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Die Erfindung betrifft den Flügel eines Laufrads eines Ventilators. Bei dem Ventilator kann es sich um einen Axial-, Radial- oder Diagonalventilator handeln. Der Flügel hat eine anströmseitige Vorderkante und eine abströmseitige Hinterkante. Zum gattungsbildenden Stand der Technik sei beispielhaft auf
DE 10 2014 215 817 A1 verwiesen.
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Bei einem Ventilator gibt es sehr unterschiedliche Qualitätskriterien. Eines dieser Qualitätskriterien ist die abgestrahlte Schallleistung, die heutzutage eines der wichtigsten Verkaufsargumente ist.
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In Bezug auf eine Reduktion der Schallleistung gibt es bereits zahlreiche Ansätze zur Optimierung der Flügelhinterkante wie auch der Flügelspitze. Darüber hinaus ist auch bereits erkannt worden, dass eine Optimierung der Flügelvorderkante Einfluss auf die Schallleistung hat. So sind aus der Praxis gewellte Flügelvorderkanten bekannt, bspw. zur Erhöhung der Luftleistung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flügel des Laufrads eines Ventilators, ein Laufrad mit entsprechenden Flügeln und einen Ventilator mit entsprechendem Laufrad anzugeben, bei denen ungeachtet irgendwelcher Maßnahmen an der Flügelhinterkante und/oder an der Flügelspitze eine weitere Reduktion der abgestrahlten Schallleistung realisiert ist.
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Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass dies durch eine Modifikation der Flügelvorderkante möglich ist, wobei diese Modifikation zumindest über einen Bereich der Spannweite hinweg ausgeführt ist. Im Konkreten ist die Vorderkante geschlitzt, d.h. mit Schlitzen versehen, die sich von der Vorderkante aus in den Flügel hinein erstrecken. Versuche haben gezeigt, dass durch das Schlitzen der Flügelvorderkante die abgestrahlte Schallleistung um bis zu 2 dB(A) reduziert werden konnte.
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In vorteilhafter Weise sind die Schlitze im Wesentlichen über den gesamten freien Bereich der Spannweite hinweg ausgebildet. Dies bedeutet, dass der gesamte zur Verfügung stehende Bereich über die Spannweite hinweg geschlitzt ist, wobei darauf zu achten ist, dass mit der Schlitzung keine mechanische Schwächung der Vorderkante des Flügels einhergeht. Durch die Vorkehrung der Schlitze ist die Vorderkante wie ein Kamm ausgeführt.
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In vorteilhafter Weise laufen die Schlitze parallel zueinander und können dabei gerade, gebogen, geschwungen oder tordiert bzw. in sich verdreht sein. Insgesamt können die Schlitze einen schrägen Verlauf haben, ungeachtet ihrer individuellen Ausgestaltung.
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In weiter vorteilhafter Weise verlaufen die Schlitze im Wesentlichen konzentrisch zur Drehachse des Laufrads. Man könnte auch sagen, dass die Schlitze parallel zur Flügellaufradkante (Flügelspitze) zwischen Vorderkante und Hinterkante verlaufen.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Schlitze unterschiedlich lang ausgeführt sein können, je nach konkreter Geometrie des Flügels. Durch Anpassung der Länge und Breite der Schlitze findet eine abermalige Optimierung auf den konkreten Flügel und somit auf das konkrete Laufrad statt.
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Die Schlitze können sich von der Saugseite in Richtung Druckseite durchgängig erstrecken. In diesem Fall sind die Schlitze zur Saugseite hin offen, so dass dieser Bereich den Zinken eines Kamms ähnelt. Vorzugsweise im hinteren geschlossenen Bereich können die Schlitze mit einem Radius ausgestattet sein, so dass dort Ablösungen in der Strömung aufgrund scharfer Kanten vermieden sind.
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Im Rahmen einer alternativen Ausgestaltung sind die Schlitze an der Anströmkante vorzugsweise durchgängig geschlossen, d.h. die Anströmkante selbst ist frei von einer Schlitzung. Die Vorderkante ist somit mit einer Art Nase ausgebildet, die sich einerseits auf die Strömung und andererseits auf die Stabilität des Flügels auswirkt.
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Auch ist es denkbar, dass die Schlitze bei geschlossener Anströmkante, im vorderen Bereich der Anströmkante, d.h. nahe der Nase, ebenfalls oder alternativ mit einem Radius ausgestattet sind, analog zum hinteren Radius.
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Die Schlitze können zumindest bereichsweise mit einer Art Zwischenhaut ausgestattet sein, so dass in etwa mittig, von beiden Seiten her, ein Nutengrund existiert. Auch dies hat Einfluss auf die Strömungsverhältnisse. Auch ist es denkbar, dass die Schlitze saug- oder druckseitig durch die Zwischenhaut geschlossen sind, so dass ein Nutengrund jeweils auf der gegenüberliegenden Seite existiert.
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Die Schlitze können identisch ausgeführt sein. Dies bezieht sich sowohl auf die Länge als auch auf die Breite der Schlitze. Auch ist es denkbar, eine Variation von Länge und Breite der Schlitze vorzunehmen, auch hier in Abstimmung auf die sonstige Flügelgeometrie.
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In vorteilhafter Weise entspricht die Schlitzlänge dem Vielfachen der Schlitzbreite. So kann die Schlitzlänge beispielsweise dem 20- bis 30-fachen der Schlitzbreite entsprechen.
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Ähnlich wie bei den Schlitzen verhält es sich bei den Stegen zwischen den Schlitzen, die in vorteilhafter Weise identisch ausgeführt sind. Die Stege sind vorzugsweise breiter als die Schlitze, wodurch sich die notwendige Stabilität der Anströmkante ergibt. Dies gilt insbesondere in Bezug auf die Variante mit anströmseitig offenen Schlitzen.
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Der Flügel kann unterschiedlich ausgebildet bzw. geformt sein. Insbesondere kann der Flügel von der Vorderkante (Anströmkante) zur Hinterkante (Abströmkante) gewölbt sein oder in sich verwunden. Eine in sich gewellte Ausführung ist ebenfalls denkbar.
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In Bezug auf eine Reduktion der abgestrahlten Schallleistung ist es von weiterem Vorteil, wenn der Flügel an der Vorderkante, d.h. an der Anströmkante, vorzugsweise im Bereich der Schlitze, gewellt ist. Dabei kann der Flügel eine sinusoidale Schwingung in Draufsicht und/oder in Vorderansicht haben. Dies bedeutet, dass der Flügel nach oben und unten und/oder nach vorne geschwungen bzw. gewellt sein kann. Ungeachtet dieser Ausführung sind die Schlitze erfindungsgemäß ausgebildet.
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Ein erfindungsgemäßes Laufrad umfasst mindestens zwei der zuvor beschriebenen Flügel. Die Flügel können integraler Bestandteil des Laufrads sein. In diesem Fall werden die Flügel angeformt. Ebenso ist es denkbar, dass die Flügel fest oder variabel an einer Ronde des Laufrads befestigt sind.
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Schließlich ist ein Ventilator beansprucht, der mit einem entsprechenden Laufrad ausgestattet ist, welches wiederum Flügel der beanspruchten Art umfasst. Es kann sich dabei um jedweden Ventilator handeln, dessen Flügel eine Vorderkante bzw. Anströmkante haben, die entsprechend geschlitzt sein kann.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
- 1 in einer schematischen Ansicht das Laufrad eines Axialventilators mit fünf Flügeln, die eine geschlitzte Vorderkante haben,
- 2 in schematischer Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Laufrads mit fünf Flügeln, die eine geschlitzte Vorderseite haben, hergestellt durch Komplettdruckguss,
- 3 in einer schematischen Vorderansicht das Laufrad aus 2 von der Saugseite her,
- 4 in einer schematischen Rückansicht das Laufrad aus 2 von der Druckseite her,
- 5 in einer schematischen Ansicht, vergrößert, einen erfindungsgemäßen Flügel mit langen, schmalen und dabei offenen Schlitzen, von der Saugseite her,
- 6 in einer schematischen Ansicht, abermals vergrößert, die geschlitzte Vorderkante des Flügels aus 5, von der Saugseite her,
- 7 in einer schematischen Ansicht den Flügel aus 5, von der Druckseite her,
- 8 in einer schematischen Ansicht den Flügel aus den 5 bis 7, von der Anströmkante her,
- 9 in einer schematischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flügels, von der Saugseite her, wobei die Schlitze kürzer und breiter ausgeführt sind und am geschlossenen Ende einen Radius haben,
- 10 in einer schematischen Ansicht den Flügel aus 9, von der Druckseite her,
- 11 in einer schematischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flügels, von der Saugseite her, wobei die Schlitze länger und schmaler ausgeführt und mit einer Zwischenhaut ausgestattet sind,
- 12 in einer schematischen Ansicht den Flügel aus 11 von der Anströmkante her,
- 13 in einer schematischen Ansicht, vergrößert, den Flügel aus 11 von der Anströmkante her,
- 14 in einer schematischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flügels von der Saugseite her, mit geschlossener Anströmkante bzw. Nase,
- 15 in einer schematischen Ansicht, vergrößert, den Flügel aus 14 im Bereich der geschlossenen Vorderkante/Nase,
- 16 in einer schematischen Ansicht den Flügel aus 14, von der Druckseite her,
- 17 in einer schematischen Ansicht den Flügel wie in 16, von der Anströmkante her,
- 18 in einer schematischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flügels mit schräg gestellten Schlitzen von der Saugseite her,
- 19 in einer vergrößerten Ansicht den Flügel aus 18 von der Saugseite her,
- 20 in einer schematischen Ansicht den Flügel aus den 18 und 19 von der Druckseite her,
- 21 in einer schematischen Ansicht den Flügel aus den 18 bis 20 von der Anströmkante her,
- 22 in einer schematischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flügels mit gewellter Anströmkante, von der Saugseite her,
- 23 in einer schematischen Ansicht den Flügel aus 22 von der Druckseite her, und
- 24 in einer schematischen Ansicht den Flügel aus den 22 und 23 von der Anströmkante her.
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1 zeigt in einer schematischen Ansicht das Laufrad 1 eines Axialventilators mit fünf erfindungsgemäßen Flügeln 2.
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Die Flügel 2 sind an der Flügelhinterkante 3 gezackt und haben an der Flügelspitze 4 sog. Winglets 5 in Form einer Abkantung.
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An der Flügelvorderkante 6 ist in erfindungsgemäßer Weise eine die abgestrahlte Schallleistung reduzierende Maßnahme realisiert, sind nämlich Schlitze 7 ausgebildet. Die Schlitze 7 sind parallel zueinander angeordnet und verlaufen im Wesentlichen konzentrisch zur Drehachse des Laufrads 1.
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Die 2 und 3 zeigen ein Laufrad 1, hergestellt im Komplettdruckguss. Während 2 das Laufrad 1 in einer Ansicht schräg von der Saugseite her zeigt, ist das Laufrad 1 in 3 in einer Vorderansicht von der Saugseite her gezeigt.
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4 zeigt das Laufrad 1 in einer Rückansicht von der Druckseite her gesehen.
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Die Ausgestaltung der Flügelvorderkante 6 ist deutlich erkennbar, nämlich die Schlitze 7, die in etwa konzentrisch zur Drehachse des Laufrads 1 verlaufen.
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5 zeigt den erfindungsgemäßen Flügel 2 in isolierter Ansicht, vergrößert, von der Saugseite her gesehen.
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Die Schlitze 7 sind dabei relativ schmal und lang ausgeführt. Die dazwischen befindlichen Stege 8 sind erkennbar breiter als die Schlitze 7. Außerdem lässt 5 erkennen, dass die Schlitze 7 von der Flügelvorderkante 6 her offen und zum geschlossenen Ende hin mit einem Radius 9 versehen sind, wodurch abermals eine die Geräuschentwicklung reduzierende Maßnahme realisiert ist.
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6 zeigt den Bereich der Schlitze 7 und Stege 8 vergrößert. Mit I ist die Länge der Schlitze, mit b1 ist die Breite der Schlitze 7 und mit b2 ist die Breite der Stege 8 gekennzeichnet. Im hinteren geschlossenen Bereich der Schlitze 7 ist ein Radius 9 ausgebildet.
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7 zeigt den erfindungsgemäßen Flügel 2 von der Druckseite her gesehen. Die langen, schmalen Schlitze 7 sind deutlich erkennbar. Gleiches gilt für die Stege 8 und den Radius 9.
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8 zeigt den erfindungsgemäßen Flügel 2 von der Anströmkante 6 her gesehen. Dabei ist deutlich erkennbar, dass der Flügel 2 von der Flügelvorderkante 6 (Anströmkante) zur Flügelhinterkante 3 (Abströmkante) gebogen ist. Der Radius 9 ist ebenfalls erkennbar.
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Die 9 und 10 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flügels 2, wobei dort im Vergleich zu dem zuvor erörterten Ausführungsbeispiel kürzere breitere Schlitze 7 ausgebildet sind. Auch hier ist der Radius 9 angedeutet. Die Breite der Stege 8 definiert den Abstand zwischen den Schlitzen 7.
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10 zeigt den Flügel 2 aus 9 von der Druckseite her. Ansonsten gelten die gleichen Ausführungen wie zu 9.
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Die 11 bis 13 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flügels 2, mit langen, schmalen Schlitzen 7, einem endseitigen Radius 9 und einer sich über den gesamten Schlitz 7 hinweg erstreckenden Zwischenhaut 10.
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12 zeigt das Ausführungsbeispiel aus 11 in einer Ansicht von der Flügelvorderkante bzw. Anströmkante 6 her gesehen. Auch hier ist erkennbar, dass der Flügel 2 von der Flügelvorderkante 6 zur Flügelhinterkante 3 gebogen ist.
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13 zeigt das Ausführungsbeispiel aus 12 in einer vergrößerten Ansicht. Hier ist erkennbar, dass sich die Zwischenhaut 10 von der Anströmkante 6 bis zum geschlossenen Ende der Schlitze 7 erstreckt. Die Dicke der Zwischenhaut 10 ist mit d gekennzeichnet. Durch diese Maßnahme sind die Schlitze 7 im Sinne einer beiderseitigen Nut ausgeführt.
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Die 14 bis 17 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flügels 2, nämlich mit langen schmalen Schlitzen 7, die an der Flügelvorderkante 6 bzw. Anströmkante geschlossen sind. Durch die geschlossene Ausführung der Schlitze 7 ist eine Art Flügelnase 11 gebildet. Am innenseitigen Ende der Schlitze 7 ist jeweils ein Radius 9 ausgebildet. Gleiches gilt für das Nutenende im Bereich der Flügelnase 11.
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15 zeigt den geschlitzten Bereich des Flügels 1 aus 14 in vergrößerter Ansicht. Mit a ist der Abstand der Vorderkante 6 zum Schlitz 7 gekennzeichnet. Wesentlich ist die Vorkehrung der Flügelnase 11 im Bereich der Flügelvorderkante 6 und die Vorkehrung des jeweils endseitigen Radius 9 am jeweiligen Nutenende, wobei die beiden Radien unterschiedlich ausgebildet sein können.
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16 zeigt den Flügel 2 aus den 14 und 15 von der Druckseite her gesehen.
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17 zeigt das Ausführungsbeispiel von der Anströmkante 6 her gesehen, wobei diese Darstellung deutlich die Krümmung des Flügels 2 von der Flügelvorderkante 6 zur Flügelhinterkante 3 vermittelt.
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Die 18 bis 21 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flügels. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den zuvor erörterten Ausführungsbeispielen dadurch, dass die Schlitze 7 und entsprechend die Stege 8 schräg ausgebildet sind.
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19 zeigt den Bereich der Schlitze 7 in vergrößerter Darstellung. a dokumentiert den Winkel der Schlitze 7, d.h. deren Schrägstellung.
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20 zeigt den Flügel 2 gemäß 18 von der Druckseite her. Die Schlitze 7, die Stege 8 und der Radius 9 sind deutlich erkennbar.
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21 zeigt den Flügel aus den 18 bis 20 von der Flügelvorderkante 6 bzw. Anströmkante her gesehen mit deutlicher Biegung von der Flügelvorderkante 6 zur Flügelhinterkante 3.
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Die 22 bis 24 zeigen ein letztes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flügels 1, wobei dort lange schmale Schlitze 7 und entsprechend ausgebildete Stege 8 vorgesehen sind. Im Unterschied zu den zuvor erörterten Ausführungsbeispielen ist die Flügelvorderkante 6 gewellt, nämlich dergestalt, dass die Flügelvorderkante 6 in Draufsicht einen sinusoidalen Verlauf und in einer Vorderansicht einen linearen bzw. geradlinigen Verlauf zeigt.
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23 zeigt den Flügel aus 22 von der Druckseite her gesehen.
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24 zeigt den Flügel aus den 22 und 23 von der Flügelvorderkante 6 bzw. Anströmkante her gesehen. Anhand dieser Ansicht ist die Wellenform der Anströmkante einerseits und die Biegung des Flügels 2 von der Flügelvorderkante 6 zur Flügelhinterkante 3 erkennbar.
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Die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele zeigen ganz besondere Maßnahmen an der Flügelvorderkante 6 bzw. an der Anströmkante, nämlich die Vorkehrung von Schlitzen 7, die unterschiedlich dimensioniert und orientiert sein können. Diese Maßnahmen bewirken eine Optimierung in Bezug auf die abgestrahlte Schallleistung, nämlich eine nicht unerhebliche Reduktion der abgestrahlten Schallleistung.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Flügel wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
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Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Flügel lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Laufrad
- 2
- Flügel
- 3
- Flügelhinterkante (Hinterkante, Abströmkante)
- 4
- Flügelspitze
- 5
- Winglet
- 6
- Flügelvorderkante (Vorderkante, Anströmkante)
- 7
- Schlitz
- 8
- Steg
- 9
- Radius
- 10
- Zwischenhaut, Zwischenschicht
- 11
- Flügelnase
- b1
- Breite (der Schlitze)
- b2
- Breite (der Stege)
- α
- Winkel, Schrägstellung der Schlitze
- a
- Abstand Vorderkante zum Schlitz
- I
- Länge der Schlitze
- d
- Dicke der Zwischenhaut
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014215817 A1 [0001]
