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Die Erfindung betrifft einen Luftbefeuchter zur Anbringung an einem Deckenauslass einer Gebäudebelüftungsanlage
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Lüftungsanlagen sind oft der Grund für eine niedrige relative Luftfeuchtigkeit in beheizten Räumen, was besonders im Winter auffällig ist. Die Lüftung saugt kalte Außenluft an und durch die Erwärmung der Luft auf Raumtemperatur wird die relative Luftfeuchtigkeit reduziert. Die abgeführte Luft entzieht dem Raum Feuchtigkeit und wird dann durch frische Luft mit niedriger relativer Luftfeuchtigkeit ersetzt. Der kontinuierliche Luftaustausch durch das Lüftungssystem kann im Winter zu einer sehr niedrigen relativen Luftfeuchtigkeit führen. Die niedrige relative Luftfeuchtigkeit kann zu unterschiedlichen körperlichen Belastungen führen. Diese können zum Beispiel Reizhusten, Staubbelastung der Atmungsorgane, Belastung durch Allergieauslöser, steigende Feinstaubbelastung, Augenreizungen, trockener Mund und Rachen, Trocknung der Schleimhäute und dadurch sinkende Immunkraft, Konzentrationsschwäche, Kopfschmerzen usw. sein.
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Tragbare Luftbefeuchter sind sehr verbreitet. Bei diesen erfolgt die Luftbefeuchtung durcheines der folgenden Elemente:
- - Verdampfer: Das Wasser wird durch ein Heizelement erwärmt und verdampft;
- - Ultraschallvernebler: Die von einem Piezoelement erzeugte hochfrequente Schwingung schlägt kleine Tröpfchen aus dem Wasser;
- - Zerstäuber: Das Wasser wird durch Druckluft in kleine Tröpfchen zerstäubt;
- - Verdunster: Durch Kapillarwirkung ziehen die filterartigen Einsätze das Wasser aus dem Behälter heraus. Das Wasser verdunstet durch den Luftstrom in filterartigen Einsätzen.
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Alle diese Befeuchtungsverfahren verbrauchen Energie und erzeugen Geräusche, die besonders nachts als störend empfunden werden können. Darüber hinaus kann die befeuchtete Luft abhängig vom Luftstrom im Raum und der Position des Luftbefeuchters sofort ganz oder teilweise aus dem Raum abgeführt werden.
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Ein weiteres bekanntes Gerät zur Befeuchtung der Luft aus der Lüftungsanlage ist der stationäre Luftbefeuchter, der in der Lüftungsanlage installiert oder als Zusatzgerät an die Lüftungsanlage angeschlossen wird. Die befeuchtete Luft wird vom Luftbefeuchter durch die Lüftungsleitungen in die Räume geleitet, was die Gefahr der Schimmel- und Keimbildung in den Lüftungsleitungen erhöht. Darüber hinaus sind solche Luftbefeuchter teuer und können nur von Fachleuten installiert werden. Die Wartung solcher Geräte ist sehr aufwendig.
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Aufgabe dieser Erfindung ist es, durch eine Vorrichtung die aus einer Lüftungsanlage strömende Luft zu befeuchten. Die Vorrichtung sollte energiesparend, leise und effizient sein.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, welche zum Befeuchten der Luft direkt an den Auslassöffnungen der Lüftungsanlage in den Räumen angeschlossen ist. Der Luftbefeuchter besteht aus einem Wasserbehälter und einer Luftstromführung. Der Luftstrom aus dem Lüftungssystem wird auf das im Wasserbehälter befindliche Wasser geleitet.
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Durch die Installation von Luftbefeuchtern direkt an den Zuluftleitungen der Lüftungsanlage wird die gesamte in den Raum strömende Luft befeuchtet. Die Befeuchtung der Luft erfolgt außerhalb der Lüftungsanlage. Dabei tritt die befeuchtete Luft direkt in den Raum ein und wird nicht durch die Lüftungsrohre geleitet. Dadurch wird das Risiko von Keim- und Schimmelbildung in der Lüftungsanlage ausgeschlossen.
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Der Luftbefeuchter nutzt den Luftstrom aus der Lüftungsanlage und kann somit ohne zusätzlichen Energieverbrauch betrieben werden. Wenn der Luftbefeuchter nur den Luftstrom aus der Lüftungsanlage zur Befeuchtung verwendet, erzeugt er keine hörbaren Geräusche. Der Luftbefeuchter kann sogar die Geräusche aus der Lüftungsanlage teilweise dämpfen.
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Der Luftbefeuchter kann ohne besondere Kenntnisse einfach installiert und entfernt werden. Dadurch kann der Luftbefeuchter leicht gereinigt oder komplett durch ein neues Gerät ersetzt werden. Der Luftbefeuchter kann immer durch ein herkömmliches Ventil ausgetauscht werden und kann so nach Bedarf in bestimmten Jahreszeiten eingesetzt werden.
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Die Luftbefeuchter können in wenigen ausgewählten Räumen eingesetzt werden, was die Wartungs- und Anschaffungskosten reduziert. Die Konstruktion des Luftbefeuchters ist relativ einfach und ermöglicht eine kostengünstige Herstellung des Gerätes.
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Um einen bestimmten Lüftungsvolumenstrom nach dem Einsetzen des Luftbefeuchters beizubehalten, sieht die Erfindung einen Luftstromregler vor. Der Luftstromregler wird bei der Installation des Luftbefeuchters einmalig so eingestellt, dass bei Nachrüstung eines erfindungsgemäßen Luftbefeuchters an einer Gebäudebelüftungsanlage das gleiche Luftvolumen in den Raum strömt wie vor der Installation. Bei neuen Anlagen wird das Luftvolumen mit einem entsprechenden Messgerät eingestellt. Über den Luftstromregler wird somit die Steuerung des Luft-Volumenstroms erreicht.
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Der Luftstromregler sollte sich mit dem sinkenden Wasserstand bewegen können, damit der Luftstrom bei sinkendem Wasserstand immer effizient auf das Wasser einströmt. Er ist dazu bevorzugt durch wenigstens einen Auftriebskörper als Schwimmer ausgebildet, der im Wasserbehälter positioniert ist. Als Auftriebskörper kann auch ein nur nach unten offener Hohlraum benutzt werden.
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Der Luftstromregler sollte dabei so eingebaut werden, dass in die Luftstromführung vom Wasserstand abhängig ist. Die verschiedenen Öffnungen der Luftstromführung können je nach Wasserstand von dem Luftstromregler geschlossen oder geöffnet werden. Bevorzugt ist der Luftstromregler mit einem Luftleitelement versehen, das den vom Anschlussstutzen zugeleiteten Luftstrom um 90° umlenkt, so dass der Luftstrom horizontal über die Wasseroberfläche streicht. Als Luftleitelement ist vorzugsweise ein Kegelmantel oder ein kegelförmiger Körper am Luftstromregler vorgesehen.
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Um den Luftstrom regulieren zu können, sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, den Luftstromregler und das Zuluftrohr zu einer schwimmenden Einheit zu verbinden. Die zuströmende Luft wird durch einen Luftspalt geführt, der zwischen dem Luftstromregler und dem Zuluftrohr ausgebildet ist. Indem die beiden Teile axial verschiebbar zueinander und in mehreren relativen Position arretier ausgebildet sind, kann die Weite des Luftspalts eingestellt und darüber der Luftstrom reguliert werden.
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Die Arretierung kann, wie im nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel, durch eine Gewindespindel am Luftstromregler gebildet sein, die in einer Aufnahme im Zuluftrohr geführt ist. Eine Mutter oder ein anderes Arretierungsmittel wird daran festgelegt, so dass beim Anheben bzw. Senken des Luftstromreglers zugleich auch das Zuluftrohr angehoben bzw. gesenkt wird.
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Der Luftstromregler kann auch für die Anzeige des Wasserstandes verwendet werden, wobei die Position des Luftstromreglers von außen sichtbar sein muss.
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Zur besseren Befeuchtung der Zuluft können ein oder mehrere Körper in den Behälter eingebracht werden. Die Körper sollten so konstruiert sein, dass der Luftstrom Kräfte auf den Körper ausübt und dieser sich dadurch dreht. Durch die Rotation werden die Oberflächen des Körpers kontinuierlich mit einer dünnen Wasserschicht bedeckt. Dieser Ansatz ermöglicht es, die Kontaktfläche zwischen Luftstrom und Wasser so zu vergrößern, dass damit die Luftbefeuchtung erhöht wird.
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Es können ein oder mehrere Filtereinsätze in den Wasserbehälter eingesetzt werden, welche dann durch Kapillarwirkung Wasser in ihre Struktur saugen, um die Luftbefeuchtung in dem Behälter zu begünstigen. Der Luftstrom sollte so weit wie möglich auf die Filtereinsätze gerichtet sein. Die Einsatzstruktur sollte eine möglichst große Verdunstungsfläche bilden, um somit die Luftbefeuchtung zu intensivieren. Der Filtereinsatz kann beispielsweise aus Papier gefertigt werden, so dass der Kapillareffekt durch Papierfasern erzeugt wird. Um die Kontaktfläche mit dem Luftstrom zu vergrößern, sollten die Einsätze eine große Fläche aufweisen. Sie können beispielsweise in mehreren Schichten mit mehreren Löchern aufgebaut werden.
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Um die Befeuchtung in den Behältern zu verbessern, können eine oder mehrere Vorrichtungen zur Erzeugung eines Wasserstroms verwendet werden. So kann beispielsweise ein Propeller im Luftstrom bewegt werden und darüber das Wasser nach oben geleitet werden. Es kann beispielsweise auch ein kleiner Wasserfall gebildet werden. Das strömende Wasser vergrößert die Kontaktfläche zwischen dem Luftstrom und der Wasseroberfläche und fördert so die Verdunstung.
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Der Luftbefeuchter kann über Kabel, Batterie oder Akku mit Strom versorgt werden. Dadurch können verschiedene elektronische Einheiten in den Luftbefeuchter eingebaut werden.
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Bei vorhandener Energieversorgung können verschiedene Zusatzausstattungen vorgesehen sein:
- So kann ein Ultraschallvernebler im Luftbefeuchter eingebaut werden. Der Ultraschallvernebler stößt durch hochfrequente Schwingungen viele kleine Wassertropfen aus der Flüssigkeit aus. Der Ultraschallvernebler kann die Effizienz des Luftbefeuchters deutlich steigern.
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Weiterhin kann ein Ventilator im Luftbefeuchter eingebaut werden. Der Ventilator kann den Luftstrom im Luftbefeuchter verstärken und so die Befeuchtung der Luft, insbesondere durch Verdunstung, begünstigen. Das zusätzliche Luftvolumen kann sowohl aus der Lüftungsleitung als auch aus dem Raum angesaugt werden.
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Zudem kann eine Einheit zur Wassererwärmung im Luftbefeuchter eingebaut werden. Die erhöhte Temperatur des Wassers begünstigt die Befeuchtung der Luft.
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Wenn eine Energieversorgung vorhanden ist, kann im Luftbefeuchter auch eine Drucklufteinheit zum Zerstäuben des Wassers in kleine Tröpfchen installiert werden.
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Außerdem kann ein Luftfeuchtigkeitssensor im Luftbefeuchter eingebaut werden oder ein Wasserstandssensor zur Messung des Füllstands im Wasserbehälter des Luftbefeuchters installiert werden.
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Zur Erfassung des Raumklimas können verschiedene Sensoren verwendet werden, z.B. ein Temperatursensor und/oder ein Kohlendioxidsensor und/oder ein Gassensor. Mit diesen und anderen Sensoren kann die Qualität der ausströmenden Luft der Lüftungsanlage gemessen werden. Die Daten der eingebauten Sensoren können auf einem eingebauten Display angezeigt oder über ein Kabel oder eine drahtlose Verbindung an ein elektronisches Gerät übertragen werden.
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Die Energie für die Sensoren können aus der Luftströmungsenergie gewonnen werden. Dafür kann beispielsweise ein Propeller mit einem Generator verwendet werden.
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Eine Bypassklappe kann im Luftbefeuchter eingebaut werden, wenn eine Stromversorgung vorhanden ist. Es kann den Luftstrom umleiten, um die Befeuchtung der Luft ganz oder teilweise zu unterbrechen. Somit kann der Luftstrom in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit des Raumes geregelt werden. In dezentralen Lüftungsanlagen, in denen der gleiche Kanal für Zu- und Abströmung verwendet wird, kann die passive oder aktive Bypassklappe zum Einschalten der Befeuchtung nur für die Zuluft verwendet werden.
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Wenn eine Energieversorgung vorhanden ist, kann eine Lampe im Luftbefeuchter eingebaut werden. Mit einer eingebauten Lampe kann das Gerät zur Befeuchtung und Beleuchtung des Raumes verwendet werden.
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Wenn eine Energieversorgung vorhanden ist, kann außerdem eine Ultraviolettlampe im Luftbefeuchter eingebaut werden. Durch den Einsatz der Lampe kann der Luftbefeuchter durch ultraviolette Strahlung desinfiziert werden.
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Die im Luftbefeuchter installierten elektrischen Einheiten können automatisch gesteuert werden, basierend auf Daten von Sensoren im Raum oder am Luftbefeuchter. Die im Luftbefeuchter installierten elektrischen Einheiten können manuell per Fernbedienung oder eingebauter Steuerung verstellt werden.
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Das Wasser des Luftbefeuchters kann auch mit verschiedenen Duftstoffen, mineralisiertem Wasser, insbesondere meersalzhaltigem Wasser und/oder Medikamenten gemischt werden. Auf diese Weise können sie einen gewünschten Duft im Raum erzeugen und/oder eine heilende Wirkung erzielen.
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Um das Wasser in den Luftbefeuchter zu füllen, kann der Wasserbehälter vom Luftbefeuchter abgenommen werden. Nach dem Nachfüllen kann der Wasserbehälter wieder an den Luftbefeuchter gebaut werden.
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Das Wasser kann auch mittels einer Pumpe in den Luftbefeuchter gefüllt werden, wobei das Wasser von der Pumpe über einen Schlauch in spezielle Einlässe des Luftbefeuchters geführt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
- 1 einen Luftbefeuchter in perspektivischer Ansicht von schräg unten;
- 2 den Luftbefeuchter in perspektivischer Ansicht von schräg oben;
- 3 den Luftbefeuchter in perspektivischer, teilweise geschnittener Ansicht von schräg oben;
- 4 den Luftbefeuchter mit minimalem Strömungsquerschnitt, in seitlicher Schnittansicht
- 5 den Luftbefeuchter mit maximalem Strömungsquerschnitt, in seitlicher Schnittansicht;
- 6 den Luftbefeuchter bei maximalem Wasserstand im Wasserbehälter, in seitlicher Schnittansicht und
- 7 den Luftbefeuchter bei leerem Wasserbehälter, in seitlicher Schnittansicht.
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1 zeigt einen Luftbefeuchter 100 in perspektivischer Ansicht von schräg unten, also so, wie er sich für einen im Raum stehenden Betrachter präsentiert. Sichtbar sind ein Grundgehäuse 10 mit Luftaustrittsöffnungen 21 und einer Wassereinfüllöffnung 23 sowie ein Zuluftrohr 30.
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2 zeigt den Luftbefeuchter 100 in perspektivischer Ansicht von schräg oben. Das Grundgehäuse 10 ist nach oben hin mit einem ringförmigen Deckelelement 20 abgedeckt, das an seinem Innenumfang einen Anschlussstutzen 22 aufweist. Dieser dient zur formschlüssigen Verbindung mit einem Auslassventil der Gebäudelüftungsanlage. Die Luft aus dem Lüftungssystem wird über das Zuluftrohr 30 durch den Luftbefeuchter 100 hindurch in den zu befeuchtenden Raum geführt.
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Das Zuluftrohr 30 ist innerhalb des Anschlussstutzens 22 angeordnet, so dass es bis in das Auslassventil an der Decke hineinragen kann. In seinem Zentrum ist über mehrere Stege 34 eine Aufnahme 31 gehalten, die eine Bohrung aufweist. Darin greift eine Gewindespindel 41 eines Luftstromreglers 40 ein.
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3 zeigt eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht des Luftbefeuchters 100. Das Grundgehäuse 10 ist im Inneren hohl und bildet so in seinem unteren Teil einen Wasserbehälter 13 aus. Im oberen Teil ist die Außenwand mit einer Vielzahl von Luftaustrittsöffnungen 21 versehen. Im Kranz von Luftaustrittsöffnungen 21 sind mehrere Einfüllöffnungen 23 ausgebildet, an denen über eine schmale Tülle einer Gießkanne oder über einen Schlauch Wasser in den Wasserbehälter 13 eingefüllt werden kann.
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Im Innenraum des Grundgehäuses 10 ist außerdem ein rohrförmiges Führungselement 11 eingesetzt, in dem der Luftstromregler 40 vertikal verschiebbar angeordnet ist. Damit Wasser und Luft ungehindert durch das Führungselement 11 hindurch treten können, ist es gitterförmig mit großen Maschen ausgebildet. Im Zentrum des Wasserbehälters 13 ist ein Wasserauffrischelement 14 eingesetzt, das einer Verkeimung entgegenwirkt.
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Der Luftstromregler 40 ist im Ausführungsbeispiel mit einer Kegelfläche 45 versehen und bildet so zugleich ein Luftleitelement, durch das der über das Zuluftrohr 30 vertikal hereinströmende Luftstrom umgelenkt wird, so dass er über die Wasseroberfläche im Wasserbehälter 13 streicht und dann an den Luftaustrittsöffnungen austritt. Der Luftstrom ist in 3 durch die gestrichelte Linie angedeutet.
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Erfindungswesentlich sind die Ausbildung und die Funktion des Luftstromreglers 40 im Zusammenspiel mit dem Zuluftrohr 30. Zwischen der Oberseite des Luftstromreglers 40 und der Unterkante des zylindrischen Zuluftrohrs 30 wird ein ringförmiger Luftspalt 12 ausgebildet. Die Kegelfläche bewirkt also nicht nur eine Umlenkung, sondern auch eine Auffächerung des Luftstroms. Die Höhe des Luftspalts 12 kann durch die Mutter 43 auf der Gewindespindel 41 eingestellt werden, wobei sich die Mutter 43 an der Aufnahme 31 im Zuluftrohr 30 abstützt. Da der Luftstromregler 40 als Schwimmer ausgebildet ist, der sich mit dem Wasserstand im Wasserbehälter 13 hebt und senkt, hebt er über die Gewindespindel 41 und die Mutter 43 zugleich stets das Zuluftrohr 30 an, so dass der einmal über die Mutter 43 eingestellte Luftspalt 12 bei jedem Wasserstand eine konstante Weite beibehält.
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Die 4 bis 7 zeigen den Luftbefeuchter 100 jeweils in einer seitlichen Schnittansicht.
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In 4 ist der Luftregler 40 mitsamt des Zuluftrohrs 30 etwa bei zwei Dritteln der maximalen Füllhöhe im Wasserbehälter 13 positioniert. Der Wasserstand ist durch die punktierte Linie angedeutet. Zugleich ist das Zuluftrohr 30 relativ zum Luftregler 40 maximal abgesenkt, so dass sich nur ein sehr schmaler Luftspalt 12 ergibt. Unterhalb der Kegelfläche 45 ist am Luftregler 40 ein Hohlraum 44 vorhanden, der als Auftriebskörper dient. Im Zentrum des Luftreglers 40 ist ein Hohlraum 46 ausgebildet, welcher der Aufnahme des Wasserauffrischelements 14 dient
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In 5 ist die Position des Luftreglers 40 im Wasserbehälter 13 unverändert, jedoch ist das Zuluftrohr 30 gegenüber dem Luftregler 40 maximal angehoben, so dass sich ein sehr breiter Luftspalt 12 ergibt. Dazu ist die Mutter 43 auf der Gewindespindel 41 im Vergleich zu 4 weiter nach oben gedreht worden.
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In 6 ist der Luftregler 40 ist auf der maximalen Füllhöhe im Wasserbehälter 13 positioniert. Zugleich ist das Zuluftrohr 30 gegenüber dem Luftregler 40 so eingestellt, dass sich ein Luftspalt 12 mit mittlerer Weite ergibt.
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In 7 liegt der Luftregler 40 im leeren Wasserbehälter 13 auf dem Boden des Grundgehäuses 10 auf. Die Einstellung der Mutter 43 auf der Gewindespindel ist gegenüber 6 unverändert, so dass auch die Weite des Luftspalts 12 unverändert ist.
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Die gestrichelten Linien in 7 beidseits des Führungselements 11 deuten die Lage eines Filterelements 50 an. Dieses kann zusätzlich eingesetzt werden. Es sättigt sich über den Kapillareffekt mit Wasser aus dem Wasserbehälter 13 und befeuchtet damit die aus dem Luftspalt 12 austretende Luft.
