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Die Erfindung betrifft eine Fluidumlenkungseinrichtung, die beispielsweise als Bestandteil eines lufttechnischen Geräts vorliegt.
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Die Fluidumlenkungseinrichtung dient insbesondere einer Verteilung und/oder einer Umlenkung eines Fluids. Das Fluid liegt beispielsweise in Form von Luft vor, sodass die Fluidumlenkungseinrichtung auch als Luftumlenkungseinrichtung bezeichnet werden kann. Die Fluidumlenkungseinrichtung ist besonders bevorzugt Bestandteil des lufttechnischen Geräts, welches beispielsweise als Lüftungsgerät beziehungsweise Lüftungsanlage ausgestaltet ist, insbesondere als Fassadenlüftungsgerät. Das Fassadenlüftungsgerät ist in eine Wand eines Gebäudes integrierbar ausgestaltet. Das lufttechnische Gerät verfügt zusätzlich zu der Fluidumlenkungseinrichtung bevorzugt über wenigstens einen Wärmetauscher und/oder eine Luftfördereinrichtung, beispielsweise einen Ventilator oder dergleichen.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 90 07 796 U1 bekannt. Diese betrifft ein Überlaufbauwerk zum Aufteilen oder Auftrennen eines Flüssigkeitsstroms, insbesondere Abwasserstroms, in der Klärtechnik, mit einer Außenwand und zumindest zwei innerhalb dieser angeordneten, durch eine Überlaufschwelle voneinander getrennten Kammern, wobei die eine Kammer einen Zu- und einen Ablauf, die andere Kammer nur einen Ablauf aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die Außenwand und die Überlaufschwelle die Form aufrechtstehender, zueinander koaxialer Kreiszylinder haben, dass die von der Überlaufschwelle umgrenzte Innenkammer einen Zulauf und einen Ablauf aufweist, die jeweils die Überlaufschwelle und die Außenwand durchsetzen, und dass die von der Überlaufschwelle und Außenwand begrenzte Ringkammer einen Ablauf aufweist, der die Außenwand durchsetzt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Fluidumlenkungseinrichtung vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Fluidumlenkungseinrichtungen Vorteile aufweist, insbesondere geringe Strömungsverluste aufweist und zugleich einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Fluidumlenkungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Fluidumlenkungseinrichtung eine Innenwand, eine Zwischenwand und eine Außenwand aufweist, die bezüglich einer Längsmittelachse der Fluidumlenkungseinrichtung jeweils kreiszylindrisch sind, wobei auf einer ersten axialen Seite der Fluidumlenkungseinrichtung auf einer ersten radialen Seite der Zwischenwand, insbesondere zwischen der Innenwand und der Zwischenwand, ein erster innerer Fluidanschluss und auf einer zweiten radialen Seite der Zwischenwand, insbesondere zwischen der Zwischenwand und der Außenwand, ein erster äußerer Fluidanschluss und auf einer der ersten axialen Seite gegenüberliegenden zweiten axialen Seite der Fluidumlenkungseinrichtung auf der ersten radialen Seite der Zwischenwand, insbesondere zwischen der Innenwand und der Zwischenwand, ein zweiter innerer Fluidanschluss und auf der zweiten radialen Seite der Zwischenwand, insbesondere zwischen der Zwischenwand und der Außenwand, ein zweiter äußerer Fluidanschluss ausgebildet ist, wobei der erste innere Fluidanschluss mit dem zweiten äußeren Fluidanschluss in Fluidverbindung steht und von dem zweiten inneren Fluidanschluss fluidtechnisch getrennt ist, und der erste äußere Fluidanschluss mit dem zweiten inneren Fluidanschluss in Fluidverbindung steht und von dem zweiten äußeren Fluidanschluss fluidtechnisch getrennt ist.
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Insgesamt sind die Fluidumlenkungseinrichtung oder zumindest die genannten Wände, also die Innenwand, die Zwischenwand und die Außenwand, kreiszylindrisch aufgebaut, nämlich bezüglich der Längsmittelachse. Die Längsmittelachse der Fluidumlenkungseinrichtung entspricht dabei der Längsmittelachse der kreiszylindrischen Innenwand, der Längsmittelachse der kreiszylindrischen Zwischenwand und der Längsmittelachse der kreiszylindrischen Außenwand, welche insoweit zusammenfallen.
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Die genannten Fluidanschlüsse, also der erste innere Fluidanschluss, der erste äußere Fluidanschluss, der zweite innere Fluidanschluss und der zweite äußere Fluidanschluss sind paarweise auf gegenüberliegenden axialen Seiten der Fluidumlenkungseinrichtung angeordnet, also an gegenüberliegenden Stirnseiten der Fluidumlenkungseinrichtung. Hierbei sind die beiden ersten Fluidanschlüsse, also der erste innere Fluidanschluss und der erste äußere Fluidanschluss, auf derselben Seite der Fluidumlenkungseinrichtung angeordnet beziehungsweise ausgebildet. Das Gleiche gilt für die beiden zweiten Fluidanschlüsse, also dem zweiten inneren Fluidanschluss und dem zweiten äußeren Fluidanschluss.
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Die Fluidanschlüsse sind jeweils kreisförmig oder ringförmig ausgebildet. So werden die inneren Fluidanschlüsse in radialer Richtung nach außen von der Zwischenwand begrenzt und können in radialer Richtung nach innen durchgehend bis zu der Längsmittelachse verlaufen. Insoweit ist der entsprechende innere Fluidanschluss kreisförmig. Alternativ kann es selbstverständlich vorgesehen sein, dass der innere Fluidanschluss in radialer Richtung nach außen von der Zwischenwand und in radialer Richtung nach innen von der Innenwand begrenzt ist, sodass er kreisringförmig ist. Wenigstens einer der äußeren Fluidanschlüsse wird in radialer Richtung nach innen von der Zwischenwand und in radialer Richtung nach außen von der Außenwand begrenzt, sodass er kreisringförmig ist. Besonders bevorzugt gilt dies für beide äußere Fluidanschlüsse. Die Zwischenwand dient beiderseits der Fluidumlenkungseinrichtung jeweils der fluidtechnischen Trennung des entsprechend inneren Fluidanschlusses von dem äußeren Fluidanschluss auf derselben axialen Seite. Bevorzugt ist es daher vorgesehen, dass die Zwischenwand und die Außenwand miteinander fluchtende Stirnseiten aufweisen, welche insoweit auf derselben senkrecht auf der Längsmittelachse stehenden Ebene liegen.
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Im Längsschnitt gesehen, also entlang der Längsmittelachse geschnitten, sollen die ersten Fluidanschlüsse mit den zweiten Fluidanschlüssen überkreuz in Strömungsverbindung stehen. So soll der erste innere Fluidanschluss mit dem zweiten äußeren Fluidanschluss strömungstechnisch verbunden sein, von dem zweiten inneren Fluidanschluss strömungstechnisch jedoch separiert sein. Zugleich soll der erste äußere Fluidanschluss mit dem zweiten inneren Fluidanschluss in Strömungsverbindung stehen und von dem zweiten äußeren Fluidanschluss strömungstechnisch separiert sein. Im Inneren der Fluidumlenkungseinrichtung erfährt das durch einen der Fluidanschlüsse eintretende Fluid insoweit stets eine Umlenkung in radialer Richtung, nämlich in radialer Richtung nach innen oder in radialer Richtung nach außen, bevor es auf der axial gegenüberliegenden Seite aus der Fluidumlenkungseinrichtung austritt. Eine derartige Ausgestaltung der Fluidumlenkungseinrichtung ermöglicht eine kompakte Ausgestaltung des lufttechnischen Geräts. Aufgrund des Aufbaus der Fluidumlenkungseinrichtung mit den drei Wänden, nämlich der Innenwand, der Zwischenwand und der Außenwand, welche bevorzugt zudem koaxial beziehungsweise konzentrisch zueinander angeordnet sind, ist zudem eine einfache Herstellbarkeit bei gleichzeitig hoher Formstabilität der Fluidumlenkungseinrichtung gegeben.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Fluidverbindung zwischen dem ersten inneren Fluidanschluss und dem zweiten äußeren Fluidanschluss über wenigstens eine erste Strömungskammer und die Fluidverbindung zwischen dem ersten äußeren Fluidanschluss und dem zweiten inneren Fluidanschluss über wenigstens eine zweite Strömungskammer vorliegt. Die Fluidanschlüsse liegen per Definition vorzugsweise in der jeweiligen Stirnseitenebene der Fluidumlenkungseinrichtung. Bevorzugt liegen dabei die ersten Fluidanschlüsse vollständig in einer ersten Ebene und die zweiten Fluidanschlüsse vollständig in einer zu dieser parallelen zweiten Ebene, wobei die Ebenen in axialer Richtung voneinander beabstandet sind. Vorzugsweise stehen die beiden Ebenen jeweils senkrecht auf der Längsmittelachse. Die beiden Ebenen können gegenüberliegende Stirnseiten beziehungsweise Stirnflächen der Außenwand und/oder der Zwischenwand und/oder Innenwand jeweils aufnehmen.
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Jeder der Fluidverbindungen, also zum einen der Fluidverbindung zwischen dem ersten inneren Fluidanschluss und dem zweiten äußeren Fluidanschluss als auch zum anderen der Fluidverbindung zwischen dem ersten äußeren Fluidanschluss und dem zweiten inneren Fluidanschluss, ist jeweils eine Strömungskammer zugeordnet, wobei die Strömungskammern als die erste Strömungskammer und die zweite Strömungskammer bezeichnet werden. Selbstverständlich können jeweils mehrere Fluidverbindungen vorgesehen sein, sodass auch mehrere erste Strömungskammern und/oder mehrere zweite Strömungskammern realisiert sein können. Besonders bevorzugt weist die Fluidumlenkungseinrichtung dieselbe Anzahl an ersten Strömungskammern und an zweiten Strömungskammern auf.
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Der erste innere Fluidanschluss kann über einen ersten inneren Strömungskanal an die erste Strömungskammer angeschlossen sein, wohingegen diese über einen zweiten äußeren Strömungskanal an den zweiten äußeren Fluidanschluss angeschlossen ist. Analog hierzu kann es vorgesehen sein, dass der erste äußere Fluidanschluss über einen ersten äußeren Strömungskanal mit der zweiten Strömungskammer und diese wiederum über einen zweiten inneren Strömungskanal mit dem zweiten inneren Fluidanschluss in Strömungsverbindung steht. Vorzugsweise sind mehrere erste Strömungskammern und mehrere zweite Strömungskammern ausgebildet.
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Die Strömungskanäle sind vorzugsweise jeweils gerade und verfügen jeweils über eine Längsmittelachse, welche parallel zu der Längsmittelachse verläuft. Alternativ kann die erste Strömungskammer einerseits von dem ersten inneren Fluidanschluss und andererseits von dem zweiten äußeren Fluidanschluss begrenzt sein. In diesem Fall ist die zweite Strömungskammer einerseits von dem ersten äußeren Fluidanschluss und andererseits von dem zweiten inneren Fluidanschluss begrenzt. Die erste Strömungskammer schließt sich in anderen Worten also einerseits unmittelbar an den ersten inneren Fluidanschluss und andererseits unmittelbar an den zweiten äußeren Fluidanschluss an. Entsprechend schließt sich die zweite Strömungskammer einerseits unmittelbar an den ersten äußeren Fluidanschluss und andererseits unmittelbar an den zweiten inneren Fluidanschluss an.
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Die Strömungskammern, also die erste Strömungskammer und die zweite Strömungskammer, sind vorzugsweise jeweils zum Umlenken der Fluidströmung ausgestaltet. So erfolgt vorzugsweise in der ersten Strömungskammer eine Umlenkung ausgehend von dem ersten inneren Fluidanschluss in radialer Richtung nach außen hin zu dem zweiten äußeren Fluidanschluss und in der zweiten Strömungskammer eine Umlenkung in radialer Richtung nach innen ausgehend von dem ersten äußeren Fluidanschluss hin zu dem zweiten inneren Fluidanschluss beziehungsweise jeweils umgekehrt. Bevorzugt sind die Strömungskammern derart ausgestaltet, dass das in sie durch einen der Fluidanschlüsse einströmende Fluid parallel zu der Längsmittelachse in sie einströmt und dort umgelenkt in radialer Richtung umgelenkt wird, bevor es durch einen anderen der Fluidanschlüsse aus der Fluidumlenkungseinrichtung austritt.
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Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die erste Strömungskammer und/oder die zweite Strömungskammer jeweils in radialer Richtung gesehen in einem ersten Strömungsbereich innen von der Innenwand und/oder außen von der Zwischenwand, und/oder in einem zweiten Strömungsbereich innen von der Innenwand und außen von der Außenwand, und/oder in einem dritten Strömungsbereich innen von der Zwischenwand und außen von der Außenwand begrenzt ist. Wenigstens eine der Strömungskammern, vorzugsweise jedoch beide Strömungskammern, sind in die unterschiedlichen Strömungsbereiche unterteilt. In dem ersten Strömungsbereich kann es - im Längsschnitt bezüglich der Längsmittelachse gesehen - vorgesehen sein, dass die jeweilige Strömungskammer lediglich in radialer Richtung nach außen von der Zwischenwand begrenzt ist, während sie in radialer Richtung nach innen durchgehend ist, also sich bis hin zu der Längsmittelachse erstreckt. Alternativ kann es jedoch vorgesehen sein, dass die jeweilige Strömungskammer - im Längsschnitt bezüglich der Längsmittelachse gesehen - in dem ersten Strömungsbereich in radialer Richtung gesehen innen von der Innenwand und außen von der Zwischenwand begrenzt ist und insoweit sich ringförmig zwischen diesen erstreckt.
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In dem zweiten Strömungsbereich erstreckt sich die jeweilige Strömungskammer - im Längsschnitt bezüglich der Längsmittelachse gesehen - in radialer Richtung von innen nach außen ausgehend von der Innenwand bis hin zu der Außenwand. In dem dritten Strömungsbereich wird sie hingegen - im Längsschnitt bezüglich der Längsmittelachse gesehen - innen von der Zwischenwand und außen von der Außenwand begrenzt. Es wird deutlich, dass die jeweilige Strömungskammer in dem zweiten Strömungsbereich die größte Erstreckung in radialer Richtung aufweist. In dem zweiten Strömungsbereich erfolgt insoweit auch die Umlenkung in radialer Richtung, nämlich ausgehend von dem ersten Strömungsbereich in radialer Richtung nach außen hin zu dem zweiten Strömungsbereich beziehungsweise umgekehrt in radialer Richtung nach innen ausgehend von dem dritten Strömungsbereich bis hin zu dem ersten Strömungsbereich.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Innenwand, die Zwischenwand und die Außenwand über Radialstege miteinander verbunden sind, wobei jeweils zwei der Radialstege die erste Strömungskammer und/oder die zweite Strömungskammer in Umfangsrichtung begrenzen. Die Radialstege erstrecken sich bevorzugt in Draufsicht beziehungsweise im Querschnitt gesehen gerade in radialer Richtung von innen nach außen. Beispielsweise beginnen sie an der Innenwand und erstrecken sich bis hin zu der Außenwand. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass sie in radialer Richtung durchgehend von der Längsmittelachse bis hin zu der Außenwand verlaufen, bevorzugt durchgehend gerade. Sind insoweit mehr als zwei Radialstege vorgesehen, so sind diese vorzugsweise sternförmig zueinander beziehungsweise bezüglich der Längsmittelachse angeordnet.
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Jeweils zwei der Radialstege begrenzen die erste Strömungskammer und/oder die zweite Strömungskammer in Umfangsrichtung. Sind lediglich genau zwei Radialstege vorgesehen, so fluchten diese miteinander, sodass einer der Radialstege die Verlängerung des jeweils anderen der Radialstege darstellt. Bei einer derartigen Ausführungsform begrenzen die Radialstege jeweils einerseits die erste Strömungskammer und andererseits die zweite Strömungskammer, grenzen die beiden Strömungskammern also voneinander ab. Vorzugsweise sind jedoch mehr als zwei Radialstege vorgesehen, besonders bevorzugt ist die Anzahl der Radialstege ein Mehrfaches von zwei. Jeder der Radialstege begrenzt insoweit in Umfangsrichtung einerseits die erste Strömungskammer beziehungsweise eine der ersten Strömungskammern und in Umfangsrichtung andererseits die zweite Strömungskammer beziehungsweise eine der zweiten Strömungskammern.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die jeweils zwei der Radialstege auf ihren der ersten axialen Seite zugewandten Stirnflächen über eine die Innenwand und die Zwischenwand miteinander verbindende und von der Außenwand beabstandete innere Strömungsführungswand miteinander verbunden sind und/oder oder auf ihren der zweiten axialen Seite zugewandten Stirnflächen über eine die Zwischenwand und die Außenwand miteinander verbindende und von der Innenwand beabstandete äußere Strömungsführungswand miteinander verbunden sind. Die Radialstege sind, wie vorstehend bereits erläutert, zumindest zwischen der Innenwand und der Außenwand, durchgehend ausgebildet. Zur strömungstechnischen Abtrennung der ersten Strömungskammer von der zweiten Strömungskammer sind nun die Strömungsführungswände, also die erste Strömungsführungswand und die zweite Strömungsführungswand, vorgesehen.
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Die innere Strömungsführungswand erstreckt sich in radialer Richtung zwischen der Innenwand und der Zwischenwand, also in radialer Richtung ausgehend von der Innenwand bis hin zu der Zwischenwand. Ebenso erstreckt sie sich in Umfangsrichtung ausgehend von einem der Radialstege bis hin zu dem anderen der Radialstege. In analoger Art und Weise erstreckt sich die äußere Strömungsführungswand in radialer Richtung ausgehend von der Zwischenwand bis hin zu der Außenwand sowie in Umfangsrichtung ausgehend von dem einen der Radialstege bis hin zu dem anderen der Radialstege.
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Besonders bevorzugt sind zwei der Radialstege, welche über die innere Strömungsführungswand miteinander verbunden sind, nicht über eine äußere Strömungsführungswand miteinander verbunden und umgekehrt. Einer der Radialstege ist insoweit mit einem ersten weiteren der Radialstege über die innere Strömungsführungswand und mit einem zweiten weiteren der Radialstege über eine äußere Strömungsführungswand verbunden. Anders ausgedrückt greift an jedem der Radialstege eine innere Strömungsführungswand sowie eine äußere Strömungsführungswand an, welche sich jedoch in Umfangsrichtung in entgegengesetzte Richtungen erstrecken.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die innere Strömungsführungswand und/oder die äußere Strömungsführungswand in Umfangsrichtung gekrümmt ist, insbesondere durchgehend oder nur in einem an die Radialstege angrenzenden Krümmungsbereich, und/oder tangential in die Radialstege übergeht. Aufgrund der Krümmung der Strömungsführungswand wird ein äußerst geringer Druckverlust der Fluidumlenkungseinrichtung erzielt. Die Krümmung liegt in Umfangsrichtung vor, wobei vorzugsweise die innere Strömungsführungswand, insbesondere in ihrer Mitte in Umfangsrichtung, eine stärkere Krümmung aufweist als die äußere Strömungsführungswand. Die Krümmung kann insbesondere durchgehend sein oder sich auf den oder die Krümmungsbereiche beschränken, an welchen die jeweilige Strömungsführungswand in dem oder die Radialstege übergeht. Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher die jeweilige Strömungsführungswand tangential in wenigstens einen der Radialstege, besonders bevorzugt jedoch in beide der Radialstege, übergeht und hierzu eine entsprechende Krümmung aufweist. Die Krümmung kann grundsätzlich konkav oder konvex ausgestaltet sein.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die innere Strömungsführungswand und/oder die äußere Strömungsführungswand in radialer Richtung und/oder in tangentialer Richtung geneigt sind, insbesondere in entgegengesetzte Richtungen geneigt sind. Zusätzlich oder alternativ zu der vorstehend beschriebenen Krümmung der jeweiligen Strömungsführungswand kann diese geneigt sein. Die Neigung ist dabei in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung vorgesehen. Unter der Neigung in radialer Richtung ist dabei zu verstehen, dass die Strömungsführungswand an unterschiedlichen Radialpositionen unterschiedliche Axialpositionen aufweisen, also beispielsweise in radialer Richtung von innen nach außen gesehen in axialer Richtung nach hinten oder vorne oder allgemeiner in die eine oder andere Richtung gekippt sind. Die Neigung in tangentialer Richtung ist derart vorgesehen, dass die Strömungsführungswand an unterschiedlichen Tangentialpositionen unterschiedliche Axialpositionen aufweist. Die tangentiale Richtung kann alternativ auch als Umfangsrichtung und entsprechend die Tangentialposition als Umfangsposition bezeichnet werden. Die Neigung in tangentialer Richtung ist beispielsweise derart gerichtet, dass eine eventuell vorliegende Umfangskomponente der Strömung in eine Axialkomponente umgesetzt wird.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die äußere Strömungsführungswand an eine in axialer Richtung innenliegende Stirnfläche der Zwischenwand unmittelbar angrenzt und die innere Strömungsführungswand über einen die Zwischenwand fortsetzenden Verbindungssteg an der Stirnfläche der Zwischenwand angreift. Die Zwischenwand ist bevorzugt in axialer Richtung nicht durchgehend ausgestaltet, sondern ist in zwei Zwischenwandbereiche unterteilt, welche in axialer Richtung voneinander beabstandet sind. Die Zwischenwand beziehungsweise einer der Zwischenwandbereiche weist insoweit eine in axialer Richtung innenliegende Stirnfläche auf. Von dieser geht die äußere Strömungsführungswand vorzugsweise unmittelbar aus. Für die innere Strömungsführungswand trifft dies nicht zu. Vielmehr ist diese über den Verbindungssteg an die Stirnfläche angebunden. Der Verbindungssteg setzt die Zwischenwand fort und bildet insoweit eine Verlängerung in axialer Richtung von diesem. Bevorzugt wird der Verbindungssteg in Umfangsrichtung beidseitig jeweils von einer äußeren Strömungsführungswand begrenzt.
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Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Fluidumlenkungseinrichtung zwei in axialer Richtung aneinander angrenzende Axialbereiche aufweist, wobei jeder der Axialbereiche einen Innenwandbereich der Innenwand, einen Zwischenwandbereich der Zwischenwand, einen Außenwandbereich der Außenwand und Radialstegbereiche der Radialstege aufweist, wobei die Außenwandbereiche, die Innenwandbereiche und die Radialstegbareiche aneinander angrenzen und die Zwischenwandbereiche miteinander fluchtend in axialer Richtung voneinander beabstandet sind. Auf eine derartige Ausgestaltung wurde bereits hingewiesen. Die Fluidumlenkungseinrichtung ist insoweit zumindest gedanklich in zwei Bereiche, nämlich die beiden Axialbereiche, aufteilbar. Bevorzugt weisen die beiden Axialbereiche dieselbe Erstreckung in axialer Richtung auf, verfügen also über dieselbe Axialerstreckung.
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Die Innenwandbereiche und die Außenwandbereiche grenzen in axialer Richtung unmittelbar aneinander an, sodass die Innenwand und die Außenwand jeweils als durchgehender Kreiszylinder vorliegen. Auch die Radialstegbereiche der Radialstege liegen in axialer Richtung gesehen unmittelbar aneinander an, sodass in axialer Richtung durchgehende Axialstege ausgestaltet sind. Die Zwischenwandbereiche sind jedoch in axialer Richtung voneinander beabstandet und liegen jeweils als Kreiszylinder vor. Die Ausbildung der Zwischenwand beziehungsweise der Zwischenwandbereiche ermöglicht eine einfache Fluidtrennung der inneren Fluidanschlüsse von den äußeren Fluidanschlüssen und insoweit eine kompakte Ausgestaltung der Fluidumlenkungseinrichtung.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in jedem der Axialbereiche in Umfangsrichtung abwechselnd eine innere Strömungsführungswand und eine äußere Strömungsführungswand an dem jeweiligen Zwischenwandbereich angreifen, sodass die Strömungsführungswände der Axialbereiche in in axialer Richtung voneinander beabstandeten Reihen angeordnet sind. In jedem der Axialbereiche liegen insoweit jeweils wenigstens eine innere Strömungsführungswand und eine äußere Strömungsführungswand vor, vorzugsweise jedoch jeweils mehrere innere Strömungsführungswände sowie mehrere äußere Strömungsführungswände.
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Die wenigstens eine Strömungsführungswand und die wenigstens eine äußere Strömungsführungswand jedes der Axialbereiche liegen in axialer Richtung gesehen beziehungsweise im Längsschnitt gesehen wenigstens bereichsweise in Überdeckung zueinander vor. Die Strömungsführungswände der unterschiedlichen Axialbereiche sind jedoch in axialer Richtung voneinander beabstandet oder grenzen allenfalls in axialer Richtung unmittelbar aneinander an. In jedem Fall liegen jedoch die Strömungsführungswände eines der Axialbereiche in einer ersten Reihe und die Strömungsführungswände eines anderen der Axialbereiche in einer zweiten Reihe vor, wobei die beiden Reihen in axialer Richtung voneinander beabstandet sind.
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Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jeder der Axialbereiche jeweils von einem Fluidverteilungselement ausgebildet ist und die Fluidverteilungselemente als Gleichteile vorliegen. Die Fluidverteilungselemente sind vollständig identisch zueinander aufgebaut und werden zur Ausbildung der Fluidumlenkungseinrichtung aneinander angeordnet, insbesondere aneinander befestigt. Das Befestigen kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise erfolgen, beispielsweise ist eine formschlüssige und/oder eine stoffschlüssige Befestigung vorgesehen. Die Ausbildung der Fluidverteilungselemente als Gleichteile ermöglicht eine kostengünstige Herstellung der Fluidumlenkungseinrichtung, weil die Fluidverteilungselemente mittels desselben Werkzeugs herstellbar sind, beispielsweise durch Spritzgießen oder dergleichen.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Fluidverteilungselemente in Umfangsrichtung winkelversetzt miteinander verbunden sind. Die beiden Fluidverteilungselemente werden insoweit nicht in derselben Winkelorientierung miteinander verbunden, sondern vielmehr ist ein Winkelversatz um bevorzugt einen der Radialstege vorgesehen. Der Winkelversatz wird derart gewählt, dass die eingangs beschriebene Fluidverbindung zwischen dem ersten inneren Fluidanschluss und dem zweiten äußeren Fluideinschluss einerseits und dem ersteren Fluidanschluss und dem zweiten inneren Fluidanschluss andererseits realisiert ist.
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Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste innere Fluidanschluss und der zweite innere Fluidanschluss denselben Durchströmungsquerschnitt aufweisen und/oder dass der erste äußere Fluidanschluss und der zweite äußere Fluidanschluss denselben Durchströmungsquerschnitt aufweisen. Dies wird insbesondere durch die koaxiale Anordnung der Zwischenwandbereiche erzielt. Die Innenwand und die Außenwand sind hierbei ohnehin in axialer Richtung durchgehend ausgestaltet und kreiszylinderförmig. Selbstverständlich können grundsätzlich auch verschiedene Durchströmungsquerschnitte realisiert werden, sodass also der erste innere Fluidanschluss und der zweite innere Fluidanschluss und/oder der erste äußere Fluidanschluss und der zweite äußere Fluidanschluss (jeweils) zueinander verschiedene Durchströmungsquerschnitte aufweisen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine der ersten axialen Seite zugewandte Stirnfläche der Innenwand in axialer Richtung in Richtung der zweiten axialen Seite versetzt und/oder eine der zweiten axialen Seite zugewandte Stirnfläche der Innenwand in axialer Richtung in Richtung der ersten axialen Seite versetzt angeordnet ist, insbesondere jeweils zur Ausbildung einer Aufnahmekammer, vorzugsweise für eine Ventilatoreinrichtung und/oder einer Querschnittsverstelleinrichtung. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass die Stirnseiten beziehungsweise Stirnflächen der Außenwand und der Zwischenwand in axialer Richtung gesehen vorzugsweise miteinander fluchten, insbesondere auf beiden Seiten der Fluidumlenkungseinrichtung in axialer Richtung. Im Gegensatz hierzu können die Stirnflächen der Innenwände oder zumindest eine der Stirnflächen in axialer Richtung nach innen versetzt sein, sodass zum einen in dem ersten Strömungsbereich die erste Strömungskammer beziehungsweise die zweite Strömungskammer in radialer Richtung innen unbegrenzt ist, sich also bis hin zu der Längsmittelachse erstreckt und zum anderen die Anordnung weiterer Einrichtungen möglich ist.
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Vorzugsweise dient das Zurücksetzen der Stirnfläche der Ausbildung der Aufnahmekammer für die Ventilatoreinrichtung und/oder für die Querschnittsverstelleinrichtung. Die Ventilatoreinrichtung weist beispielsweise ein Laufrad auf, das in der Aufnahmekammer angeordnet ist, wohingegen ein Motor der Ventilatoreinrichtung in einer von der Innenwand in radialer Richtung nach außen begrenzten Kammer angeordnet sein kann. Zusätzlich oder alternativ zur Ventilatoreinrichtung kann in der Aufnahmekammer die Querschnittsverstelleinrichtung vorgesehen sein, mittels welcher der Durchströmungsquerschnitt wenigstens einer der Strömungskammer, bevorzugt beider Strömungskammern, einstellbar ist. Bevorzugt ist der Durchströmungsquerschnitt mittels der Querschnittsverstelleinrichtung beliebig einstellbar, insbesondere die Strömungsverbindung wahlweise vollständig unterbrechbar oder vollständig freigebbar. Die Aufnahmekammer ist in ihren Abmessungen vorzugsweise an die Ventilatoreinrichtung beziehungsweise die Querschnittsverstelleinrichtung angepasst, beispielsweise liegt ein Motor der Ventilatoreinrichtung mit seiner Außenumfangsfläche zumindest abschnittsweise an einer die Aufnahmekammer begrenzenden Innenumfangsfläche an, insbesondere derart, dass er kraftschlüssig und/oder formschlüssig in der Aufnahmekammer festgesetzt ist. Alternativ kann die Aufnahmekammer selbstverständlich mit massivem Material gefüllt sein, welches insbesondere einstückig und/oder materialeinheitlich mit der Innenwand ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein lufttechnisches Gerät, welches eine Fluidumlenkungseinrichtung gemäß den vorstehenden Ausführungen aufweist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Fluidumlenkungseinrichtung, die sich aus zwei Fluidverteilungselementen zusammensetzt,
- 2 eine Detaildarstellung eines der Fluidverteilungselemente,
- 3 eine Längsschnittdarstellung durch die Fluidumlenkungseinrichtung,
- 4 eine Ausgestaltung der Fluidumlenkungseinrichtung, bei welcher in einer Aufnahmekammer eine Querschnittsverstelleinrichtung angeordnet ist,
- 5 eine schematische Darstellung der Fluidumlenkungseinrichtung in einer zweiten Ausführungsform,
- 6 eine erste Ausführungsform eines lufttechnischen Geräts in schematischer Längsschnittdarstellung, wobei das lufttechnische Gerät über die Fluidumlenkungseinrichtung verfügt, sowie
- 7 eine zweite Ausführungsform des lufttechnischen Geräts.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fluidumlenkungseinrichtung 1, wie sie beispielsweise in einem hier nicht dargestellten lufttechnischen Gerät 2 verbaut sein kann. Die Fluidumlenkungseinrichtung 1 weist eine Innenwand 3, eine Zwischenwand 4 sowie eine Außenwand 5 auf. Sie setzt sich grundsätzlich aus zwei Fluidverteilungselementen 6 und 7 zusammen, welche in einer gedachten Trennebene 8 unmittelbar aneinander angrenzen.
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Es ist zumindest ansatzweise erkennbar, dass sich die Außenwand 5 aus zwei in axialer Richtung aneinander angrenzenden Außenwandbereichen 9 und 10 zusammensetzt beziehungsweise diese aufweist. Die Zwischenwand 4 weist Zwischenwandbereiche 11 und 12 auf, die in axialer Richtung voneinander beabstandet vorliegen. Die Innenwand 3 wiederum weist Innenwandbereiche 13 und 14 auf, von welchen hier lediglich der Innenwandbereich 13 erkennbar ist. Die Innenwandbereiche 13 und 14 liegen analog zu den Außenwandbereichen 9 und 10 in axialer Richtung unmittelbar aneinander an, sodass die Innenwand 3 und die Außenwand 5 jeweils in Form eines durchgehenden Kreiszylinders ausgestaltet sind. Hingegen bilden die Zwischenwandbereiche 11 und 12 jeweils einen separaten Kreiszylinder.
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Zusätzlich zu den genannten Wänden 3, 4 und 5 verfügt die Fluidumlenkungseinrichtung 1 über mehrere Radialstege 15, von welchen lediglich einige rein beispielhaft gekennzeichnet sind. Die Radialstege erstrecken sich in radialer Richtung vorzugsweise durchgehend ausgehend von der Innenwand 3 bis hin zu der Außenwand 5, verbinden diese also. Zusätzlich ist die Zwischenwand 4 über die Radialstege 15 einerseits mit der Innenwand 3 und andererseits mit der Außenwand 5 verbunden.
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Die Fluidumlenkungseinrichtung 1 verfügt über zwei in axialer Richtung gegenüberliegende Seiten. Auf einer ersten Seite sind ein erster innerer Fluidanschluss 16 sowie ein erster äußerer Fluidanschluss 17 vorgesehen. Auf der zweiten Seite hingegen (hier nicht erkennbar) ein zweiter innerer Fluidanschluss 18 und ein zweiter äußerer Fluidanschluss 19. Die inneren Fluidanschlüsse 16 und 18 sind in radialer Richtung nach außen von der Zwischenwand 4 begrenzt. Die äußeren Fluidanschlüsse 17 und 19 liegen in radialer Richtung gesehen zwischen der Zwischenwand 4 und der Außenwand 5 vor, werden also nach innen von der Zwischenwand 4 und nach außen von der Außenwand 5 begrenzt.
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Es ist nun vorgesehen, dass der erste innere Fluidanschluss 16 mit dem zweiten äußeren Fluidanschluss 19 in Fluidverbindung steht und von dem zweiten inneren Fluidanschluss und selbstverständlich auch von dem ersten äußeren Fluidanschluss 17 fluidtechnisch getrennt ist. Der erste äußere Fluidanschluss 17 soll hingegen mit dem zweiten inneren Fluidanschluss 18 in Fluidverbindung stehen und von dem zweiten äußeren Fluidanschluss 19 und selbstredend auch von dem ersten inneren Fluidanschluss 16 fluidtechnisch getrennt sein. Die Fluidverbindung zwischen dem ersten inneren Fluidanschluss 16 und dem zweiten äußeren Fluidanschluss 19 liegt dabei über wenigstens eine erste Strömungskammer 20 und die Fluidverbindung zwischen dem ersten äußeren Fluidanschluss 17 und dem zweiten inneren Fluidanschluss 18 über wenigstens eine zweite Strömungskammer 21 vor.
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In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere erste Strömungskammern 20 und mehrere zweite Strömungskammern 21 ausgebildet, welche in Umfangsrichtung gesehen abwechselnd ausgebildet sind. Die ersten Strömungskammern 20 und die zweiten Strömungskammern 21 sind hier lediglich beispielhaft angedeutet und durchgreifen die Fluidumlenkungseinrichtung 1 jeweils ausgehend von einem der Fluidanschlüsse auf der ersten Seite bis hin zu einem anderen der Fluidanschlüsse auf der anderen Seite. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein von der Innenwand 3 in radialer Richtung nach außen begrenzter Innenraum 22 (hier nicht erkennbar) in axialer Richtung gesehen wenigstens einseitig mittels eines Deckels 23 verschlossen. Vorzugsweise ist der Innenraum 22 beidseitig mittels Deckeln 23 verschlossen. Der Deckel 23 beziehungsweise die Deckel 23 sind hierbei bevorzugt einstückig und/oder materialeinheitlich mit der Innenwand 3 ausgestaltet. Der Deckel 23 kann grundsätzlich eine beliebige Form aufweisen. Beispielsweise ist er durchgehend plan, kegelförmig, kegelstumpfförmig oder teilkugelförmig, insbesondere halbkugelförmig.
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Die 2 zeigt rein beispielhaft das Fluidverteilungselement 7. Deutlich erkennbar ist hier die Trennebene 8, in welcher die Außenwandbereiche 9 und 10 und die Innenwandbereiche 13 und 14 aneinander angrenzen. Es wird deutlich, dass das Fluidverteilungselement 7 eine Vielzahl von Radialstegen 15 beziehungsweise Radialstegbereichen aufweist. Jeweils zwei der Radialstege 15 begrenzt zwischen sich eine der ersten Strömungskammern 20 oder eine der zweiten Strömungskammern 21. Vorzugsweise begrenzt jeder der Radialstege 15 in Umfangsrichtung gesehen einerseits eine der ersten Strömungskammern 20 und andererseits eine der zweiten Strömungskammern 21. Es ist weiter erkennbar, dass in Umfangsrichtung gesehen sich die ersten Strömungskammern 20 mit den zweiten Strömungskammern 21 abwechseln.
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Zur Ausbildung der Strömungskammern 20 und 21 sind jeweils zwei der Radialstege 15 mittels einer inneren Strömungsführungswand 24 oder einer äußeren Strömungsführungswand 25 miteinander verbunden. Bevorzugt wechseln sich die inneren Strömungsführungswände 24 und die äußeren Strömungsführungswände 25 in Umfangsrichtung ab. Von jedem der Radialstege 15 geht also in Umfangsrichtung einerseits eine innere Strömungsführungswand 24, jedoch keine äußere Strömungsführungswand 25, und andererseits eine äußere Strömungsführungswand 25, jedoch keine innere Strömungsführungswand 24 aus. In anderen Worten nehmen jeweils genau eine der inneren Strömungsführungswände 24 und genau eine der äußeren Strömungsführungswände 25 jeweils genau einen Radialsteg 15 zwischen sich auf beziehungsweise grenzen unmittelbar an diesen an.
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Die 3 zeigt eine Längsschnittdarstellung durch die Fluidumlenkungseinrichtung 1 entlang einer Längsmittelachse 26. Die Fluidumlenkungseinrichtung 1 weist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel beidseitig jeweils eine Aufnahmekammer 27 beziehungsweise 28 auf, die durch ein Zurücktreten der Innenwand 3 in axialer Richtung nach innen, also in Richtung der Trennebene 8, realisiert ist. Die Innenwand 3 weist in axialer Richtung einander gegenüberliegende Stirnflächen 29 und 30, die Zwischenwand 4 in axialer Richtung einander gegenüberliegende Stirnflächen 31 und 32 sowie die Außenwand 5 in axialer Richtung einander gegenüberliegende Stirnflächen 33 und 34 auf.
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Es wird deutlich, dass die Stirnflächen 31 und 33 einerseits sowie die Stirnflächen 32 und 34 andererseits jeweils in einer gemeinsamen Ebene liegen, wobei diese Ebene senkrecht auf der Längsmittelachse 26 steht. Die Stirnflächen 29 und 30 sind hingegen in axialer Richtung nach innen aufeinander zu versetzt, um die Aufnahmekammern 27 und 28 auszubilden. In den Aufnahmekammern 27 und 28 ist jeweils ein Laufrad 35 einer Ventilatoreinrichtung 36 angeordnet. Es kann vorgesehen sein, dass die Laufräder 35 mittels desselben Motors 37 antreibbar sind, welcher in dem Innenraum 22 angeordnet ist.
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Die Strömungskammern 20 und 21 sind in axialer Richtung gesehen jeweils in einen ersten Strömungsbereich, einen zweiten Strömungsbereich und einen dritten Strömungsbereich gedanklich aufteilbar. In dem ersten Strömungsbereich werden sie in radialer Richtung außen von der Zwischenwand 4, in dem zweiten Strömungsbereich in radialer Richtung innen von der Innenwand 3 und in radialer Richtung außen von der Außenwand 5 und in dem dritten Strömungsbereich in radialer Richtung innen von der Zwischenwand 4 und außen von der Außenwand 5 begrenzt.
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Die 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Fluidumlenkungseinrichtung 1. Grundsätzlich wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen und lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Anstelle der Ventilatoreinrichtung 36 mit dem Laufrad 35 und dem Motor 37 ist nunmehr eine Querschnittsverstelleinrichtung 38 wenigstens bereichsweise in der Aufnahmekammer 27 angeordnet. Die Querschnittsverstelleinrichtung 38 weist eine verstellbare Blende 39 auf, mittels welcher der Durchströmungsquerschnitt der ersten Strömungskammer 20 (in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel) verstellbar ist. Selbstverständlich kann die Querschnittsverstelleinrichtung 38 zusätzlich oder alternativ eine Blende aufweisen, welche dem Einstellen des Durchströmungsquerschnitts der zweiten Strömungskammer 21 dient. Die Blende 39 ist beispielsweise mittels eines Motors verstellbar, welcher analog zu dem Motor 37 in dem Innenraum 22 angeordnet ist.
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Die 5 zeigt eine schematische Darstellung der Fluidumlenkungseinrichtung 1 in einer zweiten Ausführungsform. Diese ist weitgehend identisch mit der bereits beschriebenen Fluidumlenkungseinrichtung 1 aufgebaut, sodass auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Diese liegen darin, dass die innere Strömungsführungswand 24 und/oder die äußere Strömungsführungswand 25 nun nicht lediglich in Umfangsrichtung gekrümmt, sondern zusätzlich geneigt angeordnet sind. In anderen Worten sind die innere Strömungsführungswand 24, die äußere Strömungsführungswand 25 oder beide in Umfangsrichtung angestellt. Dies kann zusätzlich oder alternativ zu der Krümmung vorgesehen sein. Beispielsweise sind die innere Strömungsführungswand 24 und/oder die äußere Strömungsführungswand 25 bereichsweise plan ausgebildet beziehungsweise liegen bereichsweise in einer gedachten Ebene. Der plane Bereich beziehungsweise die gedachte Ebene ist nun gegenüber der Längsmittelachse 26 angewinkelt, schließt mit dieser also einen Winkel ein, der größer als 0° und kleiner als 180° ist.
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Die Neigung der inneren Strömungsführungswand 24 und/oder der äußeren Strömungsführungswand 25 ist beispielsweise einer Drehrichtung einer die Fluidumlenkungseinrichtung 1 durchströmenden Strömung entgegengerichtet. Insbesondere ist die Neigung einer Drehrichtung des jeweils nächstliegenden Laufrads 35 entgegengerichtet, um insoweit die Umfangsgeschwindigkeit der Strömung zu reduzieren, die Umfangsgeschwindigkeit des von dem Laufrad 35 geförderten Fluids also stromabwärts des Laufrads 35 zu reduzieren. Mit einer derartigen Ausgestaltung der Fluidumlenkungseinrichtung 1 wird eine gleichmäßigere Durchströmung realisiert.
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Für alle Ausführungsformen der Fluidumlenkungseinrichtung 1 kann es vorgesehen sein, dass die Radialstege 15 geneigt und/oder gekrümmt sind, jeweils in axialer und/oder radialer und/oder tangentialer Richtung. Beispielsweise sind die Radialstege 15 beziehungsweise ist jeder der Radialstege 15 derart geneigt, insbesondere in axialer Richtung, dass ein Diffusor ausgebildet ist, insbesondere also die erste Strömungskammer 20 und/oder die zweite Strömungskammer 21 (jeweils) diffusorartig ausgestaltet sind und mithin in Strömungsrichtung einen größer werdenden Durchströmungsquerschnitt aufweisen. In anderen Worten weist der erste innere Fluidanschluss 16 einen kleineren Durchströmungsquerschnitt auf als der mit ihm in Strömungsverbindung stehende zweite äußere Fluidanschluss 19 und/oder der erste äußere Fluidanschluss 17 einen kleineren Durchströmungsquerschnitt als der mit ihm in Strömungsverbindung stehende zweite innere Fluidanschluss 18. Alternativ kann selbstverständlich eine düsenartige Ausgestaltung vorgesehen sein, bei welcher die Verhältnisse der Durchströmungsquerschnitte umgekehrt sind. Alternativ oder zusätzlich können die Radialstege 15 in Umfangsrichtung und/oder in tangentialer Richtung geneigt sein. Auch eine Krümmung der Radialstege 15 kann realisiert sein, insbesondere eine Krümmung in radialer Richtung.
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Die 6 zeigt eine erste Ausgestaltung des lufttechnischen Geräts 2, welches eine Mauer 40 durchgreift. Das lufttechnische Gerät 2 verfügt über einen Innenanschluss 41 mit einer Innenraumblende 42 einerseits der Mauer 40. Auf der dem Innenanschluss 41 gegenüberliegenden Seite des lufttechnischen Geräts 2 ist ein Außenanschluss 43 mit einer Außenblende 44 andererseits der Mauer 40 vorgesehen. Mittels des lufttechnischen Geräts 2 werden zwei Durchströmungswege 45 und 46 realisiert. In dem Durchströmungsweg 45 sind innenseitig ein Kreisfilter 47 und außenseitig ein Ringfilter 48 und in dem Durchströmungsweg 46 innenseitig ein Ringfilter 49 und außenseitig ein Kreisfilter 50 vorgesehen. In beiden Durchströmungswegen 45 und 46 sind ein Wärmespeicher 51 und die Fluidumlenkungseinrichtung 1 angeordnet. Der Wärmespeicher 51 ist dabei vorzugsweise für beide Durchströmungswege 45 und 46 einstückig ausgebildet und liegt beispielsweise in Form eines Keramikwärmespeichers, insbesondere eines Keramikwabenwärmespeichers, vor.
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Die 7 zeigt eine zweite Variante des lufttechnischen Geräts 2. Nachfolgend wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen und lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Diese liegen darin, dass anstelle des Wärmespeichers 51 zwei Teilwärmespeicher 52 und 53 vorgesehen sind, welche in Durchströmungsrichtung beidseitig der Fluidumlenkungseinrichtung 1 angeordnet sind. In anderen Worten ist der Teilwärmespeicher 52 innenseitig beziehungsweise einerseits und der Teilwärmespeicher 53 außenseitig beziehungsweise andererseits der Fluidumlenkungseinrichtung 1 vorgesehen. Die Durchströmungswege 45 und 46 entsprechen im Wesentlichen den vorstehend beschriebenen. Grundsätzlich sei darauf hingewiesen, dass die Durchströmungswege 45 und 46 des lufttechnischen Geräts 2 grundsätzlich in beliebige Richtung durchströmbar sind. Beispielsweise ist das lufttechnische Gerät 2 als sogenanntes Push-Pull-Gerät ausgestaltet, bei welchem jeder der Durchströmungswege 45 und 46 zeitweise in jeweils eine erste Richtung und zeitweise in jeweils eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung durchströmt wird.
