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Die Erfindung betrifft einen Belüftungskanal für eine Lüftungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Lüftungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge sind bekannt. Sie dienen der Herbeiführung eines Luftstromes in einem Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs und sind verstellbar ausgebildet. Mit der Verstellung kann zum einen der Luftstrom in seiner Menge und zum anderen die Strömungsrichtung des Luftstromes eingestellt werden.
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Zur bedarfsgerechten Anpassung des Luftstromes weisen die Lüftungsvorrichtungen Belüftungskanäle mit Lochscheiben auf, die üblicherweise in einem Kraftfahrzeuginterieurbauteil eingebaut sind. Die Lochscheiben sind teilweise unabhängig voneinander um eine Längsachse des Belüftungskanals verdrehbar. Die Lochscheiben sind entlang der Längsachse axial angeordnet, und weisen durchströmbare Öffnungen auf. Die Öffnungen können mit Hilfe der benachbarten Lochscheibe vollständig oder teilweise geschlossen werden.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2015 206 621 A1 geht ein Belüftungskanal für eine Lüftungsvorrichtung hervor, welche eine Mehrzahl von koaxial angeordneten Lochscheiben umfasst. Die Öffnungen der Lochscheiben sind gegenüber einer Horizontalen geneigt ausgebildet, derart, dass spiralformartige Strömungskanäle herbeiführbar sind.
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Der Offenlegungsschrift
DE 10 2013 213 277 A1 ist ein Belüftungskanal für eine Lüftungsvorrichtung zu entnehmen, welche eine Mehrzahl von koaxial angeordneten Lochscheiben umfasst, die mit Hilfe eines die Lochscheiben umfassenden Stellringes relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2012 213 513 A1 offenbart einen Belüftungskanal für eine Lüftungsvorrichtung mit mehreren koaxial angeordneten Lochscheiben, die relativ zueinander verdrehbar sind. Die Verdrehung erfolgt mit Hilfe eines Aktuators, der scheibenförmig und zwischen den Lochscheiben angeordnet ist, oder mit einem translatorisch bewegbaren Antriebselement ausgebildet ist.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 20 2011 000 453 U1 ist ein Belüftungskanal für eine Lüftungsvorrichtung bekannt, die zwei drehbar gelagerte Lochscheiben aufweist, welche zueinander und zu einer fixen Lochscheibe koaxial gelagert sind. Die beiden Lochscheiben sind relativ zur fixen Lochscheibe verdrehbar, wobei mit Hilfe der Lochscheiben durchströmbare Öffnungen der Lochscheiben und der fixen Lochscheibe zu schließen sind.
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Weitere Belüftungskanäle für Lüftungsvorrichtungen mit zumindest zwei Lochscheiben, die relativ zueinander verdrehbar sind, sind den Schriften
FR 2 792 256 B1 ,
EP 1 332 900 B1 ,
DE 10 2004 003 059 B4 und
GB 1 436 838 A entnehmbar.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Belüftungskanal für eine Lüftungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Belüftungskanal für eine Lüftungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßer Belüftungskanal für eine Lüftungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs umfasst ein durchströmbares Gehäuse mit einem Hauptkanal und zumindest ein im Gehäuse drehbar um seine Drehachse gelagertes Strömungsleitelement. Das Gehäuse weist einen ersten Gehäuseabschnitt und einen zweiten Gehäuseabschnitt auf, und wobei der erste Gehäuseabschnitt einer Klimaanlage der Lüftungsvorrichtung zugewandt und mit dieser durchströmbar verbindbar ausgebildet ist, und wobei der zweite Gehäuseabschnitt einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs zugewandt und mit dieser durchströmbar anordenbar ist. Erfindungsgemäß ist der Hauptkanal im zweiten Gehäuseabschnitt in zumindest zwei Teilkanäle mit Hilfe einer Trennwand, die stromab des Strömungsleitelementes angeordnet ist, geteilt, wobei die Trennwand in ihrer Erstreckungsrichtung entlang einer Längsachse des Belüftungskanals relativ zum Strömungsleitelement quer ausgebildet ist. Der Vorteil ist die Herbeiführung einer Strömungsleitung mit Hilfe von quer zueinander ausgebildeten Leitelementen. Insbesondere kann mit Hilfe des Strömungsleitelementes ein Volumenstrom der Strömung bzgl. insbesondere seiner Geschwindigkeit und mit Hilfe der quer dazu angeordneten Trennwand gezielt die Richtung des Volumenstromes beeinflusst werden. Zur Reduktion von Strömungsverlusten ist die Trennwand relativ zum Strömungsleitelement bevorzugt insbesondere in einem Winkel von 90° ausgebildet.
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Zur Herbeiführung einer erhöhten Variabilität der Richtung des Luftstromes ist der Hauptkanal im zweiten Gehäuseabschnitt in vier Teilkanäle geteilt. Die Teilkanäle sind bevorzugt symmetrisch ausgebildet, damit in Abhängigkeit des Strömungsleitelementes jedem Teilkanal ein gleich großer Volumenstrom zuordenbar ist, wodurch bei bspw. abwechselnder Öffnung und Schließung der Teilkanäle ein verbessertes Anströmungsempfinden eines Insassen der Fahrgastzelle erreicht werden kann.
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Das Strömungsleitelement ist vorteilhaft zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt angeordnet. Das Gehäuse ist durchströmbar, somit sind die beiden Gehäuseabschnitt ebenfalls durchströmbar, und weisen an ihren einander zugewandt ausgebildeten Enden jeweils einen durchströmbaren Abschnittsquerschnitt auf. Das Strömungsleitelement kann somit auf einfache Weise in den Abschnittsquerschnitt eingeführt werden. Besonders vorteilhaft weisen die Gehäuseabschnitte an ihren einander zugewandt ausgebildeten Enden einen Flansch auf, welcher einer axialen Begrenzung des Strömungsleitelementes dient. Somit ist eine kostengünstige Herstellung des Belüftungskanals realisierbar, da das Strömungsleitelement auf einfache Weise an einem Ende des Gehäuseabschnitts eingelegt und montiert werden kann.
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Zur weiteren Steigerung der Variabilität der auszubildenden Strömung im Innenraum, ist ein weiteres Strömungsleitelement koaxial mit dem Strömungsleitelement im Gehäuse aufgenommen. Mit Hilfe des weiteren Strömungsleitelementes können Durchströmöffnungen des Strömungsleitelementes in ihrer Größe verändert werden, derart, dass nicht nur hinsichtlich einer Zuordnung der Strömung zu den Teilkanälen, sondern auch bezüglich ihrer Durchströmung eine gesteigerte Variabilität ausgebildet ist, da die Durchströmöffnungen je nach Positionierung der beiden Strömungsleitelemente verkleinert oder sogar geschlossen werden können.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zur weiteren Steigerung der Variabilität der Strömung die Strömungselemente unabhängig voneinander bewegbar.
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Zur Reduzierung von Strömungsverlusten ist das weitere Strömungsleitelement unmittelbar benachbart zum Strömungsleitelement positioniert.
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Vorteilhaft weist das Strömungsleitelement eine Mehrzahl von Durchströmöffnungen auf, wodurch sich insbesondere durch die Ausbildung unterschiedlich großer Öffnungen die Möglichkeit einer weiter gesteigerten Variabilität der Strömungseinstellung ergibt.
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Insbesondere, sofern eine Durchströmöffnung einem Strömungsquerschnitt des Teilkanals entspricht, besteht die Möglichkeit der Reduzierung von Strömungsverlusten, insbesondere hervorgerufen durch Verwirbelungen, wodurch eine effektivere Anströmung herbeigeführt werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das Strömungsleitelement mit Hilfe eines Aktuators bewegbar. Der Aktuator kann im Gehäuse oder außerhalb des Gehäuses ausgebildet sein. Bevorzugt ist zur Reduzierung des Bauraumbedarfs der Aktuator in Form eines Schrittmotors ausgeführt, der koaxial mit dem Strömungsleitelement angeordnet und mit diesem drehfest ist.
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Zur Reduzierung von Herstellungskosten sowie zur Reduzierung des Gewichts sind das Gehäuse und/oder das Strömungsleitelement aus einem Kunststoff hergestellt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Es zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Ansicht einen erfindungsgemäßen Belüftungskanal für eine Lüftungsvorrichtung eines Kraftfahrzeug,
- 2 in einer Seitenansicht den Belüftungskanal gem. 1,
- 3 in einer perspektivischen Ansicht den Belüftungskanal gem. 1 mit Blick auf einen Austritt des Belüftungskanals,
- 4 in einer perspektivischen Ansicht den Belüftungskanal gem. 1 mit Blick auf einen Eintritt des Belüftungskanals,
- 5 in einem Längsschnitt den Belüftungskanal gem. 1,
- 6 in einer perspektivischen Ansicht ein Strömungsleitelement des Belüftungskanals gem. 1,
- 7 in einer Draufsicht den Belüftungskanal gem. 1 mit unterschiedlichen Positionierungen der Strömungsleitelemente a) bis f), und
- 8 in einer Draufsicht den Belüftungskanal gem. 1 mit beispielhaften relativen Positionierungen a) bis c) der Strömungsleitelemente zueinander bei einem Wechsel einer Luftströmung aus einem linken Bereich des Belüftungskanals in einen rechten Bereich des Belüftungskanals.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Belüftungskanal 1 einer Lüftungsvorrichtung 2 für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug in einer perspektivischen Ansicht illustriert. Der Belüftungskanal 1 weist ein Gehäuse 3 auf, welches einen ersten Gehäuseabschnitt 4 und einen zweiten Gehäuseabschnitt 5 umfasst. Der erste Gehäuseabschnitt 4 ist von einem nicht näher dargestellten Innenraum des Kraftfahrzeugs, auch bekannt als Fahrgastzelle, abgewandt ausgebildet. Somit ist er einem Klimagerät zugewandt angeordnet. Das heißt, er dient als Abgriff für ein bspw. in einem Armaturenbrett angeordnetes Anströmelement.
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Der zweite Gehäuseabschnitt 5 ist der Fahrgastzelle zugewandt positioniert. Das heißt mit anderen Worten, der aus dem zweiten Gehäuseabschnitt 5 austretende Luftmassenstrom, auch Luftstrom genannt, ist bezüglich seines Massenstromes und seiner Richtung konditioniert. Stromab des zweiten Gehäuseabschnitts 5 und stromauf des Innenraums ist bevorzugt ein nicht näher dargestelltes Leitelement vorgesehen, welches den Luftmassenstrom in Bezug auf einen so genannten Coanda-Effekt konditionieren kann.
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Der Belüftungskanal 1 umfasst einen Hauptkanal 6, welcher stromab des ersten Gehäuseabschnitts 4 im zweiten Gehäuseabschnitt 5 mit Hilfe von vier Trennwänden 7 in vier Teilkanäle 8 unterteilt ist. Das bedeutet mit anderen Worten, dass der Luftstrom in vier Teilströme teilbar ist. Die Strömungsrichtung des Luftstromes bzw. der Teilströme ist mit Hilfe der Strömungspfeile 9 illustriert. Jede Trennwand 7 ist relativ zum Strömungsleitelement 10; 11 in einem Winkel γ von 90° ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass die Trennwand 7 in ihrer Erstreckungsrichtung entlang einer Längsachse 12 des Belüftungskanals 1 relativ zum Strömungsleitelement 10; 11 quer ausgebildet ist.
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Das heißt weiterhin mit anderen Worten, dass eine vertikale Strömungsleitvorrichtung in Form des Strömungsleitelementes 10; 11 und eine dazu horizontale Strömungsleitvorrichtung in Form der Trennwände 7 ausgebildet sind.
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In 2 ist in einer Seitenansicht der Belüftungskanal 1 dargestellt. In den 3 und 4 ist der Belüftungskanal 1 in einer Draufsicht aus Richtung des Innenraums bzw. in Richtung des Innenraums dargestellt.
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Der erfindungsgemäße Belüftungskanal 1 weist zwei Strömungsleitelemente, ein erstes Strömungsleitelement 10 und ein zweites Strömungsleitelement 11, in Form von Lochscheiben auf, wobei das erste Strömungsleitelement 10 im ersten Gehäuseabschnitt 4 und das zweite Strömungsleitelement 11 im zweiten Gehäuseabschnitt 5 um eine Längsachse 12 des Belüftungskanals 1 rotierbar aufgenommen sind, wie insbesondere in 5 dargestellt ist.
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Zur Herbeiführung einer Rotation der Strömungsleitelemente 10, 11 ist jedem Strömungsleitelement 10; 11 ein Aktuator 13; 14, ein erster Aktuator 13 ist dem ersten Strömungsleitelement 10 und ein zweiter Aktuator 14 ist dem zweiten Strömungsleitelement 11 zugeordnet, wobei die Aktuatoren 13, 14 in diesem Ausführungsbeispiel in Form eines Schrittmotors ausgebildet sind. Die Aktuatoren 13, 14 könnten auch in einer anderen, entsprechend geeigneten Form ausgeführt sein.
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Die beiden Strömungsleitelemente 10, 11 sind unmittelbar benachbart, koaxial mit der Längsachse 12 des Belüftungskanals 1 angeordnet. Das bedeutet, dass die Längsachse 12 einer Drehachse der Strömungsleitelemente 10, 11 entspricht. Koaxial zur Drehachse der Strömungsleitelemente 10, 11 ist der ihnen zugeordnete Aktuator 13, 14 angeordnet.
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Die Strömungsleitelemente 10, 11 weisen ein bestimmtes Lochmuster auf. In 6 ist beispielhaft das erste Strömungsleitelement 10 dargestellt. Die Strömungsleitelemente 10, 11 sind scheibenförmig, eine Vielzahl von Durchströmöffnungen 15 aufweisend, ausgebildet. Die in diesem Ausführungsbeispiel dargestellten Strömungsleitelemente 10, 11 sind gleich ausgeführt. Die Lochmuster sind so zu wählen, dass bei einer relativen Verdrehung der beiden Strömungsleitelemente 10, 11 eine beliebige Durchströmung des zweiten Gehäuseabschnitts 5 herbeigeführt werden kann.
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Die Durchströmöffnungen 15 besitzen unterschiedliche Größen. Das heißt mit anderen Worten, dass ihr durchströmbarer Querschnitt unterschiedlich groß ausgeführt ist. Die Strömungsleitelemente 10, 11 weisen eine größte Durchströmöffnung 16 auf, die nahezu einem Strömungsquerschnitt 17 des Teilkanals 8 entspricht. Bevorzugt entspricht der durchströmbare Querschnitt der größten Durchströmöffnung 16 dem Strömungsquerschnitt 17 des Teilkanals 8.
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Die Durchströmöffnungen 15 sind in Form von Kreissegmenten ausgebildet, welche in ihrer radialen Erstreckung mit Hilfe eines ringförmigen Scheibenrahmens 18 des in diesem Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgebildeten Strömungsleitelementes 10; 11 begrenzt sind. In Umfangsrichtung sind die Durchströmöffnungen 15 mit Hilfe von Stegen 19, die sich zwischen dem Scheibenrahmen 18 und einer Scheibennabe 20 erstrecken, von einander getrennt.
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Die kreisförmige Ausführung der Strömungsleitelemente 10, 11 und ein kreisförmiger Kanalquerschnitt des Belüftungskanals 1 haben sich als vorteilhaft erwiesen, aufgrund von reduzierten Strömungsverlusten der Strömung im kreisförmigen Kanalquerschnitt und einer um einen Mittelpunkt 21 der Strömungsleitelemente 10, 11 herbeiführenden symmetrischen Rotationsbewegung.
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Das Lochmuster der Strömungsleitelemente 10, 11 ist nicht zwingend auf das exemplarisch dargestellte Lochmuster begrenzt, sondern kann davon abweichend ausgebildet sein. Ebenso müssen nicht zwingend beide Strömungsleitelemente 10, 11 ein identisches Lochmuster aufweisen. Dies ist von den zu erzielenden Strömungsverhältnissen im Innenraum abhängig zu machen.
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In den 7 a) bis f) und 8 a) bis c) sind die beiden Strömungsleitelemente 10, 11 in unterschiedlichen Positionen dargestellt. Die Strömungsleitelemente 10, 11 lassen sich in entgegen gesetzte Richtungen oder in die gleiche Richtung verdrehen. Zur verbesserten folgenden Erläuterung sind die Teilkanäle 8 unterschiedlich bezeichnet. Der links oben angeordnete Teilkanal 8 ist im Folgenden mit erster Quadrant Q1, der im Uhrzeigersinn an ihn angrenzend ausgebildete Teilkanal 8 mit zweiter Quadrant Q2, der im Uhrzeigersinn an diesen angrenzend ausgebildete Teilkanal 8 mit dritter Quadrant Q3 und der zwischen dem ersten Quadranten Q1 und dritten Quadranten Q3 ausgebildete Teilkanal 8 mit vierter Quadrant Q4 bezeichnet.
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In 7a) ist der Belüftungskanal 1 in einer Neutralposition der beiden Strömungsleitelemente 10, 11 illustriert. Das bedeutet mit anderen Worten, dass die Strömungsleitelemente 10, 11 zueinander so angeordnet sind, dass gleiche resultierende durchströmbare Querschnitte freigegeben sind. Ausgehend von einer deckungsgleichen Position sind, gemäß dem dargestellten Lochmuster der Strömungsleitelemente 10, 11, die beiden Strömungsleitelemente 10, 11 um 180° zueinander verdreht angeordnet. Alle vier Teilkanäle 8, bzw. alle Quadranten Q1, Q2, Q3, Q4 werden nahezu gleichmäßig durchströmt.
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7b) stellt eine Verdrehung der Strömungsleitelemente 10, 11 zueinander dar, wobei überwiegend der erste Quadrant Q1 durchströmbar ist. Eine gemeinsame Verdrehung der beiden Strömungsleitelemente 10, 11 aus der in 7b) dargestellten Position im Uhrzeigersinn ergibt die in 7c) dargestellte Position, in der überwiegend der zweite Quadrant Q2 durchströmbar ist.
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Eine Verstellung der beiden Strömungsleitelemente 10, 11 mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten führt zur in 7d) dargestellten Position des Belüftungskanals 1, wobei der erste Quadrant Q1 und der vierte Quadrant Q4 überwiegend durchströmbar ausgeführt sind.
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In 7e) sind die beiden Strömungsleitelemente 10, 11 mit Hilfe unterschiedlicher Rotationsgeschwindigkeiten zueinander derart positioniert, dass überwiegend der dritte Quadrant Q3 durchströmbar ausgebildet ist. Ausgehend von dieser Position wird bei einer gemeinsamen Umdrehung der beiden Strömungsleitelemente 10, 11 entgegen dem Uhrzeigersinn die in 7f) dargestellte Position des Belüftungskanals 1 erzielt. Hier ist der zweite Quadrant Q2 überwiegend freigegeben, wobei der erste Quadrant Q1 und der dritte Quadrant Q3 teilweise durchströmbar sind.
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In den 8a) bis c) ist beispielhaft die Verdrehung der beiden Strömungsleitelemente 10, 11 zueinander über die Neutralposition, wie sie in 8b) dargestellt ist, illustriert. Ausgehend von der Durchströmung des ersten Quadranten Q1 und des vierten Quadranten Q4 wird über die Neutralposition die Verdrehung so ausgeführt, dass nach Beendigung der Verdrehung der zweite Quadrant Q2 und der dritte Quadrant Q3 durchströmt werden.
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Das bedeutet, dass im Bereich des zweiten Gehäuseabschnitts 5 nicht zwingend der gesamte Hauptkanal 6 vom Luftstrom durchströmten werden muss, sondern die Möglichkeit besteht, mindestens drei der vier Teilkanäle 8, bzw. drei der vier Quadranten Q1 bis Q4 zu sperren, so dass der durch den entsprechend freigegebenen Teilkanal 8 bzw. Quadranten Q1; Q2; Q3; Q4 strömende Luftstrom entsprechend konditioniert ist. D.h. mit anderen Worten, dass aufgeteilt in die Quadranten Q1, Q2, Q3, Q4 der Hauptkanal 6 stromab der Strömungsleitelemente 10, 11 unterschiedlich durchströmt werden kann.
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Dies ist insbesondere hilfreich bei einer stromab des zweiten Gehäuseabschnitts 5 vorgesehenen, nicht näher dargestellten Strömungsleitvorrichtung, die den so genannten Coanda-Effekt herbeiführt. Dieser Coanda-Effekt entspricht einer Weiterführung der Strömung gemäß ihrer Trägheit. Das heißt mit anderen Worten, dass die Strömung mit Hilfe der Strömungsleitvorrichtung eine bestimmte Richtung aufgeprägt bekommt, die sie stromab dieser Strömungsleitvorrichtung in einem wandungsfreien Raum gemäß ihrer Trägheit weiterverfolgt.
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An ihren einander zugewandt ausgebildeten Enden weisen die Gehäuseabschnitte 4, 5 jeweils einen Flansch 21 auf, der die Strömungsleitelemente 10, 11 aufnehmbar ausgeführt ist. Der Vorteil ist eine axiale Begrenzung des Strömungsleitelementes 10; 11 während der Montage. Ein weiterer Vorteil ist die Aufnahme des Scheibenrahmens 18 im Flansch 21 derart, dass der Strömungsquerschnitt 17 ohne Strömungshindernis, welches der Scheibenrahmen 18 darstellen würde, durchströmt werden kann, wodurch eine Reduzierung von Verwirbelungen herbeigeführt werden kann.
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Der erfindungsgemäße Belüftungskanal 1 kann als kompakte Anordnung geometrieneutral an einem Luftabgriff des Klimagerätes ausgebildet werden und an diesem bspw. angeflanscht werden. Es ist bevorzugt in Form eines aus einem Kunststoff hergestellten Blasformteils in bspw. das Armaturenbrett einfügbar.
