querschnitt des Luftkanals durchströmbar ist.
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Neben
der einfacheren Fertigungsmöglichkeit
durch den einkanaligen Aufbau ergeben sich weitere Vorteile. Durch
die Nutzung des maximalen Querschnitts in allen Betriebsfällen ergeben
sich, verglichen mit einem mehrkanaligen Aufbau, geringere benetzte
Flächen
und geringere Strömungsgeschwindigkeiten
und dadurch geringere Druckverluste sowie ein besseres akustisches
Verhalten.
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In
einer weiteren Ausführungsform
umfasst der Luftausströmer
mindestens zwei Luftkanäle
mit jeweils mindestens einer Vorrichtung zur Beeinflussung einer
Luftströmung,
wobei die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie in einem
ersten Betriebsfall einen gerichteten, strahlförmigen Luftaustritt und in
einem zweiten Betriebsfall einen diffusen Luftaustritt und stetig
verstellbar alle zwischen diesen beiden Betriebsfällen liegenden
Betriebsfälle
an dem ihr zugehörigen
Luftkanal ermöglicht.
Mindestens einer der Luftkanäle
ist in einem anderen der Luftkanäle
angeordnet. Diese Ausführungsform
ermöglicht
mehr Betriebsfälle,
die sich aus den Kombinationen der Betriebsfälle der einzelnen Luftkanäle ergeben,
insbesondere wenn die Vorrichtungen ver schiedener Luftkanäle unabhängig voneinander
verstellbar sind. Insbesondere sind die hydraulischen Durchmesser zweier,
ineinander angeordneter Luftkanäle
einander gleich. Der hydraulische Durchmesser ist der Quotient aus
dem vierfachen Strömungsquerschnitt
und dem von der Luftströmung
benetzten Umfang des Luftkanals. Bei gleichem hydraulischem Durchmesser
kann von gleichen Druckverlusten in beiden Kanälen ausgegangen werden. So
ist es beispielsweise auf einfache Weise möglich beim Umschalten der Durchströmung zwischen
den Luftkanälen
den Durchsatz konstant zu halten.
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Zweckmäßigerweise
ist der Querschnitt des Luftkanals kreisförmig, da dies der aerodynamisch günstigste
Querschnitt ist.
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In
einer möglichen
Ausführungsart
ist die Vorrichtung zur Beeinflussung der Luftströmung so ausgeführt, dass
sie im Betriebsfall „Diffuser
Luftaustritt" Luftwirbel
generiert, die am Austritt oder nach einer bestimmten Lauflänge durch
Aufplatzen für
die Auffächerung
des Luftstrahls und so für
einen diffusen Luftaustritt sorgen. Hierdurch wird der Klimakomfort
verbessert, indem ein möglichst
weit aufgefächerter
und rasch zerfallender Luftstrom in den Fahrzeuginnenraum geführt wird,
so dass eine gute Durchmischung bei Vermeidung von unangenehmen Zugerscheinungen
ermöglicht
ist.
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In
einer weiteren Ausführungsart
ist die Vorrichtung zur Beeinflussung der Luftströmung so
ausgeführt,
dass sie im Betriebsfall „Diffuser
Luftaustritt" einen
Drall generiert, der am Austritt des Luftkanals für ein radiales
Aufplatzen der Strömung
und so für einen
diffusen Luftaustritt sorgt.
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Vorzugsweise
umfasst die Vorrichtung zur Beeinflussung der Luftströmung mehrere
im Luftstrom drehbar angeordnete Luftleitelemente, um durch deren
synchrones Verdrehen einen Drall zu erzeugen. Dabei werden die Luftleitelemente
mit jeweils gleichem Drehsinn angestellt.
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Zweckmäßigerweise
liegen die Achsen der Luftleitelemente in einer gemeinsamen Querschnittsebene
des Luftkanals. Mit anderen Worten: Mehrere Luftleitelemente, z.
B. Umlenkklappen, sind in Umfangsrichtung des Luftka nals angeordnet.
Hierdurch kann eine vorgegebene Strömungscharakteristik erzielt
werden. Bevorzugt ergibt sich dadurch auch eine Reduktion der Baulänge.
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Bei
der Verwendung steifer Luftleitelemente werden diese vorzugsweise
als dünne
deltaförmige Leitbleche
ausgeführt.
Hierdurch erfolgt eine kontrollierte Strömungsablösung an deren schrägen Vorderkanten,
wie vom Deltaflügel
her bekannt. Diese Strömungsablösung erzeugt
Längswirbel,
die, abhängig vom
Anstellwinkel, nach einer gewissen Lauflänge aufplatzen und so für eine verstärkte Auffächerung des
Luftstrahls sorgen. Mit zusätzlichen
halbdeltaförmigen
Elementen, die im maximal angestellten Zustand an der Wandung des
Luftkanals anliegen, lässt sich
dieser Effekt zusätzlich
verbessern. Bevorzugt wird der Luftströmung bei gleichsinniger und/oder synchroner
Anstellung der Leitbleche auch ein Drall aufgeprägt.
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Bei
der Verwendung von Luftleitelementen aus flexiblem Material bietet
sich bei entsprechender Formgebung die Möglichkeit, den Luftkanal durch maximales
Anstellen in eine Endstellung derart zu verschließen, dass
der Luftstrom ganz unterbrochen werden kann. Hierdurch kann eine
zusätzliche,
vorgeschaltete Luftklappe entfallen. Als flexible Materialien finden
beispielsweise Gummi oder Kunststoffe, insbesondere Thermoplastische
Elastomere, bevorzugt EPDM, SEBS oder ähnliches Verwendung. Als weitere
Variante sind als flexible Materialien für die Luftleitelemente dünne Bleche
aus Metall oder Federstahl vorgesehen.
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Vorzugsweise
umfasst die Vorrichtung mehrere flexible, in ihrer äußeren Lagerung
drehbar gelagerte und auf diese Weise verwindbare Luftleitelemente,
die an einer in Richtung des Luftstroms liegenden Längsachse
des Luftkanals oder an einem der anderen, innerhalb angeordneten
Luftkanäle
fixiert sind. In nicht verwundener Stellung sind diese Luftleitelemente
in Hauptströmungsrichtung
ausgerichtet, so dass sie die geringstmögliche Querschnittsfläche benötigen und
die Strömung
nicht beeinflussen, was dem Betriebsfall „Spotförmiger Luftaustritt" entspricht. Um den
Luftstrahl für
den Betriebsfall „Diffuser
Luftaustritt" aufzufächern, werden alle
Luftleitelemente bezüglich
der Hauptströmungsrichtung
durch Drehen der äußeren Lagerung synchron
verwunden. Im Luftstrom bildet sich so ein starker Wirbel bzw. Drall
aus, der am Austritt aufplatzt und so den Luftstrahl stark auffächert. Durch
die Variation der Anstellwinkel der Luftleitelemente kann eine gewünschte Aufweitung
des Luftstrahls zwischen den Betriebsfällen „Spotförmiger Luftaustritt" und „Diffuser
Luftaustritt" erreicht
werden. Die durch Verwinden der Luftleitelemente entstehenden abgerundeten,
gebogenen oder gewölbten
Konturen verbessern darüber
hinaus die akustischen Eigenschaften zusätzlich, da kein Strömungsabriss
an eckigen Kanten entsteht, insbesondere bei gerader Anströmung der
Kanten.
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Ferner
kann der Luftausströmer
in der Konsole eines Fahrzeugs insbesondere mittels Kugelgelenk
oder kardanischer Aufhängung
gelagert sein, um einen höheren
Komfort durch Schwenkbarkeit des Luftausströmers und damit verbunden des
austretenden Luftstrahls zu erzielen.
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Werden
zwei oder mehrere ineinander angeordnete Luftkanäle verwendet, kommt zur Steuerung des
Luftausströmers
vorzugsweise ein Verfahren in Betracht, bei dem mittels jeweils
mindestens einer Vorrichtung zur Beeinflussung der Luftströmung pro Luftkanal
die Luftströmung
in jedem der Luftkanäle
in einem ersten Betriebsfall mit einem gerichteten, strahlförmigen Luftaustritt
und in einem zweiten Betriebsfall mit einem diffusen Luftaustritt
in einen Fahrzeuginnenraum geführt
wird. Die Vorrichtung kann stetig in weitere zwischen diesen beiden
Betriebsfällen
liegende Betriebsfälle
verstellt werden. Die Vorrichtungen verschiedener Luftkanäle können unabhängig voneinander
verstellt werden. Mittels Kombination verschiedener Betriebsfälle der
Luftkanäle
ist eine größere Variabilität der Ausströmcharakteristik des
Luftausströmers
realisierbar. Insbesondere werden folgende Kombinationen von Betriebsfällen verwendet:
- – Nur
dem inneren von zwei ineinander angeordneten Luftkanäle wird
Luft zugeführt
und die Luftströmung
gerichtet aus diesem ausgeströmt.
Der äußere Luftkanal
erhält
keine Luft. Die Luft strömt „spotförmig" in den Fahrzeuginnenraum
aus.
- – Die
Luftströmung
wird aus dem inneren Luftkanal gerichtet und aus dem äußeren Luftkanal
diffus ausgeströmt.
Damit ergibt sich eine Mischcharakteristik zwischen „spotförmig" und diffus.
- – Nur
dem äußeren Luftkanal
wird Luft zugeführt und
die Luftströmung
diffus aus diesem ausgeströmt.
Die Gesamtcharakteristik der ausgeströmten Luftströmung ist
diffus.
- – Die
Luftströmung
wird aus dem inneren Luftkanal und aus dem äußeren Luftkanal diffus und
mit einem gleichsinnigen Drall behaftet ausgeströmt. Die Gesamtcharakteristik
der Luftausströmung
ist diffus jedoch mit einem höheren
Durchsatz.
- – Die
Luftströmung
wird aus dem inneren Luftkanal und aus dem äußeren Luftkanal diffus und
mit einem gegensinnigen Drall behaftet ausgeströmt. Durch den gegenläufigen Drall
wird der Strahl der ausgeströmten
Luft zusätzlich
aufgeweitet, so dass die Gesamtcharakteristik der Luftausströmung besonders
diffus ist.
- – Die
Luftströmung
wird aus dem inneren Luftkanal und aus dem äußeren Luftkanal direkt ausgeströmt. Die
Gesamtcharakteristik ist „spotförmig", jedoch mit weniger
scharfem Luftstrahl. Druckverluste und akustische Beeinträchtigungen
sind geringer. Die „Schärfe" des Luftstrahls
kann mittels Zugabe von Luft oder Drosselung der Luftzufuhr in den äußeren Luftkanal
gesteuert werden.
- – Eine
Vielzahl weiterer Kombinationen der Betriebsfälle der Luftkanäle ist denkbar.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines Luftausströmers mit einem längs aufgeschnitten dargestellten
Luftkanal und Luftleitelementen, die jeweils um eine Achse drehbar
gelagert sind, wobei sie sich in der Betriebsstellung „Spotförmiger Luftaustritt" befinden,
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2 eine
schematische Vorderansicht des in 1 dargestellten
Luftausströmers
in der Betriebsstellung „Spotförmiger Luftaustritt",
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3 eine
schematische Seitenansicht des Luftausströmers gemäß 1 in der
Betriebsstellung „Diffuser
Luftaustritt",
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4 eine
schematische Vorderansicht des in 3 dargestellten
Luftausströmers
in der Betriebsstellung „Diffuser
Luftaustritt",
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5 eine
schematische Seitenansicht eines alternativen Luftausströmers mit
einem längs aufgeschnitten
dargestellten Luftkanal und flexiblen Luftleitelementen, die in
Ihrer äußeren Lagerung drehbar
gelagert und innen an der Längsachse
des Luftausströmers
fixiert sind, wobei sie sich in der Betriebsstellung „Spotförmiger Luftaustritt" befinden,
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6 eine
schematische Vorderansicht des in 5 dargestellten
Luftausströmers
in der Betriebsstellung „spotförmiger Luftaustritt",
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7 eine
schematische Seitenansicht des Luftausströmers gemäß 5 in der
Betriebsstellung „Diffuser
Luftaustritt",
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8 eine
schematische Vorderansicht des in 5 dargestellten
Luftausströmers
in der Betriebsstellung „Diffuser
Luftaustritt",
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9 eine
schematische Ansicht eines weiteren alternativen Luftausströmers mit
einem quer aufgeschnitten dargestellten Luftkanal und steifen, deltaförmigen Luftleitelementen,
die jeweils um eine Achse drehbar gelagert sind, wobei sie sich
in der Betriebsstellung „Spotförmiger Luftaustritt" befinden,
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10 eine
schematische Vorderansicht des in 9 dargestellten
Luftausströmers
in der Betriebsstellung „spotförmiger Luftaustritt",
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11 eine
schematische Seitenansicht des Luftausströmers gemäß 9 in der
Betriebsstellung „Diffuser
Luftaustritt",
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12 eine
schematische Vorderansicht des in 9 dargestellten
Luftausströmers
in der Betriebsstellung „Diffuser
Luftaustritt",
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13 eine
schematische Ansicht eines alternativen Luftausströmers mit
einem quer aufgeschnitten dargestellten Luftkanal und steifen Luftleitelementen,
die jeweils um eine Achse drehbar gelagert sind und deltaförmige und
halbdeltaförmige
Teilflächen
umfassen, wobei sie sich in der Betriebsstellung „Spotförmiger Luftaustritt" befinden,
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14 eine
schematische Vorderansicht des in 13 dargestellten
Luftausströmers
in der Betriebsstellung „spotförmiger Luftaustritt",
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15 eine
schematische Seitenansicht des Luftausströmers gemäß 13 in
der Betriebsstellung „Diffuser
Luftaustritt",
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16 eine
schematische Vorderansicht des in 13 dargestellten
Luftausströmers
in der Betriebsstellung „Diffuser
Luftaustritt",
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17 einen
schematischen Querschnitt eines Luftausströmers mit zwei ineinander angeordneten
Luftkanälen,
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18 einen
schematischen Längsschnitt des
Luftausströmers
aus 17,
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19 einen
schematischen Querschnitt des Luftausströmers aus 17 mit
einer „scharfer Spot" genannten Charakteristik
der Luftausströmung,
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20 einen
schematischen Querschnitt des Luftausströmers aus 17 mit
einer „Spot" genannten Charakteristik
der Luftausströmung,
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21 einen
schematischen Querschnitt des Luftausströmers aus 17 mit
einer „diffus
mit Gegendrall" genannten
Charakteristik der Luftausströmung,
und
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22 einen
schematischen Querschnitt des Luftausströmers aus 17 mit
einer „Spot-diffus" genannten Charakteristik
der Luftausströmung.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In 1 ist
eine Ausführungsform
für einen Luftausströmer L gezeigt,
der in einem Luftkanal 1 mit kreisförmigem Querschnitt eine aus
jeweils um eine zugehörige
Achse 2 drehbaren Luftleitelementen 3 bestehende
Vorrichtung V zur Beeinflussung der Luftströmung umfasst.
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Die
Achsen 2 der Luftleitelemente 3 stehen dabei in
radialer Position auf der Längsachse 4 des Luftkanals 1.
Die Luftleitelemente 3 sind in Art von Klappen, beispielsweise
Umlenkklappen, ausgeführt und
separat und insbesondere synchron mit gleichem Drehsinn um die jeweils
zugehörige
Achse 2 schwenkbar. In der dargestellten Ausführungsform umfasst
die Vorrichtung V zur Beeinflussung der Luftströmung vier Luftleitelemente 3.
Je nach Art und Größe des Luftkanals 1 kann
eine entsprechende Anzahl von Luftleitelementen 3 je Vorrichtung
V vorgesehen sein. Auch können
in Strömungsrichtung
gesehen mehrere Vorrichtungen V oder einzelne oder mehrere Luftleitelemente 3 hintereinander
im Luftkanal 1 angeordnet sein. Die den hintereinander
angeordneten Luftleitelementen zugeordneten Achsen 2 können hierbei
auch radial zueinander versetzt sein. Entlang der Achse 2 ist
ein Zentralkörper 5,
beispielsweise ein Rohr vorgesehen, welcher der Aufnahme beziehungsweise
Lagerung der Luftleitelemente 3 dient.
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Der
Luftausströmer
L dient in Art einer Düse in
dem in einen Fahrzeuginnenraum mündenden Luftkanal 1 der
Zuführung
von Luft zur Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums. Um einen möglichst
guten Klimakomfort im Fahrzeuginnenraum zu erzielen, sind die Luftleitelemente 3 zwischen
zwei Endstellungen in eine beliebige Zwischenstellung stellbar.
Dabei können
die Zwischen- oder Endstellungen einen vorgegebenen Betriebsfall
darstellen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung für
den Betriebsfall „Spotförmiger Luftaustritt" für eine schnelle Klimatisierung,
z. B. eine schnelle Kühlung,
und den Betriebsfall „Diffuser
Luftaustritt" für eine angenehme Klimatisierung
ohne Luftzugerscheinungen näher
erläutert.
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In
den 1 und 2 sind die dargestellten Luftleitelemente 3 in
Hauptströmungsrichtung ausgerichtet.
Hierdurch wird der durch den Luftkanal 1 geführte Luftstrom
durch sie nicht beeinflusst. D.h. die Luftleitelemente 3 stehen
in Betriebsstellung „Spotförmiger Luftaustritt".
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In
den 3 und 4 sind die Luftleitelemente 3 synchron
um ihre Achsen 2 gedreht, so dass der Luftstrom mit Drall
behaftet wird und sich ein starker Wirbel bildet, der am Austritt
des Luftausströmers L
aufplatzt. D.h. die Luftleitelemente 3 werden in die Betriebsstellung „Diffuser
Luftaustritt" gedreht.
Durch entsprechende Formgebung der Luftleitelemente 3 kann
die Vorrichtung V so gestaltet werden, dass der Luftkanal 1 durch
maximales Anstellen der Luftleitelemente 3 in eine Endstellung
verschließbar
ist, so dass der Luftstrom ganz unterbrochen ist. Je nach Vorgabe
können
die Luftleitelemente 3 auch in eine beliebige Zwischenstellung
zwischen den Betriebsfällen „Spotförmiger Luftaustritt" und „Diffuser Luftaustritt" gebracht werden,
wobei diese Zwischenstellung wiederum einen vorgegebenen Betriebsfall darstellen
kann.
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In 5 ist
eine weitere Ausführungsform
für einen
Luftausströmer
L gezeigt. Der Luftkanal 1 weist ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt
auf. Die Vorrichtung V zur Beeinflussung der Luftströmung ist aus
einer Anzahl von flexiblen, in ihrer äußeren Lagerung drehbar gelagerten,
an der Längsachse 4 und/oder
einem dafür
vorgesehenen Zentralkörper des
Luftkanals 1 jedoch fixierten Luftleitelementen 3 gebildet.
Unter flexiblen Luftleitelementen 3 werden insbesondere
Klappen aus einem besonders flexiblen Material, z. B. aus Federstahl,
einem dünnen Blech
oder einem Kunststoff, verstanden. Ein derartiges flexibles Material
ermöglicht,
dass die Luftleitelemente 3 beim Durchströmen des
Luftkanals 1 durch mechanische Beanspruchung bzw. durch
vorgegebenes Drehen der Luftleitelemente 3 in vorgegebener
Art und Weise, insbesondere um deren Achsen 2 verwunden
werden, so dass sich eine gewünschte Strömungscharakteristik
einstellt. Die Achsen 2 der äußeren Lagerung 5 der
Luftleitelemente 3 stehen dabei in radialer Position auf
der Längsachse 4 des Luftkanals 1.
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In
den 5 und 6 sind die Luftleitelemente 3 nicht
verwunden in „Ruhestellung". Dabei sind die
Luftleitelemente 3 in Hauptströmungsrichtung ausgerichtet,
so dass der Luftstrom durch sie nicht beeinflusst wird. D.h. die
Luftleitelemente 3 stehen in Betriebsstellung „Spotförmiger Luftaustritt".
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In
den 7 und 8 sind die Luftleitelemente 3 in
ihren äußeren Lagerungen
synchron gedreht und damit verwunden. D.h. die Luftleitelemente 3 sind
in die Betriebsstellung „Diffuser
Luftaustritt" gebracht.
Dabei wird die Luftströmung
mit einem Drall beaufschlagt, wodurch sich insbesondere ein Wirbel
ausbildet, der am Austritt aufplatzt und so zu einem diffusen Luftaustritt
führt.
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In 9 ist
eine weitere alternative Ausführungsform
für einen
Luftausströmer
L gezeigt. Im kreisförmigen
Luftkanal 1 ist eine Vorrichtung V zur Beeinflussung der
Luftströmung
angeordnet, die aus einer Anzahl von steifen, jeweils um eine zugehörige Achse 2 drehbaren
Luftleitelementen 3 gebildet ist. Die Luftleitelemente 3 sind
deltaförmig
ausgeführt. Unter
einem deltaförmigen
Luftleitelement 3 werden insbesondere dreiecksförmige Klappen
oder Wirbelgeneratoren verstanden. Die Achsen 2 der Luftleitelemente 3 stehen
dabei in radialer Position auf der Längsachse 4 des Luftkanals 1 und
sind an einem Zentralkörper 5 befestigt.
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In
den 9 und 10 sind die Luftleitelemente 3 in
Hauptströmungsrichtung
H ausgerichtet. Hierdurch wird der durch den Luftkanal 1 geführte Luftstrom
nicht beeinflusst. D.h. die Luftleitelemente 3 stehen in
Betriebsstellung „Spotförmiger Luftaustritt". In den 11 und 12 sind
die Luftleitelemente 3 bezüglich der Hauptströmungsrichtung
H synchron um ihre Achsen 2 gedreht und befinden sich damit
in der Betriebsstellung „Diffuser
Luftaustritt". Durch
kontrollierte Ablösung
entstehen an den schrägen
Vorderkanten des jeweiligen Luftleitelements 3 Längswirbel,
die abhängig
vom Anstellwinkel nach einer gewissen Lauflänge aufplatzen und so neben
erzeugtem Drall durch verstärkten
Impulsaustausch zu einer Auffächerung
des Strahls beitragen.
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Die
in 13 gezeigte weitere alternative Ausführungsform
für einen
Luftausströmer
L weist eine Vorrichtung V zur Beeinflussung der Luftströmung ähnlich der
in 9 gezeigten auf. Die Luftleitelemente 3 sind
hierbei in Hauptströmungsrichtung H
halbdeltaförmig
und in der Gegenrichtung deltaförmig
ausgebildet. In den 13 und 14 sind
die Luftleitelemente 3 in Hauptströmungsrichtung H ausgerichtet,
so dass der Luftstrom durch sie nicht beeinflusst wird. D.h. die
Luftleitelemente 3 stehen in Betriebsstellung „Spotförmiger Luftaustritt". In den 15 und 16 sind
die Luftleitelemente 3 bezüglich der Hauptstromrichtung
H synchron um ihre Achsen 2 gedreht und in einer derartigen
Endstellung gebracht, dass die halbdeltaförmigen Teile der Luftleitelemente 3 an
der Innenwandung des Luftkanals 1 anliegen. Die Luftleitelemente 3 befinden
sich damit in der Betriebsstellung „Diffuser Luftaustritt". Verglichen mit
der in den 9 bis 12 gezeigten
Ausführungsform
lässt sich
die Drallerzeugung bzw. Wirbelbildung so zusätzlich verbessern.
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Darüber hinaus
kann der Luftkanal 1 in allen Ausführungsformen alternativ zu
dem gezeigten kreisförmigen
Querschnitt auch eine andere geometrische Querschnittsform, z.B.
eine Rechteckform, aufweisen. Bei Verwendung steifer Luftleitelemente 3 kommen
vorzugsweise Kunststoff oder Blech zum Einsatz, bei Verwendung flexibler
Luftleitelemente 3 entsprechend weiche und/oder elastische
Kunststoffe, Gummi oder dünner
Federstahl.
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Darüber hinaus
kann der in verschiedenen Ausführungsformen
gezeigte Luftausströmer
L mittels eines Kugelgelenks oder einer kardanischen Aufhängung schwenkbar
gelagert werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens können
die Luftwirbel und/oder Drall durch Injektion tangentialer Luftströmungen in
den Luftkanal 1 generiert werden. Hierzu wird in den Luftkanal 1 in
nicht näher
dargestellter Art und Weise zusätzlich
Luft tangential eingeführt,
so dass der im Luftkanal 1 bereits geführte Luftstrom in eine Drallbewegung
versetzt wird.
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17 zeigt
eine andere Ausführungsform eines
Luftausströmers
L, bei dem ein innerer Luftkanal 1.1 in einem äußeren Luftkanal 1.2 angeordnet ist.
Die hydraulischen Durchmesser der Luftkanäle 1.1, 1.2 sind
einander gleich. Die Querschnitte beider Luftkanäle 1.1, 1.2 sind
kreisförmig.
Jeder der beiden Luftkanäle 1.1, 1.2 verfügt über eine
eigene Vorrichtung V zur Beeinflussung der Luftströmung, die
von der des jeweils anderen Luftkanals 1.2, 1.1 unabhängig verstellbar
ist. Die Vorrichtung umfasst jeweils vier Luftleitelemente 3,
die um je eine zugehörige Achse 2 drehbar
sind. Miteinander fluchtende Achsen 2 von Luftleitelementen 3 verschiedener
Luftkanäle 1.1, 1.2 stecken
beispielsweise ineinander. 18 zeigt
den selben Luftausströmer
L in einer Längsschnittansicht.
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Die 19 bis 22 zeigen
Betriebsfälle des
Luftausströmers
L aus 17. Ein gerichteter, strahlförmiger Luftaustritt
eines der Luftkanäle 1.1, 1.2 wird
dabei durch zwei ineinander angeordnete Kreise, ein diffuser und
mit einem Drall behafteter Luftaustritt hingegen mit einem gekrümmten Pfeil symbolisiert.
Eine Kombination dieser Betriebsfälle der einzelnen Luftkanäle 1.1, 1.2 ergibt
eine jeweils unterschiedliche Gesamtcharakteristik der Luftausströmung.
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In 19 wird
nur der innere Luftkanal 1.1 mit einem Luftstrom beaufschlagt.
Die Luftleitelemente 3 nehmen eine Position ein, in der
sie den Luftstrom nicht beeinträchtigen.
Infolgedessen strömt die
Luft aus dem Luftausströmer
L strahlförmig
und gerichtet aus. Die Charakteristik der Luftströmung wird „scharfer
Spot" genannt.
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In 20 werden
beide Luftkanäle 1.1, 1.2 mit
Luft beaufschlagt. Die Luftleitelemente 3 beider Luftkanäle 1.1, 1.2 nehmen
jeweils eine Position ein, in der sie den Luftstrom nicht beeinträchtigen.
Infolgedessen strömt
die Luft aus dem Luftausströmer
L strahlförmig
und gerichtet aus. Die Charakteristik der Luftströmung wird „Spot" genannt und ist
weniger scharf, dafür
mit höherem
Durchsatz ausgeprägt
als in 19. Der äußere Luftkanal 1.2 kann
so als Bypass genutzt werden um Druckverluste zu senken.
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In 21 werden
beide Luftkanäle 1.1, 1.2 mit
Luft beaufschlagt. Die Luftleitelemente 3 beider Luftkanäle 1.1, 1.2 nehmen
jeweils eine Position ein, in der sie den Luftstrom verdrallen,
und zwar so dass der Drehsinn der Verdrallung des äußeren Luftkanals 1.2 dem
des inneren Luftkanals 1.1 entgegen gerichtet ist. Infolgedessen
strömt
die Luft aus dem Luftausströmer
L besonders diffus aus. Die Charakteristik der Luftströmung wird „diffus
mit Gegendrall" genannt.
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In 22 werden
beide Luftkanäle 1.1, 1.2 mit
Luft beaufschlagt. Die Luftleitelemente 3 des äußeren Luftkanals 1.2 nehmen
eine Position ein, in der sie den Luftstrom verdrallen, die des
inneren Luftkanals 1.1 beeinträchtigen den Luftstrom hingegen nicht.
Infolgedessen strömt
die Luft aus dem Luftausströmer
L mit einer Charakteristik zwischen „spotförmig" und diffus aus, d.h. ein spotförmiger Luftstrahl
ist von einer diffusen Luftausströmung umgeben. Die Charakteristik
der Luftströmung
wird „Spot-diffus" genannt.
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Weitere
Charakteristiken der Luftausströmung
sind durch eine beliebige Kombination der Betriebsfälle der
Luftkanäle 1.1, 1.2 einstellbar.
Luftkanäle 1.1, 1.2 und
Luftleitelemente 3 können
eine von der gezeigten abweichende Form aufweisen.
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Auch
der in den 17 bis 22 gezeigte Luftausströmer kann
schwenkbar ausgeführt
sein. Ebenso können
flexible und/oder verwindbare Luftleitelemente 3 verwendet
werden. Bei Verwendung steifer Luftleitelemente 3 kommen
vorzugsweise Kunststoff oder Blech zum Einsatz, bei Verwendung flexibler
Luftleitelemente 3 entsprechend weiche und/oder elastische
Kunststoffe, Gummi oder dünner Federstahl.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens können
die Luftwirbel und/oder Drall durch Injektion tangentialer Luftströmungen in
die Luftkanäle 1.1, 1.2 generiert
werden.