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Die
Erfindung betrifft ein Modulsystem für eine Anordnung von
Bauteilen für lufttechnische Anlagen, wie Klimaanlagen
für Schulungszwecke.
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Für
die Ausbildung und Schulung im Bereich raumlufttechnischer Anlagen
im Bereich Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik besteht
das Problem, daß zu Lernzwecken Versuchsaufbauten benötigt werden,
mit denen verschiedenste Luftzustände, wie Temperatur,
Drücke und Luftfeuchte, hergestellt und gemessen werden
können. Für den normalen Betrieb gebaute Anlagen
sind hierfür jedoch zu groß, zu teuer und Umbauten
sind äußerst aufwendig. Gerade solche müßten
aber vorgenommen werden, um Lernenden den Aufbau solcher Anlagen
zu erläutern. Dabei sollten Lernende auch möglichst
selbst Aufbauten und Umbauten vornehmen können, um die technischen
Zusammenhänge „erleben" zu können. Vor
allem müssen unterschiedlichste praxiskonforme Aufbauten
und Variationen möglich sein, damit ein Lernender allen
Anforderungen seines Berufs oder zukünftigen Berufs gewachsen
ist. Weiterhin ist es für Lernende erforderlich, daß sie
technische Meßreihen für Luftgeschwindigkeiten,
Temperaturen, Luftfeuchte und Drücke in den Anlagen und
auch in ihren einzelnen Bauteilen vornehmen können, was
bei für den normalen Betrieb oder zwar für andere
Zwecke, aber ebenfalls in Kompaktbauweise gebauten Anlagen schwierig
oder gar nicht möglich ist.
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Aus
der
DE 101 29 632
C1 ist ein Baukastensystem aus behälterartigen
Bauelementen bekannt, bei dem die Bauelemente zylinderartig aufgebaut und
oben und unten flanschartige Böden mit Ein- und Auslässen
angeordnet sind. Diese Bauelemente lassen sich nebeneinander anordnen
und über die Böden sind Verbindungen herstellbar.
Die aus der o. g. Schrift bekannten zylinderförmigen, behälterartigen Bauelemente
sind jedoch nicht für die Unterbringung lufttechnischer
Bauteile einer Klimaanlage geeignet und auch nicht zur Führung
größerer Luftströme, die bei klimatechnischen
Anlagen zur Herstellung einer klimatisierten Raumluft erforderlich
sind.
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Aus
der
EP 0 055 455 B1 ist
eine Experimentiervorrichtung für kälte- und klimatechnische
Versuche der eingangs genannten Art bekannt. Diese weist einen Tragrahmen
aus Seitenteilen und horizontalen Streben auf. Daran werden Tragplatinen
mit Bauelementen befestigt, die dann entsprechend verkabelt und
mit Schläuchen versehen werden. Nicht auf die Tragplatinen
passende Bauteile müssen beigestellt oder unterhalb des
Tragrahmens angeordnet werden. Darunter fallen die größeren
lufttechnischen Bauteile mit Luftführungen, wie beispielsweise
Verdampfer usw.. Der Aufbau eines Systems mit Luftführungen
ist mit dieser Experimentiervorrichtung nicht möglich,
da der Tragrahmen nur für elektrische, hydraulische oder
pneumatische, aber nicht für Bauteile geeignet ist, welche
die zu behandelnden und zu untersuchenden großen Luftströme
führen. Die lufttechnischen Bauteile müssen daher
in konventioneller Weise mit Luftführungsschächten
und Rohren gebaut und beigestellt werden. Die Aufbaumöglichkeiten
entsprechen auch nicht dem Aufbau von raumlufttechnischen Anlagen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Modulsystem für
eine Anordnung von Bauteilen für lufttechnische Anlagen,
wie Klimaanlagen verfügbar zu machen, das es ermöglicht,
auf einfachste Weise eine Vielzahl von Versuchsaufbauten für
Schulungszwecke zu erstellen, bei denen einzelne Komponenten praxiskonform
für die Aufnahme von lufttechnischen Meßreihen
leicht zugänglich sind.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß als Modulelemente aneinanderfügbare Hohlkörper
vorgesehen sind, die öffenbar und für die Aufnahme
von – in der Regel miniaturisierten – Bauelementen
einer Klimaanlage bemessen sind, wobei zum bausteinartigen Aneinanderfügen
der Modulelemente deren Seitenflächen – einschließlich
Deck- und Bodenfläche – im wesentlichen ein vorbestimmtes
Maß x oder ein ganzzahliges Vielfaches davon aufweisen,
wodurch Hohlkörper entstehen, die in einer Seitenansicht
Quadrat oder Rechteckformen verschiedener Größen
aufweisen, und daß die Seitenflächen korrespondierend
angeordnete Öffnungen aufweisen, die zum Aneinanderfügen
wahlweise miteinander verbindbar oder verschließbar sind.
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Der
Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich mit solchen
Modulelementen eine komplette Klimaanlage mit allen ihren luftführenden
Elementen auf einfachste Weise aufbauen, wieder in ihre Einzelteile
zerlegen oder in nahezu beliebiger sinnvoller Weise umbauen läßt.
Dabei können Modulelemente dazu dienen, Bauelemente wie
Heizung, Kühlung, Ventilatoren, Ventile, Mehrwegventile,
Wärmetauscher, Nacherhitzer, Lufttrockner Luftbefeuchter, Drosseln
usw. aufzunehmen oder sie können einfach als Luftkanäle
dienen, um die Luftströme der Klimaanlage entsprechend
ihrer Bauelemente und Funktionen zu leiten.
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Die
Modulelemente lassen sich bausteinartig zusammenfügen,
so daß sich alle erforderlichen Elemente anordnen und entsprechend
ihrer Funktionen miteinander verbinden lassen. Die Module sind frei wählbar
und strömungsunabhängig in bis zu vier verschiedenen
Einbaulagen einsetzbar. Dabei bietet das Modulsystem immer die entsprechenden
passenden Verbindungsstücke, die nur eingefügt
werden müssen.
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Es
können damit alle lüftungstechnischen Anlagen
von einer einfachsten Belüftungsanlage bis zur komfortabelsten
Vollklimaanlage mit Luftbefeuchtung und Wärmerückgewinnung
erstellt werden. Dabei kann die Luft jedes einzelnen Bauteils und
die Gesamtanlage durch die leichte Zugänglichkeit zu jedem
Modul meßtechnisch erfaßt und ausgewertet werden.
Auf diese Weise ist es möglich, innerhalb kurzer Zeit alle
möglichen Anlagenvariationen zu erstellen und technische
Luftzustände wie Drücke, Temperatur und Luftfeuchte
aufzunehmen, sowie deren Beeinflussung durch technische Maßnahmen, wie
Kühlen, Erwärmen, Befeuchten, Trocknen, Komprimieren
oder Entspannen, zu erfassen. Es ist auch möglich, fehlerhafte
Anlagen aufzubauen, um den Lernenden zu demonstrieren, wie sich
Fehlinstallationen auswirken.
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Um
dies nachzuvollziehen, können die Modulelemente beliebig
mit Meßstellen ausgestattet werden. Mit Hilfe dieser Meßstellen
lassen sich dann HX-Diagramme erstellen, die für die verschiedensten Aufbauten
die Verhältnisse und Veränderungen aufgrund verschiedener
Variationen von Feuchte, Temperatur und Druck zeigen. Es lassen
sich auch die Wirkungen von Bauelementen vordemonstrieren, beispielsweise
die Wirkung von Ventilatoren in Parallel- oder Reihenschaltung,
was rein theoretisch nicht vermittelbar ist.
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Das
angegebene Maß x oder ganzzahlige Vielfache des Maßes
von x der Modulelemente ist so zu verstehen, daß ein Modulelement
mit einer Höhe x und einer Breite x das kleinste Element
ist und Höhe und/oder Breite ein Maß x oder ein
beliebiges Vielfaches davon aufweisen können. Dadurch entsteht
ein Baukastensystem, das – in der Fläche der Vorderfront
gesehen – beliebige Verschachtelungen zuläßt.
Die Tiefe ist dabei in der Regel gleich, kann aber auch abweichen,
um beispielsweise ein größeres Aggregat aufnehmen
zu können. Bei dem Maß x ist immer das Zusammenbaumaß gemeint,
Deckel oder Verbindungsstücke, die auf der Seitenwand angeordnet – und
nicht eingefügt – sind, müssen dabei natürlich
im Maß x enthalten sein, damit das baukastenartige Aneinanderfügen
möglich ist. Beispielsweise könnte x 125 mm betragen,
so daß die Höhe oder Breite eines Modulelements
dieses Maß oder 250 mm oder 375 mm usw. aufweisen können.
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Die
korrespondierenden Öffnungen können auf allen
Seitenflächen angeordnet sein, so daß es möglich
ist, ein Modul für den Einbau wahlweise dreimal um 90° zu
drehen und es so in verschiedenen Lagen einbauen zu können.
Bei Modulelementen, deren Seitenflächen das ein- oder zweifache
des Maßes x aufweisen, wird man in der Regel jedem Bereich
eines Maßes x eine Öffnung zuordnen, die so angeordnet
ist, daß sie mit einem angefügten Modulelement
verbindbar ist. Außerdem kann jede Öffnung verschlossen
und dann das Modulelement auch in diesem Zustand benachbart an ein
anderes Modulelement plaziert werden. Das Maß x muß also den
Verschluß enthalten, genauso wie ein eventuelles Verbindungsstück
für Öffnungen, falls diese nicht versenkbar ausgebildet
sind.
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Selbstverständlich
können auch Seitenflächen ohne Öffnungen
vorgesehen sein, wenn Modulelemente beispielsweise nur einfache
Luftdurchleitungen ohne Verzweigung oder Stellmöglichkeiten aufweisen.
Bei Modulelementen, die mehr als das Doppelte des Maßes
x aufweisen, können auch Bereiche eines Maßes
x verschlossen sein oder werden, wenn für einen Aufbau
nicht so viele Ein- und Auslässe eines Modulelements erforderlich
sind. Dabei können die Öffnungen verschiedene
Ausgestaltungen aufweisen, sie können rund oder rechteckig oder
zur Erzielung eines großen Durchtrittsquerschnitts auch
quadratisch sein, wobei die Größer einer Öffnung
nahe an das Maß x heranreichen kann. Sie können
auch zur Aufnahme von Rohren verschiedenster Querschnitte, wie Rund-,
Rechteck- oder Quadratrohre dienen, die als ergänzende
Verbindungselemente eingesetzt werden können. Zweckmäßigerweise
sind bei einem System natürlich alle Öffnungen
gleich, so daß sie alle zusammenfügbar sind.
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Die
Erfindung ermöglicht es vor allem, die vorgegebenen Bedingungen
der Gesamtanlage oder der einzelnen Bauteile versuchsbedingt zu ändern, um
durch Messungen nachvollziehbare Versuchsergebnisse zu erhalten.
Dabei können beispielsweise im Gegensatz zu Standartanlagen,
die mit Außen- oder Raumluft arbeiten, diese Bedingungen
durch entsprechende Module gezielt hergestellt und geändert
werden. So läßt sich eine Anlage unter den verschiedensten
Druck-, Temperatur- und Luftfeuchtebedingungen betreiben. Dadurch
lassen sich alle Verhältnisse simulieren, die bei einer
Klimaanlage in der Realität auftreten können.
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Vorzugsweise
bestehen die Frontplatten der Modulelemente aus durchsichtigem Material,
damit die Lernenden den Aufbau der Anlage und die Luftströme
nachvollziehen können. Diese Frontplatten sind mit Dichtungen
versehen und vorzugsweise abnehmbar, um beispielsweise Bauelemente
wechseln oder variieren zu können.
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Für
das Verschließen der Öffnungen der Modulelemente
sind Deckel vorgesehen, so daß das Aneinanderfügen
beliebig vorgenommen werden kann und die nicht benötigten Öffnungen
verschließbar sind. Dabei werden die Deckel zweckmäßigerweise entweder
in die Seitenflächen eingefügt oder deren Dicke
muß in das Maß x einbezogen werden, damit die
Aneinanderfügungen der Modulelementen auch mit Deckeln
in dem Rastermaß erfolgen kann.
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Um
ein dichtes Aneinanderfügen der Modulelemente mit den Öffnungen
zu gewährleisten, ist vorgesehen, daß die Seitenflächen
im Bereich der Öffnungen mit Dichtungen ausgestattet sind.
Dabei können die Dichtungen auf den Seitenflächen
angeordnet sein, oder es ist möglich, daß sich
die Dichtungen in den Öffnungswandungen befinden und kurze Rohrstücke
zum dichten Verbinden zweier Öffnungen dienen, wobei die
Rohrstücke an den Dichtungen anliegen. Liegen die Seitenflächen
der Modulelemente bei Einhaltung des Maßes x nicht unmittelbar
aufeinander, so müssen die Rohrstücke eine Länge
aufweisen, die beim Verbinden zweier Modulelemente diese im Bereich
der Öffnungen auf ein ganzzahliges Vielfaches des Maßes
x ergänzen.
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Das
Modulsystem besteht selbstverständlich aus einer größeren
Anzahl von Modulelementen, um beliebige Anlagen erstellen zu können.
Dabei sind Modulelemente vorgesehen, die mit allen für
den Klimaanlagenbau üblichen Funktionselementen bestückt
oder bestückbar sind und Modulelemente, die zum Herstellen
aller erforderlicher Verbindungen zwischen den Modulelementen mit
den Funktionselementen vorgesehen sind. Letztere dienen also zum Herstellen
der erforderlichen Luftkanäle beziehungsweise Luftschächte.
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Es
können Modulelemente mit Umlenkklappen vorgesehen sein,
durch die die Luftströmung durch verschiedene ihrer Öffnungen
geleitet werden kann. Auf diese Weise lassen sich einfache Weichen, 2/3
Wegventile oder andere kompliziertere Mehrwegventile aufbauen.
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Vorzugsweise
sind Modulelemente vorgesehen, die mit Einschubwänden ausgestattet
sind. Dabei sind die Einschubwände vorzugsweise in Führungen
der Seitenwände der Modulelemente einschiebbar, wobei für
die meisten Anwendungsfälle für Dichtigkeit gesorgt
sein muß. Solche Einschubwände können
einer einfachen Unterteilung dienen, oder es kann vorgesehen sein,
daß auf den Einschubwänden Funktionselemente des Klimaanlagenbaus
anordenbar sind. Dies hat den besonderen Vorteil, daß Modulelemente
nicht fest mit einem bestimmten Funktionselement ausgestattet sein
müssen, sondern daß die Funktionselemente durch
Wechseln von Einschüben ausgetauscht werden können,
was besonders einfach und mit geringstem Zeitaufwand durchführbar ist.
Für Funktionselemente, durch die Luft hindurchgeführt
wird, sind dann die Einschubwände mit entsprechenden Öffnungen
ausgestattet. So kann eine Einschubwand beispielsweise ein Filterelement
enthalten oder einen Ventilator oder andere Bauelemente, deren Funktion
mit einem Luftdurchtritt verbunden ist.
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Die
Modulelemente bestehen vorzugsweise aus einem elektrisch nicht leitenden
Kunststoff. Auf diese Weise ist auch jedes eingefügt Bauteil
schutzisoliert entsprechend der elektrischen Schutzklassen, und
wenn die Bauelemente in die Module eingeschoben sind, sind sie auch
gegenüber Spritzwasser von außen geschützt.
Die Modulelemente aus Kunststoff können sehr stabil hergestellt
werden und sie weisen auch keine scharfen Kanten auf, wie dies bei
Blechkonstruktionen der Fall ist.
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Die
Modulelemente sind mittels leicht lösbarer Verbindungselemente
zusammenfügbar, beispielsweise durch Verriegelungen oder
durch Verbindungselemente, die als elastische Ringe ausgebildet sind,
welche mittels Ringhaltern die Modulelemente mit dem für
die Dichtigkeit erforderlichen Preßdruck zusammenhalten.
Mittels dieser Verbindungselemente können auch drei oder
vier Modulelemente mit ihren Ecken zusammenstoßend verbunden
werden.
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Wenn
eine Verbindung zwischen weiter entfernt liegenden Modulelementen
vorgenommen werden soll, ist es oft zweckmäßig,
statt einer Verbindung mittels Modulelementen ergänzende
Rohrverbindungselemente einzusetzen, die diesen Abstand luftleitend überbrücken.
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Da
bei Versuchsaufbauten mit dem Modulsystem überall Messungen
vorgenommen werden können, ist vorzugsweise vorgesehen,
daß in den Frontplatten Meßnippel oder Bohrungen
sind, um Meßfühler in die Modulelemente einzuführen.
Zum Verschließen der Bohrungen bei Nichtbedarf können diese
mit Stopfen verschlossen werden. Weiterhin können Stopfen
mit Durchgangslöchern zur dichten Anordnung von Meßfühlern
vorgesehen sein.
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Die
Modulelemente lassen sich, wie Bausteine aufgebaut, frei aufeinanderstapeln,
so daß sie auf dem Boden oder auf einem Tisch aufgebaut
werden können. Es ist jedoch auch möglich, daß die
Modulelementen an einer Wand anordenbar sind. Dies hat den Vorteil
einer freieren Gestaltungsmöglichkeit, da dann nicht jedes
Modulelement ein anderes zur Auflage braucht. Es ist dann vielmehr
an dieser Wand eine beliebigere Anordnung der Modulelemente möglich.
Selbstverständlich sind dann Befestigungselemente zur Anordnung
an der Wand erforderlich.
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Für
Versuchsaufbauten ist es besonders zweckmäßig,
wenn ein Modulelement als Referenzraum dient. Dieser Referenzraum
stellt dann für den Versuchsaufbau den Raum dar, der unter
realen Verhältnissen durch eine Anlage klimatisiert werden
soll. Dabei kann dieser Referenzraum mit unterschiedlichen Luftzu-
und Luftabführungen ausgestattet sein.
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An
den Referenzraum können dann nicht nur die Bauteile der
Klimaanlage angeordnet werden, sondern es können weitere
lufttechnische Bauteile dazu dienen, die verschiedensten Klimaverhältnisse, die
in der Realität möglicherweise eintreten können, zu
simulieren, die dann wieder die Klimaanlage durch ihren Betrieb
in der gewünschten Weise auszugleichen hat. Auf diese Weise
können die Lernenden und Lehrenden beispielsweise die Klimaveränderungen eines
Jahres simulieren, welche dann durch die Klimaanlage zu bewältigen
ist, oder es können Störeinflüsse simuliert
werden, die eine Klimaanlage ebenfalls beherrschen muß.
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Mit
dem Referenzraum können auch Sonderfälle simuliert
werden, welche bestimmte Luftzu- und -abführungen erfordern,
wie beispielsweise einem Gärkeller, bei dem das sich in
einer Bodenschicht absetzende CO2 abgeführt
werden muß, um nicht Menschen einer Erstickungsgefahr auszusetzen.
Andererseits kann beispielsweise ein Raum mit wärmeabgebenden
Geräten, wie einem Computerraum, simuliert werden, bei
dem kühle Luft von unten zuzuführen ist und die
Warmluft oben abgesaugt werden muß.
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Es
können Modulelemente als Lufttrockner mit Elementen für
den Feuchtigkeitsniederschlag und einer Wasserabführung
ausgestattet sein. Umgekehrt können auch Modulelemente
als Luftbefeuchter vorgesehen sein, wobei beispielsweise das Wasser der
Luft über eine Pumpe und eine Sprühdüse
zugeführt wird. Im letzteren Fall ist es zweckmäßig,
wenn durch Richtungsänderungen des Luftstroms die Wassertropfen
durch die Zentrifugalkraft ausgeschleudert werden, so daß nur
die Luftfeuchte verbleibt, jedoch keine Tröpfchenbildung.
Dazu ist es möglich, daß eine Luftstromführung
in der Form eines umgekehrten Ω vorgesehen ist, unterhalb
dessen die Wassertröpfchen aufgefangen und abgeführt
werden. Eine solche Luftstromführung kann dadurch erzielt
werden, daß eine nicht bis zum Boden reichende Zwischenwand
eingefügt ist. Werden dann an den „Füßen"
der umgekehrten Ω-Form Strömungsweiser angeordnet,
die gleichzeitig als Tropfenfangplatten dienen, so ist der Effekt
noch vergrößert, da dann auch in diesem Bereich
eine möglichst starke Umlenkung der Luft und damit eine
hohe Zentrifugalkraft entsteht. Im Bodenbereich eines solchen Luftbefeuchters
ist dann zweckmäßigerweise ein Wasserbad vorgesehen
und die Frontplatte oberhalb des Wasserbads in horizontaler Richtung
geteilt, so daß der obere Bereich abnehmbar ist, ohne daß das
Wasserbad geleert werden muß. Dabei kann die Teilung der Frontplatte
derart schräg verlaufen, daß die Schräge nach
innen abfällt und dadurch auch ohne Anordnung einer Dichtung
keine Wassertröpfchen austreten können.
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Selbstverständlich
müssen überall die entsprechenden Schutzmaßnahmen
vorgesehen sein, beispielsweise sollten bei mit Ventilatoren ausgestatteten
Modulelementen an den Ventilatoren Schutzgitter gegen unbeabsichtigtes
Berühren vorgesehen sein.
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Ein
solches Modulsystem kann sowohl Mittel für den Handbetrieb
einer Versuchsanlage als auch Mittel für eine elektrische
bzw. elektronische Steuerung aufweisen. Dabei kann auch eine handelsübliche
elektrische bzw. elektronische Steuerung eingesetzt werden. Letztlich
sollen dadurch die Lernenden in der Lage sein, den Lauf der Anlage
und die Auswirkungen äußerer Veränderungen
sowie von Änderungen der Betriebsparameter beobachten zu
können, und es zu lernen, durch entsprechende Abgleichmaßnahmen,
ein Optimum einzustellen.
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Es
können auch Modulelemente als Schalldämmraum mit
schalldämmenden Materialen versehen sein. Um auch die Wirkung
verschiedener Schalldämmungen vordemonstrieren zu können,
ist es dann zweckmäßig, daß verschiedene
schalldämmende Materialien mit verschiedenen räumlichen Formgebungen
durch Einschübe wechselbar eingebracht werden können.
Durch das Verbinden mehrerer Schalldämpfer können
deren Wirkung verstärkt werden.
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Ein
Modulelement läßt sich auch als Umluftkanal ausbilden,
wobei zwischen zwei Paaren gegenüberliegender Öffnungen
eine in verschiedene Schwenklagen bringbare Luftlenkklappe ausgebildet ist,
so daß in Abhängigkeit von der Schwenklage keine
oder unterschiedliche Mischungen zweier Luftströme einstellbar
sind. Auf diese Weise kann vordemonstriert werden, wie durch die
Vermischung von Luftströmen verschiedener Temperatur eine
mittlere Temperatur eingestellt werden kann. In entsprechender Weise
lassen sich dadurch natürlich auch andere lufttechnische
Bedingungen, wie zum Beispiel die Luftfeuchte, beeinflussen.
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Bei
Modulelementen, die als Heiz- oder Kühlelemente ausgebildet
sind, ist es zweckmäßig, wenn die Heiz- oder Kühlkörper
diagonal eingebaut sind. Durch den diagonalen Einbau ist die größtmögliche Durchtrittsfläche
für die Luft erzielt, so daß der größte Effekt
bei geringstem Luftwiderstand möglich ist.
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An
den Modulelementen können Mittel zur gegenseitigen exakten
Positionierung der Öffnungen vorgesehen sein. Dabei kann
es sich beispielsweise um konrrespondierende Zapfen und Bohrungen
handeln.
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Selbstverständlich
ist hier nur ein Teil möglicher Weiterbildungen und Variationen
aufgezählt. Da insbesondere Vollklimaanlagen über
sehr viele Bauteile verfügen, die sowohl die technischen
Luftzustände beeinflussen, als auch Messungen und Regelungen
vornehmen, können solche Elemente natürlich nicht
abschließend aufgezählt werden. Jedoch lassen
sich alle diese Elemente in oder an den erfindungsgemäßen
Modulelementen fest oder vorübergehend anordnen und auch
nach Belieben wechseln, so daß vielzählige lufttechniche
Anlagen mittels dieses Modulsystems nachgebaut und in all ihren
Variationen getestet werden könnte.
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Beispiele
des erfindungsgemäßen Modulelements sind in der
Zeichnung dargestellt. Es zeigen
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1 eine
Prinzipdarstellung eines Modulelements am Beispiel der kleinsten
möglichen Einheit,
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2a bis 2f Modulelemente,
die bis zur Größe eines dreifachen Maßes
x dargestellt sind,
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3 eine
Prinzipdarstellung für ein Zusammenfügen verschiedener
Modulelemente,
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3a ein
Beispiel für eine Verbindung zweier Modulelemente,
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4 ein
Modulelement mit aufgesetzten Deckeln,
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5 eine
Möglichkeit einer Verbindung von Öffnungen zweier
Modulelemente gemäß 4,
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6 ein
Modulelement mit versenkten Deckeln,
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7 eine
Möglichkeit einer Verbindung von Öffnungen zweier
Modulelemente gemäß 6,
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8 ein
Modulelement mit Umlenkklappe,
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9 ein
Modulelement mit einem mittels einer Einschubwand eingefügten
Funktionselement,
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10 eine
Frontplatte mit Bohrungen für Meßfühler,
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11 ein
als Luftbefeuchter ausgebautes Modulelement,
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11a eine Einzelheit von 11 und
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12 ein
als Umluftkanal ausgebautes Modulelement.
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1 zeigt
eine Prinzipdarstellung eines Modulelements 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' am
Beispiel des Modulelements 1, dies ist die kleinste mögliche Einheit
mit einer Höhe x und einer Breite x. Auch die Tiefe kann
x sein, sie kann jedoch auch davon abweichen. Dieses Modulelement 1 ist,
wie alle anderen Modulelemente 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' ein
Hohlkörper mit Wänden, welche hinten und vorne
geschlossen sind und die an den Seitenflächen 2, 2', 2'', 2''' (also inklusive
Boden- und Deckfläche) Öffnungen 3 aufweisen
können. Die Öffnungen 3 sind entweder
an allen Seitenflächen 2, 2', 2'', 2''' oder
an einem Teil derselben angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, Modulelemente 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' derart
zusammenzufügen, daß die Öffnungen 3 korrespondieren und
dadurch Luftkanäle gebaut werden können. Die für
die Luftkanäle nicht benötigten Öffnungen 3 sind mittels
Deckel 5 (4, 5 und 6)
verschließbar. Während die Rückwand der
Modulelemente eine einfache Platte ist, besteht die Frontplatte 4 aus
einem durchsichtigen Material und kann zum Öffnen der Modulelemente 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' abgenommen
werden. Dazu können Schrauben vorgesehen sein und eine
umlaufende Dichtung sorgt für die Dichtigkeit.
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In
den 2a bis 2f ist
das System aus verschiedenen Modulelementen 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' dargestellt,
welche auf beliebige Art zusammenfügbar sind.
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Desweiteren
stehen auf diese Weise verschieden große Hohlkörper
zur Verfügung, um beliebige Bauelemente einer Klimaanlage
unterbringen zu können.
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Dabei
zeigt die 2a das bereits in 1 gezeigte
kleinste Modulelement 1 mit den Abmessungen x × x.
Das nächst größere Modulelement 1' zeigt
die 2b. Dieses weist die Abmessungen x × 2x
auf. Entsprechend zeigen die 2c ein
Modulelement 1'' mit den Abmessungen 2x × 2x,
die 2d ein Modulelement 1''' mit den Abmessungen
x x 3x, die 2e ein Modulelement 1'''' mit
den Abmessungen 2x × 3x und schließlich die 2f ein
Modulelement 1''''' mit den Abmessungen 3x × 3x.
Dies dürften wohl die üblichsten Größen
von Modulelementen sein, wobei selbstverständlich auch
noch größere möglich sind.
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Die 3 zeigt
eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung eines möglichen
Zusammenfügens verschiedener Modulelemente 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1'''''.
An jeder Zusammenfügungsstelle können Öffnungen 3 korrespondieren,
um auf diese Weise Luftkanäle zu bilden, oder es ist auch
möglich, diese Öffnungen 3 mit Deckeln 5 zu
verschließen. Zusätzlich zu diesen Modulelementen 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' ist
noch dargestellt, daß ein Rohrverbindungselement 17 eingefügt
werden kann, wenn beabstandete Modulelemente 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' lufttechnisch miteinander
verbunden werden sollen. Ein derartiges Rohrverbindungselement 17 kann
natürlich beliebige Längen oder auch Abwinklungen
aufweisen, um für jeden Versuchaufbau die zweckmäßigste
Verbindung herzustellen.
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In
der in
3 dargestellten Weise lassen sich derartige Modulelemente
1,
1',
1'',
1''',
1'''',
1''''' am
besten dadurch aufbauen, daß sie an einer Wand angeordnet
werden. Eine derartige Wand mit Haltevorrichtung ist beispielsweise
aus der
DE 101 24
824 C1 bekannt. Selbstverständlich lassen sich
die Modulelemente
1,
1',
1'',
1''',
1'''',
1''''' auch
einfach aufeinanderstapeln.
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Die 3a zeigt
eine Möglichkeit einer Verbindung von Modulelementen 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''', wobei
nur die Ecken dargestellt sind. Das Verbindungselement 16 ist hier
ein elastischer Ring 16', welcher straff über
zwei Ringhalter 16'' gespannt ist. Durch einen zweiten
Ring 16' ist noch ein drittes Modulelement 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' beigefügt.
Entsprechend läßt sich natürlich auch
noch ein viertes Modulelement beigefügen. Solche Ringe 16' werden
für ein gutes Zusammenhalten aneinandergefügter
Modulelemente zweckmäßigerweise an jeweils allen
4 Ecken der Vorder- und Rückseite vorgesehen und die Elastizität
der Ringe sollte den erforderlichen Preßdruck für
einen stabilen Halt gewährleisten.
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4 zeigt
beispielhaft ein Modulelement 1 mit aufgesetzten Deckeln 5.
In dem Fall, in dem die Deckel 5 auf die Seitenwände 13 aufgesetzt
werden, muß das jeweilige Modulelement 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' und
die Dicke der Deckel 5 derart bemessen sein, daß die
Modulelemente 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' mit
Deckel 5 das Maß x bzw. ein ganzzahliges Vielfaches
des Maßes x ergeben. Sollen dann derartige Modulelemente 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' miteinander verbunden
werden, so ist für die Verbindung korrespondierender Öffnungen 3 eine Überbrückung
erforderlich.
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Eine
solche Möglichkeit einer Überbrückung von Öffnungen 3 zweier
Modulelemente zeigt 5. Bei den dargestellten Modulelementen
(am Beispiel von Modulelement 1) sind zwei Öffnungen 3 derart miteinander
verbunden, daß der Innenrand der Öffnungen 3 mit
Dichtungen 6 ausgestattet ist, in die ein Rohrstück 7 eingefügt
ist. Das Rohrstück 7 muß eine Länge
aufweisen, durch die die zusammengefügten Modulelemente
jeweils zum Maß x ergänzt werden. Der eindeutigen
Positionierung des Rohrstücks 7 kann ein Bund 8 dienen.
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6 zeigt
eine alternative Möglichkeit eines Modulelements (auch
hier beispielhaft am Modulelement 1) mit versenkten Deckeln 5.
Zu diesem Zweck besitzen die Öffnungen 3 Absätze,
in denen die Deckel 5 derart plan zu den Seitenwänden 13 versenkt
werden können, daß kein Überstand auftritt. Selbstverständlich
können auch hier noch Dichtungen vorgesehen sein.
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7 zeigt
die Möglichkeit einer Verbindung von Öffnungen 3 zweier
Modulelemente gem. 6. Auch bei derartigen Modulelementen 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' können
Rohrstücke 7 der korrespondierenden Verbindung
von Öffnungen 3 dienen, wobei auch hier Dichtungen 6 und
ein Bund 8, wie zu 5 beschrieben,
zweckmäßig sind. Der Unterschied besteht darin,
daß das Rohrstück 7 die Maße
x nicht verändert. Selbstverständlich könnte
natürlich eine solche Verbindung von zwei Öffnungen 3 auch
einfacher ausgeführt sein, indem sich eine Dichtung auf der
Außenseite der Seitenwände 13 rund um
die Öffnungen 3 befindet, und die Modulelemente 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' lediglich
aneinandergepreßt werden.
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8 zeigt
ein Modulelement 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' (beispielhaft
an einem Modulelement 1), das mit einem Funktionselement 9 ausgestattet
ist. Es handelt sich hier um eine Umlenkklappe 14. Dieses
Modulelement 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' dient
dazu, einen Luftstrom 10 in die eine oder die andere Richtung
zu lenken. Der Luftstrom 10 tritt durch die Öffnung 3 ein
und verläßt das Modulelement durch die gegenüberliegende Öffnung 3,
wenn die Umlenkklappe 14 die gezeichnete Position einnimmt.
Soll der Luftstrom 10 durch die andere Öffnung 3 aus
dem Modulelement austreten, so wird die Umlenkklappe 14 in
die gestrichelt gezeichnete Position 14' in Richtung des
Pfeils 14'' geschwenkt. Dadurch ist jetzt der Luftstrom
in die Richtung 10' umgelenkt, die ebenfalls gestrichelt
gezeichnet ist. Die nicht gebrauchte Öffnungen 3 am
Boden des Modulelements 1 ist mit einem Deckel 5 verschlossen.
Selbstverständlich kann eine solche Umlenkklappe 14 auch
anders angeordnet werden, beispielsweise zum wahlweisen Verschließen
zweier in einer Ebene nebeneinander angeordneter Öffnungen 3.
In einem größeren Modulelement 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' können
auch mehrere Umlenkklappen 14 angeordnet sein.
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9 zeigt
beispielhaft ein Modulelement 1, bei dem mittels einer
Einschubwand 11 ein Funktionselement 9 – dies
kann ein beliebiges Bauelement einer Klimaanlage sein – eingefügt
ist. Hier handelt es sich um einen Ventilator 36, welcher
auf der Einschubwand 11 angeordnet ist, und zwar derart,
daß durch eine Ansaugöffnung 37 des Ventilators 36 ein Luftstrom 10 durch
die linke Öffnung 3 des Modulelements ansaugt
und aus einer Öffnung 15 der Einschubwand 11 wieder
ausgeblasen wird, so daß der Luftstrom 10 das
Modulelement durch die linke Öffnung 3 wieder
verläßt.
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Derartige
Einschubwände 11 werden zweckmäßigerweise
mittels Führungen 12 in ein Modulelement 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' eingefügt,
so daß sie wahlweise angeordnet oder wieder entnommen werden
können. Auf diese Weise lassen sich beliebige Funktions-
oder Bauelemente 9 in jedem Modulelement 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' anordnen.
Bei größeren Modulelementen 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' können
natürlich auch die Einschubwände 11 entsprechend
größer ausgestaltet sein. Die Einschubwände 11 können auch
als reine Unterteilung dienen, damit ein größeres
Modulelement 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' in
mehrere Hohlräume unterteilt ist.
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Derartige
Einschubwände 11 sind eine besonders zweckmäßige
Ausgestaltung der Erfindung, da auf diese Weise die Variabilität
des Modulsystems nochmals wesentlich erhöht wird, einerseits
durch die Möglichkeit der vorgenannten Unterteilung, vor allem
jedoch dadurch, daß die Bauelemente einer Klimaanlage in
der Regel auswechselbar sind. Auf diese Weise sind für
einen Umbau oder eine Variation der Anlage nicht einmal Modulelemente
aus dem Verbund herauszunehmen und andere einzufügen.
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10 zeigt
eine Frontplatte 4 mit Bohrungen 18, welche der
Vornahme von Messungen dienen. Durch diese Bohrungen 18 können
Meßfühler 19 eingeführt werden,
um auf diese Weise Temperatur, Druck, Luftfeuchte oder sonst etwas
zu messen. Damit ein Meßfühler 19 dicht
in die Frontplatte 4 eingefügt ist, ist es zweckmäßig,
wenn ein Stopfen 20' mit Durchgangsloch vorgesehen ist,
der zwischen Meßfühler 19 und Bohrung 18 abdichtet.
Wird keine Messung vorgenommen, so wird die Bohrung 18,
wie links dargestellt, einfach mit einem Stopfen 20 verschlossen.
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11 zeigt
einen speziellen Ausbau eines Modulelements 1'' als Luftbefeuchter 21.
Zu diesem Zweck sind an den Seitenwänden 2''' und 2' links oben
und rechts oben die Öffnungen 3 offen, um den Luftstrom 10 ein-
und austreten zu lassen. Die anderen Öffnungen des Modulelements 1'' sind
verschlossen. Der Innenraum ist durch eine nicht bis zum Boden reichende
Zwischenwand 26 unterteilt, und zwar derart, daß der
Luftstrom 10 zwischen dem Ende der Zwischenwand 26 und
dem Wasserspiegel eines im unteren Bereich liegenden Wasserbades 28 hindurchgehen
kann. Zur Befeuchtung der Luft dient eine mit einer Saugleitung
ausgestattete Pumpe 23, die das Wasser über eine
Sprühdüse 24 in den Luftstrom 10 sprüht.
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Da
der Luftstrom 10 zwar befeuchtet werden soll, jedoch nach
Möglichkeit keine Wassertröpfchen enthalten sein
sollen, ist der Luftstrom 10 in der Form 25 eines
umgekehrten Ω geführt, so daß in den
Kurven des Luftstroms 10 eine Zentrifugalkraft entsteht, welche
Wassertröpfchen ausschleudert. Diese laufen dann nach unten
und sammeln sich wieder in dem Wasserbad 28. Dieser Effekt
wird dadurch noch etwas vergrößert, daß Strömungsweiser 27 in
der gezeichneten Weise angeordnet sind und dadurch dem Luftstrom 10 eine
noch ausgeprägtere Ω-Form aufprägen.
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Um
den richtigen Wasserstand zu halten ist eine Wasserzufuhr 22 mit
einem Wasserstandsregler 31 mit Schwimmer ausgestattet,
der immer dann für Wasserzulauf sorgt, wenn der Wasserstand
abfällt. Das Wasser kann durch einen Wasserablauf 30 abgelassen
werden.
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Um
auch bei diesem Luftbefeuchter 21 die Frontplatte 4 abnehmen
zu können, ist diese oberhalb des Wasserspiegels in horizontaler
Richtung geteilt, so daß nur der obere Bereich abgenommen
wird und der untere Bereich der Frontplatte 4 verbleibt, damit
das Wasserbad 28 nicht abgelassen werden muß.
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Die 11a zeigt eine Einzelheit von 11,
und zwar die Teilung 29 der Frontplatte 4. Diese
ist mit einer nach innen verlaufenden Schräge ausgestattet,
so daß es keiner Dichtung bedarf, um einen Austritt von
Wassertröpfchen zu verhindern. Die Schräge sorgt
immer dafür, daß durch den Schlitz kein Wasser
nach außen laufen kann.
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12 zeigt
ein als Umluftkanal 32 ausgestattetes Modulelement 1'.
Hier sind die beiden Öffnungen 3 am Boden und
an der Deckfläche offen und in der Mitte zwischen den jeweils
fluchtenden Öffnungen 3 ist eine Luftlenkklappe 33 angeordnet.
Dabei zeigt die ausgezogene Darstellung eine Stellung der Luftklappe 33,
welche die Luftströme 34 und 34' in maximaler
Weise mischt und die gestrichelt gezeichnete Darstellung 33' eine
völlige Trennung der beiden Luftströme 34 und 34'.
Die Luftströme 34, 34' sind entgegengesetzt
gerichtet und können beispielsweise unterschiedliche Temperaturen
aufweisen. Durch eine Position der Luftklappe 33, die waagerecht
oder schräg verläuft, kann eine mehr oder weniger
starke Vermischung der Luftströme eingestellt werden, da, wie
mit den Pfeilen 35 gezeigt ist, eine teilweise Umlenkung
der Luftströme 34 und 34' bewirkt werden kann.
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Dadurch
kann beispielsweise ein Luftstrom 34 der mit 30°C
in das Modulelement 1' eintritt, derart umgelenkt werden,
daß er sich mit dem anderen Luftstrom 34', der
mit einer Temperatur von 0°C eintritt, derart mischt, daß ein
Luftstrom 34' im unteren Bereich austritt, der die dazwischenliegende
Temperatur von 15°C hat. Umgekehrt wird ein Teil des Luftstroms 34',
der mit 0°C eintritt, so umgelenkt, daß auch der
oben austretende Luftstrom 34 eine mittlere Temperatur
von beispielsweise 15°C aufweist.
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Die
Figuren zeigen natürlich nur eine beispielhafte Darstellung,
wie Modulelemente 1, 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' ausgestaltet
werden können. Neben der einfach vorzunehmenden Funktionsänderung
eines Modulelements 1, 1', 1'', 1''', 1'''', 1''''' mittels
der dargestellten, auf Einschubwänden 11 angeordneten Bau-
oder Funktionselemente 9 können natürlich spezielle
Ausbauten, wie sie in den 8, 11 und 12 dargestellt
wurden, in beliebiger Weise vorgenommen werden. Diese Darstellungen
dienen lediglich dazu, Beispiele für die vielzähligen
Möglichkeiten zu beschreiben.
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- 1,
1', 1'', 1''', 1'''', 1'''''
- Modulelemente
- 2,
2', 2'', 2'''
- Seitenflächen
(einschließlich Deck- und Bodenflächen)
- 3
- Öffnungen
- 4
- Frontplatte
- 5
- Deckel
- 6
- Dichtung
- 7
- Rohrstück
- 8
- Bund
- 9
- Funktionselement
bzw. Bauelement
- 10,
10'
- Pfeil:
Luftströmung
- 11
- Einschubwand
- 12
- Führungen
- 13
- Seitenwände
- 14,
14'
- Umlenkklappe
- 14''
- Pfeil:
Stellbewegung der Umlenkklappe
- 15
- Öffnungen
der Einschubwände
- 16
- Verbindungselement
- 16'
- elastischer
Ring
- 16''
- Ringhalter
- 17
- Rohrverbindungselemente
- 18
- Bohrungen
- 19
- Meßfühler
- 20
- Stopfen
- 20'
- Stopfen
mit Durchgangslöchern
- 21
- Luftbefeuchter
- 22
- Wasserzufuhr
- 23
- Pumpe
- 24
- Sprühdüse
- 25
- Form
der Luftströmung
- 26
- Zwischenwand
(nicht bis zum Boden reichend)
- 27
- Strömungsweiser
- 28
- Wasserbad
- 29
- Teilung
der Frontplatte
- 30
- Wasserablauf
- 31
- Wasserstandsregler
- 32
- Umluftkanal
- 33,
33'
- Luftlenkklappe
- 34,
34'
- Pfeile:
Luftströme
- 35
- Pfeile:
umgelenkte Teile der Luftströme
- 36
- Ventilator
- 37
- Ansaugöffnung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10129632
C1 [0003]
- - EP 0055455 B1 [0004]
- - DE 10124824 C1 [0057]