DE102012019024B4

DE102012019024B4 - Geometrisch verformbare Leiteinrichtung für Fluidströme sowie Verfahren zur Lenkung von Fluidströmen

Info

Publication number: DE102012019024B4
Application number: DE102012019024.7A
Authority: DE
Inventors: Holger Böse; Jörn Hofhaus; Michael Nirschl; Johannes Ehrlich
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: DE102012019024A1

Abstract

Geometrisch verformbare Leiteinrichtung für Fluidströme, umfassenda) mindestens einen flächigen dielektrischen Elastomeraktor (1, 1') mit einer Oberseite (1a, 1'a) und einer Unterseite (1b, 1'b) und einer sich in z-Richtung erstreckenden Schichtdicke (1c, 1'c), dessen Länge durch Anlegen einer elektrischen Spannung zumindest in x-Richtung variiert werden kann, sowieb) mindestens ein Element (2, 2', 2") zur Ausübung einer temporären oder permanenten Stellkraft mit mindestens einer x- Komponente und/oder z-Komponente auf den mindestens einen dielektrischen Elastomeraktor (1, 1'), wobei bei Längenänderung des mindestens einen flächigen dielektrischen Elastomeraktors (1, 1') eine Krümmung der Leiteinrichtung zumindest um die y-Richtung erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine geometrisch verformbare Leiteinrichtung zur Steuerung und/oder Lenkung von Fluidströmen, die mindestens einen dielektrischen Elastomeraktor sowie mindestens ein Element zur Ausübung einer mechanischen Stellkraft auf den dielektrischen Elastomeraktor umfasst. Bei Anlegen einer elektrischen Spannung ändert der dielektrische Elastomeraktor seine Länge in mindestens einer Richtung, durch diese Verformung lassen sich die Fluidströme gezielt steuern.
Zur Fahrzeugklimatisierung ist es an verschiedenen Stellen im Fahrzeug notwendig, Luftströmungen in eine bestimmte Richtung zu leiten. Dies erfolgt in den überwiegenden Fällen mit starren Leiteinrichtungen (z.B. Leitlamellen in der Defrostdüse oder Luftleitrippen im Heiz-Klimagerät) oder in einigen wenigen Fällen über verstellbare Leiteinrichtungen (z.B. Frischluftgrills), wobei hierbei wiederum starre Leitelemente (Lamellen) drehbar gelagert sind und über eine komplexe Mechanik angesteuert werden.
Starre Leitelemente haben den Nachteil, dass diese nicht in jedem Betriebspunkt ein optimales Ergebnis liefern, sondern in der Regel einen Kompromiss über den gesamten Betriebsbereich der Klimatisierung darstellen. Eine steuerbare, sich ändernde Richtwirkung in Abhängigkeit des Betriebspunktes wäre für einige Anwendungen wünschenswert, ist aber im Allgemeinen aus Bauraum- und Kostengründen nicht umsetzbar.
Ein weiterer Nachteil starrer Leiteinrichtungen (insbesondere bei einem Einsatz als Frischluftgrill) ist, dass aus strömungsmechanischer Sicht die Umströmung der Leiteinrichtungen nur für die sog. Neutralstellung der Leiteinrichtung optimal ist. Die optimale Umströmung einer Leiteinrichtung ergibt sich dann, wenn die Richtung der An- bzw. der Abströmung jeweils tangential zur sog. Profilsehne der Leiteinrichtung erfolgt (siehe 1a und 1b). Bewegt man nun eine starre Leiteinrichtung aus der Neutralstellung heraus, um den Winkel der Abströmrichtung zu verändern, so entsteht ein Winkel zwischen der Profilsehne und der Anströmrichtung (Anstellwinkel, 1c).
Je größer dieser Winkel wird, desto schlechter wird zum einen die gewünschte Richtwirkung der Leiteinrichtung, d.h. die Abströmungsrichtung wird nicht in dem gewünschten Maße erreicht. Zum anderen entsteht ab einem gewissen Anstellwinkel auf der der Zuströmung abgewandten Seite der Leiteinrichtung ein Ablösegebiet mit entsprechenden Nachteilen bezüglich der Strömungsgeschwindigkeiten und der Akustik (1c).
Um die Richtwirkung starrer Leiteinrichtung zu gewährleisten, muss darüber hinaus die Anzahl bzw. die Länge der Leiteinrichtungen so gewählt werden, dass ab einem bestimmten Verstellwinkel die mangelnde Richtwirkung der Einzellamellen aufgrund der Strömungsablösungen durch eine entsprechende Überdeckung der Leiteinrichtung kompensiert wird. Daraus ergeben sich entsprechende Restriktionen für die optische Gestaltung solcher Leiteinrichtungen mit geringem Potential für eine Design-Differenzierung gegenüber dem Wettbewerb.
Die DE 11 2004 002 393 T5 betrifft eine Luftablenkeinrichtung für ein Fahrzeugt umfassend:

einen Körperabschnitt mit mindestens einer Oberfläche; und
ein aktives Material, das mit der mindestens einen Oberfläche des Körperabschnitts in der Wirkverbindung steht, wobei das aktive Material dazu dient, mindestens eine Eigenschaft in Ansprechen auf ein Aktivierungssignal zu verändern, wobei sich eine Luftströmung über die Luftablenkeinrichtung hinweg mit der Veränderung in der mindestens einen Eigenschaft des aktiven Materials verändert.

Die DE 10 2006 006 375 A1 betrifft eine Fluidleiteinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Luftauslassgrill, mit mindestens einem lamellenartigen Luftleitelement, das dazu vorgesehen ist, die aus der Fluidleiteinrichtung ausströmende Luft in eine gewünschte Richtung zu lenken. Das mindestens eine Luftelement ist flexibel gestaltet. Es kann mittels einer Verstelleinrichtung in seiner Profilform verstellt werden.
Aus der DE 103 03 114 B3 ist ein Ausströmer für ein Fahrzeug mit einem

- Stellelement (102; 302, 303; 602; 612; 704) für eine Luftausströmung (112), wobei das Stellelement einen temperaturinduzierbaren Formänderungseffekt aufweist und zur Aufwölbung einer Fahrzeuginnerverkleidung (100; 300; 600; 700; 800) ausgebildet ist, und
- Mitteln zur Anregung des Formänderungseffekts bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, die oben beschriebenen Nachteile, die bei starren Leiteinrichtungen auftreten, zu eliminieren.
Diese Aufgabe wird bezüglich einer geometrisch verformbaren Leiteinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, bezüglich einer Vorrichtung, die zusätzlich zur Leiteinrichtung einen Strömungskanal umfasst, in dem die Leiteinrichtung angeordnet ist, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12, bezüglich eines Automobilfahrzeugs, Gebäudes oder Flugzeugs etc., das eine voranstehend beschriebene Vorrichtung umfasst, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 sowie bezüglich eines Verfahren zur Lenkung von Fluidströmen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst. Die jeweiligen abhängigen Patentansprüche stellen dabei vorteilhafte Weiterbildungen dar.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit eine geometrisch verformbare Leiteinrichtung für Fluidströme bereitgestellt, umfassend

a) mindestens einen flächigen dielektrischen Elastomeraktor mit einer Oberseite und einer Unterseite und einer sich in z-Richtung erstreckenden Schichtdicke, dessen Länge durch Anlegen einer elektrischen Spannung zumindest in x-Richtung variiert werden kann, sowie
b) mindestens ein Element zur Ausübung einer temporären oder permanenten Stellkraft mit mindestens einer x- Komponente und/oder z-Komponente auf den mindestens einen dielektrischen Elastomeraktor.

Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt bei Längenänderung des mindestens einen flächigen dielektrischen Elastomeraktors eine Krümmung der Leiteinrichtung zumindest um die y-Richtung, d.h. die Ausdehnung des mindestens einen dielektrischen Elastomeraktors bewirkt eine räumliche Veränderung (d.h. Krümmung) der Leiteinrichtung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kombination der Längenänderung des mindestens einen dielektrischen Elastomeraktors durch Anlegen einer elektrischen Spannung (bzw. Trennen von einer elektrischen Spannung) in Kombination mit einer auf den Elastomeraktor wirkenden Stellkraft ausgenutzt, um eine geometrische Änderung des Elastomeraktors und somit der Leiteinrichtung herbeizuführen. Durch die geometrische Änderung kann eine an der Leiteinrichtung vorbeifließende Fluidströmung beeinflusst werden, beispielsweise in ihrer Richtung abgelenkt oder in ihrer Quantität verändert werden.
Basis der Erfindung ist die Realisierung geometrisch veränderlicher Leiteinrichtungen unter Verwendung dielektrischer Elastomeraktoren, insbesondere in der Fahrzeugklimatisierung. Darüber hinaus bestehen vielfältige weitere Nutzungsmöglichkeiten in anderen Transportmitteln, wie Bussen, LKWs, Bahnen, Flugzeugen, Schiffen sowie auch in Gebäuden.
Dielektrische Elastomeraktoren sind im einfachsten Fall zwischen zwei flächigen Elektroden eingebettete elastische Kunststoffe mit der Eigenschaft, dass sich - abhängig von einer an den Elektroden angelegten elektrischen Spannung - das Verhältnis Dicke zu Längen des Werkstoffes ändert (siehe 2 bis 4). Hierbei kommt es zu einer Verringerung der Dicke des und zu einer Vergrößerung der Länge und damit der Fläche. Dieser Vorgang ist reversibel, so dass bei Abschalten der elektrischen Spannung der dielektrische Elastomeraktor seine ursprünglichen Ausmaße wieder annimmt. Von dieser Eigenschaft wird erfindungsgemäß Gebrauch gemacht, um die Geometrie von Leitelementen veränderlich zu gestalten.
Die erfindungsgemäße Leitvorrichtung ermöglicht insbesondere die folgenden Anwendungsmöglichkeiten und bietet folgende Vorteile:

1.Verwendung als Leitelement in Heiz-Klimaanlagen zur Optimierung der Temperatur und/oder Luftverteilung in Abhängigkeit des Betriebspunktes der Anlage. Heutzutage sind starre Leitelemente in Klimaanlagen immer ein Kompromiss über den gesamten Betriebsbereich. Mit Hilfe der beschriebenen Elemente könnten mit überschaubarem und kostengünstigem Mehraufwand gezielt Warmluft- oder Kaltluftströmungen in entsprechende Auslassbereiche (z.B. Heizkanäle) der Heiz-Klimaanlage gerichtet werden, mit entsprechendem Vorteil für den Klimakomfort. Generell ist dadurch auch ein Potential gegeben, die Mischräume und damit die Baugröße von Klimaanlagen zu reduzieren.
2. Entfall des Schichtungskanals in luftseitig geregelten Klimageräten mit Schichtungsfunktion (einstellbare Temperaturdifferenz zwischen Fußraum- und Belüftungsausblastemperatur). Heutzutage wird eine einstell- oder regelbare Schichtung in luftseitigen Heiz-Klimaanlagen über einen sog. Schichtungskanal (Kaltluftbypass) mit entsprechenden Klappen und Verstellmotoren realisiert. Dieser könnte entfallen, wenn man die beschriebenen Leitelemente im Heiz-Klimagerät so einsetzt, dass die Kalt- und Warmluftpfade und Strömungsverhältnisse im Temperaturmischraum so verändert werden können, dass sich die gewünschte Temperaturschichtung an den Auslässen einstellt.
3. Verwendung als Leitelemente zur horizontalen und/oder vertikalen Ablenkung des Luftstromes aus den Frischluftgrills. Vorteil gegenüber den konventionellen, starren Leitlamellen ist, dass die gewünschte Umlenkung der Strömung durch die veränderliche Profilsehne mit deutlich geringeren Strömungsablösungen, Verwirbelungen, etc., erfolgen kann, so dass die Akustik, Richtbarkeit der Ausströmorgane verbessert wird und die Anzahl der Leitlamellen i.A. verringert werden kann. Im Gegensatz zu heutigen Lamellengrills ist eine Drehachse für das Leitelement nicht unbedingt erforderlich. Daraus ergibt sich prinzipiell die Möglichkeit, Leitelemente in gekrümmter Form aufzubauen mit entsprechender Designfreiheit für das Ausströmelement. Durch die elektrische Ansteuerung ist es prinzipiell möglich, die Verstellung in die Klimaregelungssoftware zu integrieren, entweder als Information, in welcher Richtung der Kunde die Grills im Moment gestellt hat (z.B. indirekt, d.h. zugempfindlich) oder als Zusatzfeature, wie z.B. eine automatische und permanente Änderung der Ausströmrichtung, wie sie z.B. bei Tischventilatoren gängig ist.
4. Verwendung als Leitelemente in Ausströmorganen, die bisher nur starre, nicht veränderliche Leitelemente haben. Dies sind z.B. der Defrostauslass oder der Fußraumauslass. Die Technologie hat das Potential, bei überschaubarem Aufwand und Kosten, zusätzlichen Komfortgewinn durch eine Änderung der Ausströmrichtung abhängig vom Betriebspunkt der Klimaanlage zu realisieren, z.B. direktes Anblasen der Füße im Aufheizbetrieb und Ablenkung des Heizstrahls in Richtung Stirnwand im aufgeheizten Zustand zur Vermeidung der Überhitzung der Füße, oder Verwendung des Defrostauslasses im Sommerbetrieb als indirekte Belüftung.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das mindestens eine Element eine sich flächig in x- und y-Richtung erstreckende Schicht mit einer Oberseite und einer Unterseite und einer sich in z-Richtung erstreckenden Schichtdicke eines biegeelastischen Materials ist, dessen Oberseite zumindest bereichsweise, punktuell oder vollflächig kraft- und/oder formschlüssig mit der Unterseite eines dielektrischen Elastomeraktors verbunden ist.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird durch ein biegeelastisches Material eine Stellkraft auf den Elastomeraktor übertragen. Voraussetzung dafür ist, dass das biegeelastische Material zumindest bereichsweise, beispielsweise an Punkten, bevorzugt jedoch vollflächig mit einer Seite eines Elastomeraktors verbunden ist. Ein derartiger Verbund kann beispielsweise durch Auflaminieren eines Elastomeraktors auf ein entsprechendes biegeelastisches Material erfolgen. Das biegeelastische Material kann dabei beispielsweise eine Folie, ein Blech etc. sein. Durch die Längenänderung, die der dieelektrische Elastomeraktor bei Anlegen einer elektrischen Spannung erfährt, wobei jedoch das biegeelastische Material seine Länge weitestgehend beibehält, erfährt die Leiteinrichtung einen gewissen Verzug, so dass es zu einer Verkrümmung, beispielsweise um eine in der y-Richtung liegende Achse der Leiteinrichtung kommen kann.
Das Funktionsprinzip einer derartigen geometrisch verformbaren Leiteinrichtung entspricht somit dem einer Bimetallfeder: Bei Anlegen einer elektrischen Spannung an die mindestens eine erste Schicht erfolgt eine Änderung der Länge dieser Schicht in mindestens einer Dimension, beispielsweise in x-Richtung; hiervon bleibt jedoch das Element zur Ausübung einer Stellkraft auf die erste Schicht im Wesentlichen oder vollständig unberührt, d.h. es behält seine Dimension bei. Dadurch, dass das Element auf mindestens zwei Punkte, die an verschiedenen Orten der ersten Schicht liegen, eine mechanische Stellkraft ausüben kann, führt dies zu einer Verformung der gesamten Leiteinrichtung, beispielsweise zu einer Krümmung der Leiteinrichtung um die y-Richtung.
Das biegeelastische Material des Elements ist weiterhin vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallen, insbesondere Stahllegierungen; Gummi und/oder Elastomeren.
Eine Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht vor, dass die Leiteinrichtung mindestens einen zweiten sich flächig in x- und y-Richtung erstreckenden dielektrischen Elastomeraktor mit einer Oberseite und einer Unterseite und einer sich in z-Richtung erstreckenden Schichtdicke umfasst, dessen Länge durch Anlegen einer elektrischen Spannung zumindest in x-Richtung variiert werden kann, wobei die Oberseite zumindest bereichsweise, punktuell oder vollflächig kraft- und/oder formschlüssig mit der Unterseite der Schicht des biegeelastischen Materials verbunden ist. Durch den zweiten Elastomeraktor wird somit gewährleistet, dass eine Verkrümmung in beide Richtungen und/oder eine erhöhte Verformung bzw. Verkrümmung der Leiteinrichtung bei wechselseitig an die beiden Aktoren angelegter Spannung erzielt werden kann.
Eine andere Möglichkeit der Steuerung von Luftströmungen mit dielektrischen Elastomeren besteht in Vorrichtungen mit dielektrischen Elastomerfolien, die durch mechanische Federn vorgespannt sind. Durch das Zusammenspiel der Flächenausdehnung der Elastomerfolie beim Anlegen der elektrischen Spannung und der ausgeübten Federkraft können ausgeprägte Verformungen relativ großer Folienflächen erzeugt werden. Damit lassen sich Luftströmungen auf einfache Weise blockieren, reduzieren oder umlenken und damit gegebenenfalls sehr variable Strömungsverläufe erzeugen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das Element zur Ausübung der Stellkraft eine Biegefeder ist, die an mindestens einer Stelle eine von der Länge in x-Richtung des mindestens einen dielektrischen Elastomeraktors abhängige mechanische Stellkraft mit einer Komponente in z-Richtung auf den dielektrischen Elastomeraktor ausübt. Diese Ausführungsform kann beispielsweise vorsehen, dass durch die Biegefeder eine permanente Stellkraft, beispielsweise ein Druck in z-Richtung, auf den dielektrischen Elastomeraktor ausgeübt wird. Durch Anlegen einer Spannung erfolgt somit eine Längenänderung des Elastomeraktors, bevorzugt in x-Richtung, wodurch der dielektrische Elastomeraktor dem von der Biegefeder ausgehenden Druck nachgibt. Für den Fall, dass die Biegefeder beispielsweise in der Mitte der Länge des dielektrischen Elastomeraktors einen Druck auf diesen ausübt, kommt es somit zu einer Ausstülpung bzw. Ausbeulung bei Längenänderung des dielektrischen Elastomeraktors in z-Richtung. Umgekehrt führt ein Abschalten der Spannung zu einer Verkürzung des dielektrischen Elastomeraktors gemäß den zuvor beschriebenen Prinzipien, so dass die Ausbuchtung in z-Richtung rückgängig gemacht werden kann.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das Element mit mindestens zwei Punkten der Unterseite eines dielektrischen Elastomeraktors kraftschlüssig verbunden ist und eine von der Länge in x-Richtung des mindestens einen dielektrischen Elastomeraktors abhängige mechanische Stellkraft mit einer Komponente in x-Richtung zwischen den mindestens zwei Punkten auf der Unterseite des dielektrischen Elastomeraktors ausübt. Gemäß dieser Ausführungsform kann das Element beispielsweise ein Fixierelement sein, das zwei in x-Richtung entfernt liegende Punkte einer Oberflächenseite, beispielsweise der Unterseite eines dielektrischen Elastomeraktors miteinander verbindet und mechanisch fixiert. Für den Fall, dass der dielektrische Elastomeraktor nunmehr seine Länge in x-Richtung ändert (durch Anlegen einer entsprechenden Spannung), werden die Punkte, die durch das Element fixiert sind, nicht in x-Richtung ausgelenkt. Die Längenänderung des dielektrischen Elastomeraktors muss somit in z-Richtung erfolgen, so dass es zu einer Ausbeulung bzw. Ausstülpung des dielektrischen Elastomeraktors in z-Richtung kommt. Alternativ kann bei dieser Ausführungsform das Element auch durch eine mechanische Feder oder vergleichbare mechanische Fixiervorrichtungen ausgebildet sein.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Leiteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das Element durch eine Aussparung gebildet ist, in die das Fluid einströmen kann und dadurch eine mechanische Stellkraft mit einer Komponente in z-Richtung auf den dielektrischen Elastomeraktors ausübt. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform kann der dielektrische Elastomeraktor von einem Fluid hinterströmt werden, indem das Fluid beispielsweise über eine entsprechende Fluidführung hinter den dielektrischen Elastomeraktor in eine abgetrennte Sackgasse geführt wird. Durch den permanenten Fluidstrom wird dadurch von der Rückseite ein Druck in z-Richtung auf den dielektrischen Elastomeraktor ausgeübt, dem bei Längenänderung des dielektrischen Elastomeraktors nachgegeben wird. Insofern erfolgt auch hier eine Ausstülpung in z-Richtung bei Anlegen einer elektrischen Spannung an den dielektrischen Elastomeraktor, bzw. bei Abschalten der elektrischen Spannung eine Rückkehr zum nicht ausgestülpten Zustand.
Die folgenden bevorzugten Ausführungsformen treffen für alle der zuvor beschriebenen Varianten zu.
Bevorzugt ist der mindestens eine dielektrische Elastomeraktor als Stapelaktor ausgeführt.
Zudem weist der mindestens eine dielektrische Elastomeraktor mindestens zwei Elektroden auf (bei Ausführungen als Stapelaktor, mehr als zwei Elektroden).
Bevorzugte Materialien, die für die zuvor beschriebenen Elektroden in Frage kommen, sind dabei ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallen, Graphit, Graphen, Ruß, Kohlenstoffnanoröhrchen; vorzugsweise als Beschichtung, Gel, Elastomer oder in Partikelform.
Der mindestens eine dielektrische Elastomeraktor verfügt vorteilhafterweise über elektrische Anschlüsse, über die der mindestens eine dielektrische Elastomeraktor mit mindestens einer Spannungsquelle zu einem Stromkreis verbunden ist. Die Spannungsquelle ist dabei bevorzugt ein regelbare oder steuerbare Spannungsquelle.
Bevorzugt ist die Spannungsquelle eine regelbare Spannungsquelle und/oder der jeweilige Stromkreis weist mindestens ein Schaltelement auf.
Die grundlegenden Eigenschaften dielektrischer Elastomeraktoren, wie Dehnungen und übertragene Kräfte, können durch die Materialauswahl eingestellt werden. Als Elastomermaterialien werden bevorzugt Silikone, Acrylelastomere oder Polyurethane eingesetzt. Innerhalb einer Werkstoffklasse besteht darüber hinaus eine wesentliche Steuergröße in der Dichte der chemischen Vernetzungsstellen des Elastomers, welche die Härte des Elastomermaterials bestimmt. Als Elektrodenmaterialien werden bevorzugt elektrisch leitfähige Partikel aus Graphiten, Rußen, Carbon Nanotubes oder Metallen eingesetzt.
Bevorzugte jeweilige Schichtdicken der dielektrischen Elastomeraktoren bzw. des Elementes des biegeelastischen Materials liegen dabei jeweils unabhängig voneinander zwischen 0,1 und 1000 µm, bevorzugt zwischen 10 und 500 µm, besonders bevorzugt zwischen 20 und 200 µm.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Leiteinrichtung sieht vor, dass

a) das mindestens eine Element eine erhöhte Steifheit oder Steifigkeit bezüglich seiner Krümmbarkeit um die x-Richtung, verglichen mit der Krümmbarkeit um die y-Richtung aufweist,
b) der mindestens eine dielektrische Elastomeraktor so beschaffen und/oder strukturiert ist, dass bei Anlegen einer elektrischen Spannung die Längenänderung in x-Richtung größer ausfällt als in y-Richtung, und/oder
c) in den mindestens einen dielektrischen Elastomeraktor und/oder in das Element und/oder zwischen dem mindestens einen dielektrischen Elastomeraktor und dem Element mindestens ein Mittel implementiert ist, das die Krümmbarkeit der Leiteinrichtung um die y-Richtung herabsetzt oder unterbindet.

Gemäß der zuvor genannten ersten Variante ist somit das biegeelastische Element starr oder weitgehend starr bezüglich der Krümmung um die x-Achse. Die zweite genannte Variante sieht vor, dass der jeweilige dielektrische Elastomeraktor eine Längenausdehnung ausschließlich oder im Wesentlichen in x-Richtung erfährt, sofern eine Spannung angelegt wird. Eine mögliche Umsetzung dieser beiden Varianten ist beispielsweise, dass die Materialien des Elements in y-Richtung nicht flächig, sondern z.B. unterbrochen als Streifen ausgeführt werden, so dass die Flexibilität um die x-Achse herabgesetzt ist, verglichen mit der Flexibilität um die y-Achse.
Die letzte der zuvor genannten Varianten, wonach zwischen die Elastomeraktoren bzw. die jeweiligen Elemente, an die diese Schichten angrenzen, mindestens ein Mittel eingebracht ist, das die Krümmbarkeit der Leiteinrichtung um die y-Richtung reduziert, kann derart gestaltet sein, dass beispielsweise Stabilisatoren, insbesondere Profile, Stäbe, Achsen, o.ä., zwischen die jeweiligen Materialien der jeweiligen Elastomeraktoren und dem Element zur Ausübung einer Stellkraft eingebracht werden, wobei diese stabilisierenden Elemente in y-Richtung ausgeführt sind, so dass eine Krümmung der Leiteinrichtung um die x-Achse herabgesetzt oder verhindert wird.
Einzelne Elastomeraktoren (Folienaktoren) können ebenso als Mehrschichtfolien ausgelegt werden. Hierzu werden Elastomerschichten und Elektrodenschichten alternierend (zu sogenannten Stapelaktoren) angeordnet. Damit lassen sich höhere Aktorkräfte erzeugen, da sich die Wirkung der einzelnen Elastomerfolien gegenseitig verstärkt. Gleichzeitig wird dadurch die elektrische Spannung im Vergleich zu einer einzigen dicken Folie begrenzt, da die gleiche elektrische Feldstärke bei einer geringeren Spannung erreicht wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenso auf eine Vorrichtung, umfassend einen Strömungskanal für das Fluid sowie mindestens eine im Strömungskanal angeordnete zuvor beschriebene Leiteinrichtung; insbesondere in Form eines Klimageräts, einer Heizvorrichtung, oder Ausströmorganen von Belüftungseinrichtungen.
Bevorzugt ist die Leiteinrichtung am Auslass des Strömungskanals zur Ablenkung der austretenden Strömung oder im Strömungskanal zur Regulierung der durchtretenden Menge der Strömung angeordnet.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verkehrs- oder Transportmittel, insbesondere einFahrzeug, Automobil, LKW, Bus, Bahn, Schiff oder Flugzeug; Gebäude, das eine zuvor beschriebene Vorrichtung umfasst, beispielsweise als Ausströmöffnung für einen Lufteinlass in das Innere des Fahrzeugraumes des Automobils.
Weiter wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Lenkung von Fluidströmen mit einer geometrisch verformbaren Leiteinrichtung wie zuvor beschrieben bzw. mit einer voranstehend genannten Vorrichtung angegeben, bei dem die Leiteinrichtung in x-Richtung mit einem Fluid angeströmt wird, wobei die Leiteinrichtung im Fluidstrom angeordnet ist und zur Änderung der Strömungsrichtung und/oder der Quantität des Fluidstroms die Länge des mindestens einen dielektrischen Elastomeraktors zumindest in x-Richtung durch Anlegen bzw. Trennen von einer elektrischen Spannung verändert wird, wobei durch das mindestens eine Element eine zumindest in x-Richtung und/oder y-Richtung wirkende Stellkraft erzeugt wird, die vom Grad der Längenänderung abhängig ist, so dass eine Verformung, insbesondere eine Krümmung der Leiteinrichtung um die y-Richtung, erzielt wird.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsformen näher beschrieben, ohne die Erfindung jedoch auf die speziellen Ausführungen zu beschränken.
Dabei zeigt

1 verschiedene Prinzipien der Lenkung von Fluidströmen, insbesondere von Luftströmen mit starrer Leiteinrichtung nach dem Stand der Technik,
2 und 3 das Grundprinzip der Funktionsweise dielektrischer Elastomeraktoren nach dem Stand der Technik,
4 dielektrische Elastomeraktoren in Stapelbauweise nach dem Stand der Technik,
5 eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung,
6 eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung,
7 eine dritte Variante einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung.
8 eine vierte Variante einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung.

In 1a ist eine starre Leiteinrichtung in Neutralstellung dargestellt, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Leiteinrichtung wird dabei von der rechten Seite mit einem Fluidstrom, beispielsweise einem Luftstrom, angeströmt, die Abströmung erfolgt nach links verlaufend.
1b zeigt ein Idealmodell einer gekrümmten Leiteinrichtung, wie dies mit der erfindungsgemäßen Leiteinrichtung erzielt werden kann. Die Leiteinrichtung, wie in 1a dargestellt, wird dabei nicht um eine Achse gekippt (vgl. 1c), so dass sich auf der der Strömung abgewandten Seite der Leiteinrichtung Wirbel oder Ablösungen bilden, sondern es erfolgt eine Krümmung bzw. geometrische Verformung der Leiteinrichtung selbst, so dass eine ideale Führung des Fluidstromes, beispielsweise eines Luftstromes, erfolgen kann.
2 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines dielektrischen Elastomeraktors 1 als Folienaktor. Der Elastomeraktor 1 stellt dabei einen Schichtverbund aus einer hoch dehnbaren Elastomerfolie dar, auf die auf der Oberseite 1a sowie der Unterseite 1b eine hoch dehnbare Elektrodenschicht aufgebracht ist. Der Elastomeraktor 1 verfügt dabei über elektrische Anschlüsse 3 und 4, die mit dem jeweiligen, auf der Ober- 1a und der Unterseite 1b aufgebrachten Elektroden in Verbindung stehen. Über ein elektrisches Schaltelement 6 kann ein Stromkreis geschlossen werden, wobei eine Gleichstromquelle 5 im Stromkreis vorhanden ist. Die Ausführung in 2a) zeigt den dielektrischen Elastomeraktor 1 im spannungslosen Zustand, in 2b) ist der Zustand nach Schließen des Stromkreises dargestellt. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung ziehen sich die beiden Elektrodenschichten elektrostatisch an. Damit wird die Elastomerfolie in der Dicke 1c (z-Richtung) komprimiert und dehnt sich in der Fläche (x/y-Ebene) aus. Beide Formänderungen können aktorisch genutzt werden.
3 zeigt das Grundprinzip der Funktionsweise dielektrischer Elastomeraktoren bei Anlegen einer elektrischen Spannung an die Ober- und Unterseite einer Schicht eines dielektrischen Elastomers im Schnittbild: Hierbei erfolgt eine dahingehende Verformung, dass eine Änderung der Dimension zumindest in x-Richtung erfolgt. Dabei erfolgt eine Abnahme der Schichtdicke der Schicht des dielektrischen Polymers (d<D); allerdings dehnt sich die Schicht in ihrer Länge (in x-Richtung) aus (L>I).
4 zeigt eine weitere Variante eines dielektrischen Elastomeraktors, der einen Stapelaktor darstellt. In 4 ist wie in 3 ein Schnitt in der x/z-Ebene eines derartigen Stapelaktors dargestellt. Die schwarzen Bereiche stellen dabei Elektrodenmaterialien E dar, währende die grauen Bereiche dielektrische Elastomermaterialien D darstellen. Das Funktionsprinzip eines derartigen Stapelaktors ist analog zu den in den 2 und 3 gemachten Ausführungen. Durch die alternierende Polung der Elektrodenschichten erfolgt auch hier beim Anlegen einer Spannung eine elektrostatische Anziehung der jeweiligen Elektrodenschichten, so dass es zu einer Komprimierung in z-Richtung und einer Ausdehnung in x-Richtung (sowie ggf. in y-Richtung) eines derartigen dielektrischen Stapelaktors kommt. Wie in 2, zeigt auch 4a) den stromlosen Zustand eines derartigen Stapelaktors, während in 4b) die Ausführungsform bei Anlegen der Spannung dargestellt ist. Derartige Stapelaktoren, die durch einen Mehrschichtaufbau aus alternierenden Elastomer- und Elektrodenschichten realisiert sind, sind nicht so biegeschlaff, wie die in den 2 und 3 dargestellten Folienaktoren. Durch diese höhere Starrheit können höhere Biegekräfte erzeugt werden als mit einzelnen Folienaktoren.
Beide Aktorentypen, sowohl der Folienaktor aus den 2 und 3, sowie der Stapelaktor gemäß 4 können erfindungsgemäß verwendet werden.
5 zeigt eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung, wobei in 5a die Leiteinrichtung in Neutralstellung und in 5b die Leiteinrichtung in aktiver Stellung dargestellt ist.
Die Leiteinrichtung umfasst dabei einen ersten dielektrischen Elastomeraktor 1, der eine Oberseite 1a und eine Unterseite 1b sowie eine Schichtdicke 1c aufweist. Die Oberseite 1a und die Unterseite 1b des Elastomeraktors 1 weisen dabei Elektroden auf, die über Anschlüsse 3 und 4 mit einer Spannungsquelle 5 verbunden sind. Der durch die Anschlüsse 3, 4 und die Spannungsquelle 5 gebildete Stromkreis weist zudem ein Element 6, beispielsweise einen Schalter, auf, um den Stromkreis zu schließen. Bei Schluss des Stromkreises erfährt der dielektrische Elastomeraktor 1 zumindest eine Längenänderung in x- und/oder y-Richtung. Gleichzeitig nimmt die Schichtdicke 1c in z-Richtung ab. Hiervon unbeeinflusst bleibt allerdings die Dimensionierung des biegeelastischen Materials 2 (bspw. In x- und/oder y-Richtung), das ebenso eine Oberseite 2a und eine Unterseite 2b sowie eine Schichtdicke 2c aufweist, wobei die Oberseite 2a des biegeelastischen Materials 2 vollflächig mit der Unterseite 1b des Elastomeraktores 1 form- und kraftschlüssig verbunden ist. Durch die Formstabilität der Schicht aus dem biegeelastischen Material 2 erfolgt somit bei Stromschluss und Anlegen einer elektrischen Spannung an die Oberseite 1a und die Unterseite 1b des Elastomeraktors 1 aus dem dielektrischen Polymer eine Verkrümmung des Leitelementes um die y-Richtung, wie dies in 3b dargestellt ist.
Die geometrisch veränderlichen Leiteinrichtungen sind z.B. aus zwei Materialien gefertigt, wobei neben dem dielektrischen Elastomer das zweite Material biegeelastische Eigenschaften (z.B. dünner Federstahl, Gummi oder andere Elastomere) haben muss. Eine denkbare Ausführungsform ist z.B. zweischichtig (analog zu einem Bimetallstreifen, ), eine dreischichtige Ausführung ist in skizziert.
6 zeigt eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Leiteinrichtung, die im Wesentlichen identisch zur in 3 dargestellten Leiteinrichtung aufgebaut ist. Allerdings weist die Variante gemäß 6 einen zweiten dielektrischen Elastomeraktor 1' auf, der mit der Unterseite 2b der Schicht aus dem biegeelastischen Material 2 vollflächig form- und kraftschlüssig in Verbindung steht. Dieser weitere Elastomeraktor 1' weist ebenso eine Schichtdicke 1'c auf und verfügt über elektrische Anschlüsse 3' und 4, mit denen der Elastomeraktor 1' elektrisch kontaktierbar ist. Durch das Vorhandensein von zwei Elastomeraktoren 1 und 1'kann somit eine alternierende Schaltung des Leitelementes erfolgen, d.h. eine Krümmung in beiden Richtungen um die y-Richtung, wie dies in den 3b und 3c dargestellt ist.
Stromlos befinden sich die Leiteinrichtungen in einer Neutralstellung (5a und 6a). Legt man nun an den bzw. die dielektrischen Elastomeraktor(en) eine Spannung an, so wird sich dieser bzw. diese in Richtung der Profilsehne (x-Richtung) ausdehnen. Analog zur Wirkungsweise des Bimetallstreifens wird sich das Element krümmen (5b bzw. 6b und 6c). Die Abströmrichtung des umströmenden Mediums wird damit geändert. Bei der dreischichtigen Ausführung wird sich durch Anlegen der Spannung an den zweiten dielektrischen Elastomeraktor die Krümmungsrichtung des Leitelementes ändern (6c).
Durch die prinzipiell mögliche Variation der Dicke der dielektrischen Elastomerschicht ist darüber hinaus eine weitgehend freie Gestaltung der Biegelinie des Leitelementes möglich. Flexible Gestaltungsmöglichkeiten bei der Formänderung der dielektrischen Elastomerschicht ergeben sich auch durch Strukturierungen der auf der Elastomerschicht befindlichen Elektroden, indem nur ausgewählte Flächenbereiche der Elastomerschicht mit Elektroden bedeckt und damit elektromechanisch aktiv sind.
7 zeigt eine weiter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der ein Schnitt durch einen Strömungskanal K dargestellt ist. Der Strömungskanal verfügt über Wandungen W, in die eine erfindungsgemäße Leiteinrichtung eingebracht sein kann. Der Kanal K wird dabei von einem Fluid F, beispielsweise Luft, von rechts nach links, wie durch die Pfeile angedeutet, durchströmt. Ein Teil der Wandung W kann oberflächlich durch einen dielektrischen Elastomeraktor 1 ausgebildet sein. In 7 ist eine derartige Ausgestaltung bei zwei gegenüberliegenden Wandungen W dargestellt. Beide gegenüberliegenden Wandungen W verfügen dabei über einen Teilbereich, wobei die innenliegende Fläche der Wandung W jeweils durch einen dielektrischen Elastomeraktor 1 gebildet ist. Die dielektrischen Elastomeraktoren 1 werden dabei von der dem Kanal K abgewandten Seite durch eine mechanische Biegefeder 2' vorgespannt. Die Biegefeder 2' übt dabei in z-Richtung einen mechanischen Druck auf den jeweiligen dielektrischen Elastomeraktor 1 aus, der somit in z-Richtung vorgespannt ist. In 7a) ist der stromlose Zustand des dielektrischen Elastomeraktors 1 dargestellt, wobei die dielektrischen Elastomeraktoren 1 dabei im Idealfall plan mit der Wandung W des Kanals K ausgebildet sind, so dass das Fluid F ungehindert durch den Kanal K strömen kann. In 7b) ist der Zustand dargestellt, der bei Anlegen einer Spannung an die dielektrischen Elastomeraktoren 1 resultiert. Die Anschlussklemmen und Elektroden der dielektrischen Elastomeraktoren 1 sind dabei der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt, jedoch entsprechen die in 7 dargestellten dielektrischen Elastomeraktoren 1 beispielsweise den Bauprinzipien von Elastomeraktoren, wie sie in den 2 bis 4 beschrieben sind. Bei Anlegen einer Spannung erfolgt somit eine Flächenvergrößerung der Elastomeraktoren, insbesondere durch eine Verlängerung der Dimension der Elastomeraktoren 1 in x-Richtung. Die somit in x-Richtung verlängerten dielektrischen Elastomeraktoren 1 geben dabei dem durch die Biegefeder 2' in z-Richtung ausgeübten Druck nach, so dass es zu einer Ausstülpung der dielektrischen Elastomeraktoreri 1 in z-Richtung kommt. Durch die Flächenvergrößerung kann der Strömungsquerschnitt des Luftkanals K verändert und damit der Luftstrom gesteuert werden. Bei entsprechender Ausstülpung der beiden Elastomeraktoren 1 bis hin zur Mitte des Kanals, wie es in 7b) dargestellt ist, kann der Fluidstrom des Fluids F durch den Kanal K vollständig unterbunden werden. Das Prinzip dieser Ausführungsform beruht auf dem Abbau der mechanischen Zugspannung der dielektrischen Elastomeraktoren 1 durch Anlegen einer elektrischen Spannung, wodurch durch die Feder die dielektrischen Elastomeraktoren 1 entsprechend der Vorspannung der Biegefeder 2' verformt werden.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Auch hier ist ein Kanal K dargestellt, der von einem Fluid F, beispielsweise Luft, durchströmt wird. Wie in 7 ist die Innenwandung teilweise durch dielektrische Elastomeraktoren 1 gebildet, wobei im Falle der 8 zwei gegenüberliegende Wandungen dargestellt sind. Wie in 7 stellt auch die Ausführungsform der 8 einen Schnitt durch einen derartigen Kanal K dar. Anstelle der mechanischen Biegefeder 2' aus 7 verfügt die Ausführungsform gemäß 8 über eine Aussparung 2", in die von rechts in den Kanal K einströmendes Fluid F abgezweigt werden kann. Die Aussparung 2" stellt dabei eine Art Sackgasse für in die Aussparung 2" einströmendes Fluid F dar. Durch die Strömung des Fluids wird dabei ein statischer Druck, der in z-Richtung auf die dielektrischen Elastomeraktoren 1 wirkt, aufgebaut. Bei Anlegung einer Spannung an die dielektrischen Elastomeraktoren 1 kommt es zu einer analogen Flächenvergrößerung, wie bereits bei 7 beschrieben.
Durch den durch das strömende Fluid F aufgebauten Druck erfahren die dielektrischen Elastomeraktoren eine Ausstülpung, wie dies in 8b) dargestellt ist.

Claims

Geometrisch verformbare Leiteinrichtung für Fluidströme, umfassend a) mindestens einen flächigen dielektrischen Elastomeraktor (1, 1') mit einer Oberseite (1a, 1'a) und einer Unterseite (1b, 1'b) und einer sich in z-Richtung erstreckenden Schichtdicke (1c, 1'c), dessen Länge durch Anlegen einer elektrischen Spannung zumindest in x-Richtung variiert werden kann, sowie b) mindestens ein Element (2, 2', 2") zur Ausübung einer temporären oder permanenten Stellkraft mit mindestens einer x- Komponente und/oder z-Komponente auf den mindestens einen dielektrischen Elastomeraktor (1, 1'), wobei bei Längenänderung des mindestens einen flächigen dielektrischen Elastomeraktors (1, 1') eine Krümmung der Leiteinrichtung zumindest um die y-Richtung erfolgt.
Leiteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Element (2) eine sich flächig in x- und y-Richtung erstreckende Schicht (2) mit einer Oberseite (2a) und einer Unterseite (2b) und einer sich in z-Richtung erstreckenden Schichtdicke (2c) eines biegeelastischen Materials ist, dessen Oberseite (2a) zumindest bereichsweise, punktuell oder vollflächig kraft- und/oder formschlüssig mit der Unterseite (1b) eines dielektrischen Elastomeraktors (1) verbunden ist.
Leiteinrichtung nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das biegeelastische Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Metallen, insbesondere Stahllegierungen; Gummi und/oder Elastomeren.
Leiteinrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung mindestens einen zweiten sich flächig in x- und y-Richtung erstreckenden dielektrischen Elastomeraktor (1') mit einer Oberseite (1'a) und einer Unterseite (1'b) und einer sich in z-Richtung erstreckenden Schichtdicke (1'c) umfasst, dessen Länge durch Anlegen einer elektrischen Spannung zumindest in x-Richtung variiert werden kann, wobei die Oberseite (1'a) zumindest bereichsweise, punktuell oder vollflächig kraft- und/oder formschlüssig mit der Unterseite (2b) der Schicht (2) des biegeelastischen Materials verbunden ist.
Leiteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Element (2) a) eine Biegefeder (2') ist, die an mindestens einer Stelle eine von der Länge in x-Richtung des mindestens einen dielektrischen Elastomeraktors (1) abhängige mechanische Stellkraft mit einer Komponente in z-Richtung auf den dielektrischen Elastomeraktor (1) ausübt, oder b) mit mindestens zwei Punkten der Unterseite (1b) eines dielektrischen Elastomeraktors (1) kraftschlüssig verbunden ist und eine von der Länge in x-Richtung des mindestens einen dielektrischen Elastomeraktors (1) abhängige mechanische Stellkraft mit einer Komponente in x-Richtung zwischen den mindestens zwei Punkten auf der Unterseite (1b) des dielektrischen Elastomeraktors (1) ausübt.
Leiteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (2) durch eine Aussparung (2") gebildet ist, in die das Fluid einströmen kann und dadurch eine mechanische Stellkraft mit einer Komponente in z-Richtung auf den dielektrischen Elastomeraktor (1) ausübt.
Leiteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine dielektrische Elastomeraktor (1,1') als Stapelaktor ausgeführt ist.
Leiteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine dielektrische Elastomeraktor (1, 1') mindestens zwei Elektroden aufweist, wobei die Elektroden bevorzugt Materialien, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallen, Graphit, Graphen, Ruß, Kohlenstoffnanoröhrchen und/oder leitfähigen Polymeren; vorzugsweise als Beschichtung, Gel, Elastomer oder in Partikelform, enthalten oder hieraus bestehen.
Leiteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine dielektrische Elastomeraktor (1, 1') über elektrische Anschlüsse (3, 4, 3') verfügt, über die der mindestens eine dielektrische Elastomeraktor (1, 1') mit mindestens einer Spannungsquelle (5), vorzugsweise regelbaren oder steuerbaren Spannungsquelle zu einem Stromkreis verbunden ist, wobei bevorzugt die Spannungsquelle eine regelbare Spannungsquelle ist und/oder der jeweilige Stromkreis mindestens ein Schaltelement (6, 6') aufweist.
Leiteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unabhängig voneinander a) die Schichtdicke (1c, 1'c) des mindestens einen dielektrischen Elastomeraktors (1, 1') von 0,1 bis 1000 µm, bevorzugt von 10 bis 500 µm, besonders bevorzugt von 20 bis 200 µm, und/oder b) die Schichtdicke (2c) der Schicht des biegeelastischen Materials (2) von 0,1 bis 1000 µm, bevorzugt von 10 bis 500 µm, besonders bevorzugt von 20 bis 200 µm beträgt.
Leiteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) das mindestens eine Element (2) eine erhöhte Steifigkeit bezüglich seiner Krümmbarkeit um die x-Richtung, verglichen mit der Krümmbarkeit um die y-Richtung aufweist, b) der mindestens eine dielektrische Elastomeraktor (1, 1') so beschaffen und/oder strukturiert ist, dass bei Anlegen einer elektrischen Spannung die Längenänderung in x-Richtung größer ausfällt als in y-Richtung, und/oder c) in den mindestens einen dielektrischen Elastomeraktor (1, 1') und/oder in das Element (2) und/oder zwischen dem mindestens einen dielektrischen Elastomeraktor (1, 1') und dem Element (2) mindestens ein Mittel implementiert ist, das die Krümmbarkeit der Leiteinrichtung um die y-Richtung herabsetzt oder unterbindet.
Vorrichtung, umfassend einen Strömungskanal für ein Fluid sowie mindestens eine im Strömungskanal angeordnete Leiteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; insbesondere in Form eines Klimageräts, einer Heizvorrichtung oder Ausströmorganen von Belüftungseinrichtungen.
Verkehrs- oder Transportmittel, insbesondere Automobil, LKW, Bus, Bahn, Schiff oder Flugzeug oder Gebäude, umfassend eine Vorrichtung nach vorhergehendem Anspruch.
Verfahren zur Lenkung von Fluidströmen mit einer geometrisch verformbaren Leiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder einer Vorrichtung nach Anspruch 12, bei dem die Leiteinrichtung in x-Richtung mit einem Fluid angeströmt wird, wobei die Leiteinrichtung im Fluidstrom angeordnet ist und zur Änderung der Strömungsrichtung und/oder der Quantität des Fluidstroms die Länge des mindestens einen dielektrischen Elastomeraktors (1, 1') zumindest in x-Richtung durch Anlegen bzw. Trennen von einer elektrischen Spannung verändert wird, wobei durch das mindestens eine Element eine zumindest in x-Richtung und/oder y-Richtung wirkende Stellkraft erzeugt wird, die vom Grad der Längenänderung abhängig ist, so dass eine Verformung, insbesondere eine Krümmung der Leiteinrichtung um die y-Richtung, erzielt wird.