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Die Erfindung betrifft einen Kaltluftantrieb für Dekorationsmittel, insbesondere Weihnachtspyramiden, die mindestens ein Flügelrad und einen Drehteller an mindestens einer senkrechten Welle, die vorzugsweise in einer Fußplatte gelagert ist, aufweisen, wobei das Flügelrad im Standardbetrieb mit einer Warmluftkonvektionsströmung antreibbar und die Warmluftkonvektionsströmung insbesondere durch abbrennende Kerzen erzeugbar ist. Während der Advents- und Weihnachtszeit stehen in vielen Räumen Weihnachtspyramiden in unterschiedlichen Größen und Ausführungen. Es sind auch Schwibbögen mit integrierten pyramidenartigen Elementen oder bergmännische Miniatur-Landschaften, die einen oder mehrere mit Flügelrad angetriebene Drehteller aufweisen, bekannt. Sie haben ein traditionelles Antriebsprinzip gemeinsam: Flügelräder am Wellenkopf versetzen die auf gleicher Welle angebrachten Drehteller in Rotationsbewegung. Die dafür erforderliche Antriebsenergie wird durch Warmluftkonvektion über brennenden Wachs- bzw. Stearinkerzen bzw. Teelichte erzeugt.
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Die Leistung eines herkömmlichen Warmluftantriebes wird weitestgehend von der Anzahl der gleichzeitig unter dem Flügelrad abbrennenden Kerzen begrenzt. Handelsüblich sind dafür Pyramidenkerzen mit einem Durchmesser von beispielsweise 14 mm und einer Länge zwischen 65 und 90 mm oder Teelichte. Ihre Brenndauer liegt in etwa zwischen 45 min und wenigen Stunden.
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Der herkömmliche „Kerzenantrieb” von Weihnachtspyramiden besitzt jedoch auch Nachteile:
- 1. Nichteignung für den Dauerbetrieb der Pyramide. Kerzen müssen nach Ablauf ihrer Brenndauer ausgewechselt werden.
- 2. Nichteignung für den unbeaufsichtigten Betrieb der Pyramide (latente Brandgefahr durch brennende Kerzen bzw. durch Entzünden des Flügelrades bei Unterbrechung der Drehbewegung).
- 3. Schwierige Einstellung einer gewünschten Winkelgeschwindigkeit der Drehteller im Zusammenspiel zwischen Kerzenanzahl, Abstand der Flamme zum Flügelrad und Anstellwinkel der Radflügel.
- 4. Allgemein fehlende Kindersicherheit wegen des Umganges mit offenen Flammen.
- 5. Gefahr der Verunreinigung des Pyramidenaufbaus bzw. der Pyramidenstandfläche durch auslaufendes Wachs/Stearin (Reinigungsaufwand zumindest für die Kerzenhalter bei Kerzenwechsel).
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Analoge Nachteile treffen sinngemäß auch für die anderen mit Warmluft angetriebenen Dekorationsmittel zu.
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Bei größeren Drehtellern oder auch mehrstufigen Pyramiden reicht der über Kerzen erzeugte Konvektionsstrom häufig nicht mehr aus, um die angestrebte störungsfreie Drehbewegung der Drehteller zu garantieren. Dafür ist eine Alternative bekannt, nämlich den Antrieb der Welle durch einen Elektromotor mit Untersetzungsgetriebe.
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Beispielsweise ist aus der
DE 203 04 007 U ein solcher elektrischer Antrieb bekannt. Anstelle des unteren Wellenlagers ist ein Elektromotor unter der Fußplatte angeordnet, dessen Antriebswelle mit der Pyramidenwelle verbindbar ist.
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Der verfügbare Elektroanschluss wird auch für eine elektrische Beleuchtung der Pyramide genutzt.
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Obwohl alle genannten Nachteile des „Kerzenantriebes” mit der Umstellung auf einen Motorantrieb der Welle und einer Beleuchtung durch elektrische Kerzen beseitigt werden können, bleibt diese Lösung für den Betrieb von Dekorationsmitteln, insbesondere von Pyramiden, in weihnachtlicher Atmosphäre in Innenräumen unbefriedigend, weil das als Kulturgut gewachsene und etablierte Luftstrom- Antriebsprinzip nicht in äquivalenter Weise ersetzt wird: Die Pyramide bezieht ihre Antriebsenergie nicht mehr- wie ursprünglich – über einen Luftstrom, sondern über einen direkt mit der Welle verbundenen Elektromotor und wird damit zum elektrisch angetriebenen Karussell.
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Dadurch entfällt aber auch ein großer Vorteil des traditionellen Warmluftantriebes von Pyramiden, der in der mechanischen Entkoppelung von Antrieb und Pyramide besteht. Bei einem Warmluftantrieb ist ein Stillstand der Drehteller infolge eines manuellen Eingriffs oder einer Kollision völlig unschädlich, sofern der Abstand zwischen Kerzen und Flügelrad nicht so gering ist, dass das Flügelrad in der Flammenzone der Kerzen verkohlt. Bei einem elektrischen Direktantrieb ohne lastabhängige Abschaltung führt dagegen ein plötzlicher Drehstopp entweder zu Schäden am Motor, im Untersetzungsgetriebe oder zu schmerzhaften Erfahrungen beim manuellen Eingriff in die Pyramide.
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Weiterhin hat der Direktantrieb den Nachteil, dass es nicht mehr möglich ist, die Pyramide mit Kerzen traditionell anzutreiben.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für Dekorationsmittel vorzuschlagen, der einerseits alle Nachteile des „Kerzenantriebes” überwindet ohne die Nachteile eines elektrischen Direktantriebes aufzuweisen und andererseits den traditionellen Warmluftantrieb als alternativen Antrieb noch zulässt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Kaltluftantrieb für weihnachtliche Dekorationsmittel mit Flügelradantrieb mit den Merkmalen des ersten oder vierten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.
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Der vorgeschlagene Kaltluftantrieb besteht in seiner ersten Ausführungsform aus mindestens einem elektromotorisch antreibbaren Lüfter in einem prismatischen Gehäuse, bestehend aus einer unteren Grundplatte, einer dazu parallelen oberen Deckplatte und Seitenteilen, das zentral unter dem Dekorationsmittel positionierbar ist und dessen radial begrenzenden Außenkonturen einen Abstand von der verlängerten Welle des Dekorationsmittels aufweisen, der größer ist als der Abstand der Außenkanten der Fußplatte des Dekorationsmittels und mindestens im Bereich des Außenradius des Flügelrades liegt.
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Im Gehäuse sind Lufteintrittsöffnungen für die angesaugte Luft in der Grundplatte und/oder den Seitenteilen und Luftaustrittsöffnungen zur Erzeugung eines bis zum Flügelrad aufsteigenden Kaltluftstromes in der Deckplatte vorgesehen, wobei die Luftaustrittsöffnungen zweckmäßig entlang der Außenkante(n) der Deckplatte verteilt sind.
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Diese Antriebsvariante eignet sich besonders für kleinere Pyramiden mit nicht zu großer Höhe des Flügelrades über der Fußplatte.
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Der vorgeschlagene Kaltluftantrieb besteht in einer zweiten Ausführungsform ebenfalls aus einem prismatischen Gehäuse mit einer Grundplatte und Seitenteilen, das zentral unter der Fußplatte des Dekorationsmittels positionierbar ist. Die radial begrenzenden Außenkonturen des Gehäuses haben hier aber einen geringeren Abstand von der verlängerten Welle, der im Bereich des Radius des unteren Drehtellers liegt. Aus optischen Gründen kann er aber auch größer gewählt werden. Analog zur ersten Ausführungsform sind ebenfalls Lufteintrittsöffnungen in der Grundplatte und/oder den Seitenteilen vorhanden. Abweichend von der ersten Ausführungsform sind jedoch die Luftaustrittsöffnungen für den nach oben gerichteten Kaltluftstrom in die Fußplatte des Dekorationsmittels eingebracht, wobei die Luftaustrittsöffnungen innerhalb des Außenradius des unteren Drehtellers angeordnet sind.
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Neu an der zweiten Antriebsvariante ist es, dass im Zwischenraum zwischen dem unteren Drehteller und der Fußplatte ein Turbinenrad mit radial schräggestellten Luftleitschaufeln auf seiner Unterseite koaxial zum unteren Drehteller angeordnet ist, wobei der maximale Radius des Turbinenrades dem Radius des unteren Drehtellers entspricht und das Turbinenrad reib- oder formschlüssig mit dem unteren Drehteller verbunden ist. Auch hier liefert mindestens ein elektromotorisch antreibbarer Lüfter im Gehäuse den antreibenden Kaltluftstrom.
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Diese Antriebsvariante ist besonders vorteilhaft einsetzbar in großen Pyramiden, bei denen der Luftstrom aus dem Gehäuseunterbau das Flügelrad nicht mehr anzutreiben vermag.
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Beide Ausführungsformen des vorgeschlagenen Kaltluftantriebs enthalten ein flaches und wahlweise zylinderförmiges oder vieleckiges prismatisches Gehäuse, das als Untersatz unter dem Dekorationsmittel angeordnet ist. Das Gehäuse ist dabei vorteilhaft flexibel an die Gestaltung des darauf befindlichen Dekorationsmittels anpassbar.
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Das Gehäuse enthält einen mit geringer Drehzahl laufenden Computerlüfter geeigneter Leistung und Baugröße, so dass der Kaltluftantrieb fast unhörbar arbeitet. Ansaugöffnungen für die Luft befinden sich nicht sichtbar zentral im Boden des Gehäuses oder alternativ in dessen Seitenteilen, wenn die verfügbare Höhe unter dem Dekorationsmittel gering ist. Die Luftaustrittsöffnungen sind umlaufend in Umfangsrichtung in der Deckplatte des Unterbaugehäuses bzw. in der Fußplatte des Dekorationsmittels verteilt.
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Durch diese Konstruktion und durch ein auf den Lüfter abgestimmtes Flächenverhältnis von Lufteinlass zu Luftauslass strömt bei der ersten Antriebsvariante die geringfügig vorkomprimierte Raumluft aus den Luftaustrittsöffnungen vorteilhaft in Form eines quasi-laminaren Zylindermantelstroms von unten an das Flügelrad des Dekorationsmittels und versetzt damit die Welle(n) und den/die Drehteller in eine Drehbewegung.
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Bei der zweiten Antriebsvariante insbesondere für hohe Dekorationsmittel wird der Luftstrom nicht mehr im Freistrahl bis an das Flügelrad geleitet, sondern in einem Strömungskanal zum Turbinenrad unter dem untersten Drehteller, so dass der antreibende Luftstrom in vorteilhafter Weise eine wesentlich kürzere Strecke bis zum Antriebsrad zurückzulegen hat und daher – dem größeren Dekorationsmittel angemessen – auch höhere Antriebskräfte entwickeln kann.
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Der beschriebene Kaltluftantrieb kann sowohl als auswechselbarer Pyramidenuntersatz als auch als fester Bestandteil des Dekorationsmittelfußes ausgeführt werden. Ein Vorteil des auswechselbaren Untersatzes ist es, dass ein einziger Kaltluftantrieb für Pyramiden von unterschiedlicher Größe einsetzbar ist.
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Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, dass die vom Gehäuse unter der Fußplatte des Dekorationsmittels ausgehende und auf das Flügelrad oder das Turbinenrad wirkende Kaltluftströmung mittels elektronischer Regelungsmittel stufenlos bzw. in Stufen regelbar ist, so dass eine optimale Antriebskraft und die gewünschte Winkelgeschwindigkeit für die Drehteller erreicht werden kann. Kaltlufterzeugung und eine optionale elektrische Beleuchtung sind über EC geprüfte Netzteile mit Kleinspannung betreibbar. Der jeweilige im Kaltlufterzeugungssystem eingesetzte Leise-Lauf-Lüfter ist bereits mit einer Überhitzungsschutz-Sicherung ausgestattet. Damit sind optimale Voraussetzungen für Dauerbetrieb, Kindersicherheit und Brandschutz am Dekorationsmittel geschaffen.
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Im Folgenden soll die Erfindung beispielhaft an einem Kaltluftantrieb mit separatem Gehäuse für eine sechseckige Weihnachtspyramide mit einem Flügelrad und einem Drehteller erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen stellen dabei dar:
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1: Seitenschnittansicht des Kaltluftantriebes in der ersten Ausführungsform
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2: Horizontalteilschnittansicht des Gehäuses in der ersten Ausführungsform
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3: schematische Darstellung von Luftführungsvarianten
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4: schematische Darstellung einer Deckfläche mit Flächenelementen
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5: Seitenschnittansicht des Kaltluftantriebes in der zweiten Ausführungsform
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6: Horizontalteilschnittansicht des Gehäuses in der zweiten Ausführungsform
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7: Turbinenrad in einer Ansicht von unten
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Wie aus der 1 ersichtlich, weist die Weihnachtspyramide ein Flügelrad 1 und einen davon angetriebenen Drehteller 2 an einer senkrechten Welle 3 auf, die in einer Fußplatte 4 gelagert ist. Die Welle 3 ist in ihrem oberen Abschnitt in einem pyramidenförmigen Aufbau, der auf der Fußplatte 4 befestigt ist, ein zweites Mal gelagert (nicht dargestellt).
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Im Standardbetrieb ist das Flügelrad 1 mit einer Warmluftkonvektionsströmung antreibbar, wobei die Warmluftkonvektionsstromung insbesondere durch abbrennende Kerzen erzeugbar ist. Weihnachtspyramiden werden auch zunehmend mit Teelichtern ausgestattet.
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Sollte das Flügelrad 1 bereits mit einem elektrischen Antrieb an der Welle 3 angetrieben sein, ist die einfache Umrüstung auf einen Kaltluftantrieb durch das Entfernen des Motors und Ersatz durch ein Drehlager, beispielsweise ein Kugellager, für die Welle 3 möglich.
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Der Kaltluftantrieb in der ersten Ausführungsform umfasst zunächst ein prismatisches Gehäuse 5, bestehend aus einer Grundplatte 6, einer dazu parallelen Deckplatte 7 und Seitenteilen 8, das zentral unter der Weihnachtspyramide anordenbar ist und dessen radial begrenzenden Außenkonturen einen Abstand von der verlängerten Welle 3 aufweisen, der mindestens im Bereich des Außenradius des Flügelrades 1 liegt. Die Abmessungen der Deckplatte 7 müssen größer sein als die Maße der Fußplatte 4 der Pyramide.
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Das Gehäuse 5 kann eine kreisförmige, ovale oder beliebige mehreckige Außenkontur, im Ausführungsbeispiel gemäß 2 eine sechseckige Außenkontur mit dementsprechend 6 Seitenteilen 8, aufweisen. Jede andere Form des Gehäuses 5 ist ebenso realisierbar und fällt in den Schutzbereich.
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Ein Kaltluftantrieb ist auch bei mehreren (gegenläufigen) Flügelrädern 1 übereinander wirksam ohne besondere Anpassungsmaßnahmen.
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Befinden sich dagegen mehrere anzutreibende Flügelräder 1 nebeneinander, kann dies durch ein entsprechend vergrößertes rechteckiges bzw. ovales Gehäuse 5 berücksichtigt werden, das sich unter alle vorhandenen Flügelräder 1 erstreckt.
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Die Fertigung des Gehäuses 5 für den Kaltluftantrieb von Pyramiden sollte aus ästhetischen Gründen vorzugsweise als dekorative und zu der in der Regel aus Holz gefertigten Pyramide passende handwerkliche Holzkonstruktion erfolgen.
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Das Gehäuse 5 besteht deswegen vorzugsweise aus Sperrholz bzw. Schichtholz, aber auch Metalle, Glas oder Kunststoffe sind einsetzbar.
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Optisch vorteilhaft sind auch Materialkombinationen aus Massivholz, Sperrholz, Messing, Aluminium oder Edelstahl.
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Im Gehäuse 5 ist mindestens ein elektromotorisch antreibbarer Lüfter zur Erzeugung des Kaltluftstromes zentral angeordnet. Bei großen Pyramiden sind auch mehrere Lüfter nebeneinander im Gehäuse 5 einbaubar. Auch die Reihenschaltung zweier Lüfter zur Druckerhöhung für eine größere Reichweite des Kaltluftstromes ist möglich.
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Für die drehfeste Lagerung des Lüfters dient in der einfachsten Form eine elastische Schaumstoffhalterung 13 auf der Grundplatte 6 mit zentraler Aussparung für den Lüfter, in der der Lüfter kraftschlüssig und schallgedämmt fixiert ist. Auch bekannte gummigedämpfte Lagerungsmittel für den Lüfter sind geeignet.
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Als optimale Bauform für den Kaltluftantrieb haben sich drehzahlregelbare Axiallüfter 12 erwiesen, die zur Kühlung von Computerbauteilen vorgesehen sind.
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Für den nach oben gerichteten Kaltluftstrom sind Luftaustrittsöffnungen 11 in der Deckplatte 7 des Gehäuses 5 und Lufteintrittsöffnungen 10 im zentralen Bereich der Grundplatte 6 unter dem Axiallüfter 12 und/oder in den Seitenteilen 8 vorgesehen, die mit der Ansaugseite des Axiallüfters 12 pneumatisch in Verbindung stehen, wobei die Luftaustrittsöffnungen 11 zweckmäßig entlang der Außenkanten der Deckplatte 7 verteilt sind.
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Die Deckplatte 7 des Gehäuses 5 muss dafür größer sein als die Fußplatte 4 der darauf abgestellten Pyramide. Die Grundplatte 6 entspricht dabei in der Regel in ihren Abmessungen der Deckplatte 7, so dass die Seitenteile 8 senkrecht angeordnet sind. Es ist aber ebenso auch eine konische Gehäusegestaltung möglich mit einer größeren oder kleineren Deckplatte 7, wobei die Seitenteile 8 dann schräggestellt sind.
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Vorteilhaft sind gefräste schlitzförmige Luftaustrittsöffnungen 11 in der Deckplatte 7 des Gehäuses 5, die sich parallel zu den Außenkonturen des Gehäuses 5 in den nicht von der Fußplatte 4 der anzutreibenden Pyramide verdeckten Abschnitten erstrecken und vorzugsweise gleichmäßig verteilt sind. Auch kantenparallel angeordnete Bohrungen oder sonstige Öffnungen können als Luftaustrittsöffnungen 11 dienen.
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Die Deckplatte 7 des Gehäuses 5 kann gemäß 3 auch aus mehreren zur Außenkontur parallelen streifenförmigen Flächenelementen 9 gebildet sein oder diese enthalten, wobei die Flächenelemente 9 lückenfrei in der Deckplatte 7 angeordnet sind und wahlweise zur Bildung von Luftaustrittsöffnungen 11 entfernbar sind. Wenn die Flächenelemente 9 radial versetzt sind, d. h. unterschiedliche Abstände vom Zentrum haben, wird die Möglichkeit eröffnet, ein Gehäuse 5 für mehrere Pyramiden- bzw. Flügelraddurchmesser zu verwenden, indem entweder weiter außen liegende Luftaustrittsöffnungen 11 durch Entfernen entsprechender Flächenelemente 9 geöffnet werden oder bei kleineren Pyramiden entsprechend weiter innen angeordnete Luftaustrittsöffnungen 11 frei gelegt werden. Die Flächenelemente 9 lagern auf radialen Streben 21, wobei sich die Streben 21 auch über die Gehäuseinnenhöhe erstrecken und als Träger für die Deckplatte 7 und als Luftleitflächen 17 dienen können.
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Grundsätzlich soll die Deckplatte 7 des Gehäuses 5 eine ausreichende Tragfähigkeit für eine Last aufweisen, die der Gewichtskraft der Pyramide entspricht. Bei größeren Deckplatten 7 können zusätzliche radiale Streben 21 vorgesehen sein, um Durchbiegungen zu verhindern. Die Querstreben 21 können gleichzeitig auch als Strömungsgleichrichter für die aus dem Axiallüfter 12 austretende drallbehaftete Luftströmung wirken.
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Auf der Unterseite der Grundplatte 6 des Gehäuses 5 sind Abstandselemente, üblicherweise in Gestalt von Füßen 18, befestigt, die einen Freiraum zu einer Aufstellfläche für den auf der Unterseite anzusaugenden Luftstrom schaffen.
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Soll die Antriebsluft nicht über die Grundplatte 6 angesaugt werden, sondern über die Seitenteile 8, werden vorteilhaft künstlerisch gestaltete Seitenteile 8 für das Gehäuse 5 verwendet, die weihnachtliche oder andere Motive oder Formen mit dazwischen vorhandenen Durchlässen enthalten, wobei die Durchlässe zumindest teilweise als Lufteintrittsöffnungen 10 ausgebildet sind (4a). Im einfachsten Fall sind horizontale Schlitze in den Seitenteilen 8 im unteren Bereich eingebracht. Die Anbringung von Füßen 18 ist bei seitlicher Ansaugung nicht erforderlich. Der Axiallüfter 12 ist hierbei in einem Abstand über der Grundplatte 6 anzuordnen, so dass ein offener Ansaugquerschnitt unter dem Axiallüfter 12 vorhanden ist.
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Zur strömungstechnischen Verbesserung der Kaltluftführung können zusätzliche Leitflächen 17 im Gehäuse 5 angeordnet sein. Erforderlich sind derartige Leitflächen dann, wenn der eintretende vom austretenden Luftstrom innerhalb des Gehäuses 5 zu trennen ist. Beispielsweise ist eine zusätzliche horizontale Trennwand 17 in Höhe des Axiallüfters 12 vorteilhaft bei einer Luftzuführung über die Seitenflächen 8 (4a).
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Eine weitere Möglichkeit für die Luftzuführung kann mit einem Sockel 22 unter dem Gehäuse 5 geschaffen werden, dessen Seitenflächen mit einem luftdurchlässigen Material, beispielsweise Siebgewebe, nach außen abgedeckt sind oder ebenfalls Öffnungsschlitze aufweisen (4b).
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Auch mit einem Ersatz der Grundplatte 6 durch beabstandete parallele und/oder gekreuzte Streben 21, die auf einem kleineren Sockel mit geschlossenen und tragenden Seitenwänden lagern, kann ein Ansaugquerschnitt auf der Unterseite des Gehäuses 5 zwischen Sockel und Außenteilen 8 mit ausreichender Größe geschaffen werden. Alternativ können kreisförmige Öffnungen in der Grundplatte 6 im Bereich zwischen Sockel 22 und Außenkontur eingebracht sein, wie dies in 4c dargestellt ist. Auch hier ist eine zusätzliche horizontale Trennwand 17 zur Trennung zwischen angesaugter und ausströmender Kaltluft notwendig.
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Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Gesamtquerschnitt der Lufteintrittsöffnungen 10 größer als der Gesamtquerschnitt der Luftaustrittsöffnungen 11 ist.
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Neben der Drehzahlregelung 14 des Lüfters ist auch eine Anpassung des Kaltluftantriebsstromes an die Umgebungsbedingungen durch größenveränderbare Luftaustrittsöffnungen 11, beispielsweise in Gestalt verschiebbarer Blenden an den Luftaustrittsöffnungen 11, vorzugsweise auf der Unterseite der Deckplatte 7, zur lokalen Drosselung des Kaltluftstromes realisierbar.
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Eine zusätzliche elektrische Beleuchtung auf der Deckplatte 7 ist mit handelsüblichen elektrischen Kerzenlampen 16 vorzugsweise zwischen den Luftaustrittsöffnungen 11 und entsprechenden Lampenhaltern 15 und Kabelführungen realisierbar. Der Netzanschluss kann über ein externes, d. h. vom Lüfterantrieb unabhängiges Niederspannungsnetzteil hergestellt werden. Batteriebetrieb oder eine dimmbare Beleuchtung sind ebenso möglich. Auch eine Innenbeleuchtung von dekorativen Seitenteilen 8 kann vorteilhaft sein.
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Für eine kindersichere Aufstellung der Pyramide ist es zweckmäßig, die Deckplatte 7 des Gehäuses 5 mit der Fußplatte 4 der Pyramide lösbar zu verbinden, insbesondere mittels Schrauben.
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Der Kaltluftantrieb kann entweder in einem separaten Gehäuse 5 untergebracht sein oder direkt an der Fußplatte 4 unter der Pyramide angeordnet sein.
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Wird die Pyramide fest mit dem Kaltluftantrieb verbunden, verschmilzt sie mit ihm zu einer Baueinheit und kann nicht mehr separat betrieben werden. Das System Pyramide-Kaltluftantrieb kann dabei größenmäßig und gestalterisch optimal aufeinander abgestimmt werden.
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Unabhängig von den verschiedenen möglichen Grundrissen der Pyramiden-Fußplatten 4 wird das Optimum für den Kaltluftantrieb in der ersten Ausführungsform dann erzielt, wenn der Außendurchmesser des Flügelrades 1 dem radialen Abstand der Luftaustrittsöffnungen 11 in der Deckplatte 7 entspricht.
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Das Gehäuse 5 ist beispielsweise aus Buchensperrholz gefertigt. Damit wird ein breiter Anwendungsbereich abgedeckt.
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Eine 10 mm dicke sechseckige Deckplatte 7 ist mit sechs 8 mm dicken Seitenteilen 8 verleimt und diese sind wiederum an ihren unteren Innenkanten mit Zentrierleisten 20 verleimt.
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Auf der Deckplatte 7 sind sechs aus Buchenholz gefertigte Lampenhalter 15 zwischen den Luftaustrittsöffnungen 11 montiert. Durchgangsbohrungen in den Innenraum des Gehäuses 5 sind für die Montage der Beleuchtung notwendig.
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Die in der Deckplatte 7 umlaufend angeordneten schlitzförmigen Luftaustrittsöffnungen 11 sind nur an den Ecken und unter den Lampenhaltern 15 durch Stege unterbrochen.
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Auf der Grundplatte 6 sind sechs Begrenzungsleisten 19, die den Rahmen der Schaumstoffhalterung 13 des Axiallüfters 12 bilden, verleimt. Die Begrenzungsleisten 19 an der Grundplatte 6 bilden mit den Zentrierleisten 20 an den Seitenteilen 8 eine lose formschlüssige Verbindung. Dadurch lässt sich das Gehäuseoberteil, bestehend aus Deckplatte 6, Seitenteilen 8 und Zentrierleisten 20, nach der Vormontage passgenau auf die Grundplatte 6 aufsetzen. Der Axiallüfter 12 ist in die Schaumstoffhalterung 13 so straff eingepasst, das es keiner zusätzlichen Befestigung bedarf. Dadurch ist der Axiallüfter 12 vom Gehäuse 5 akustisch entkoppelt. Schwingungen des Axiallüfters 12 werden somit nicht auf das Gehäuse 5 übertragen.
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Lufteintrittsöffnungen 10 befinden sich direkt unter dem Axiallüfter 12 mit einem Durchmesser von beispielsweise 200 mm.
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Die Lufteintrittsöffnungen 10 sind mit Topfbohrungen auf einfache Weise eingebracht und sind so dimensioniert und angeordnet, dass sie einen maximalen Luftdurchlass gewähren. Sechs unter der Grundplatte 6 angebrachten Füße 18 haben die Form von Halbkugeln mit einem Durchmesser von 30 mm. Durch die 15 mm hohen Füße 18 wird auch an dieser Stelle ein ausreichender Luftansaugquerschnitt geschaffen.
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Der Axiallüfter 12 ist vorzugsweise überdimensioniert und kann deswegen bei sehr geringer Drehzahl betrieben werden und ist infolgedessen sehr leise. Er wird mit einer ungefährlichen Kleinspannung von 12 Volt gespeist.
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Für eine gleichmäßige Beleuchtung der Pyramide sorgen sechs Lampenhalter 15, die ebenfalls mit 12 Volt- Kerzenlampen 16 betrieben werden. Die Beleuchtung ist im Gegensatz zum Axiallüfter 12 nicht notwendigerweise regelbar. Die Verkabelung der Lampenhalter 15 wird mit sechs, auf den Zentrierleisten 20 aufgeschraubten Lüsterklemmen vorgenommen (in den Zeichnungen nicht dargestellt).
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Der Axiallüfter 12 ist an eine handelsübliche stufenlose elektronische Drehzahlregelung 14 angeschlossen, die an einem Seitenteil 8 angeordnet ist und von außen mittels Schraubendreher einstellbar ist.
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Ein Anschlussadapter für den Lüfterantrieb befindet sich im Bereich der Schaumstoffhalterung 13 mit einer Klinken- Buchse in der Grundplatte 6. Über einen an der Unterseite der Grundplatte 6 von außen einsteckbaren Winkelstecker ist die elektronische Drehzahlregelung 14 mit einem 12 Volt-Netzteil verbindbar.
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Mit beispielsweise drei Senkkopfschrauben in der Grundplatte 6, die von unten nach oben in die Zentrierleisten 20 einschraubbar sind, kann die Grundplatte 6 mit dem Gehäuseoberteil verbunden sein.
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Die zweite Ausführungsform des Kaltluftantriebes ist in den 5, 6, 7 dargestellt. Auch sie ist für Dekorationsmittel, insbesondere Weihnachtspyramiden, vorgesehen, die mindestens ein Flügelrad 1 und einen Drehteller 2 an mindestens einer senkrechten Welle 3, die in einer Fußplatte 4 gelagert ist, aufweisen, wobei das Flügelrad 1 mit einer Warmluftkonvektionsströmung antreibbar und die Warmluftkonvektionsströmung insbesondere durch abbrennende Kerzen erzeugbar ist.
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Analog zur ersten Antriebsvariante ist ein zusätzliches prismatisches Gehäuse 5 erforderlich, bestehend zumindest aus einer Grundplatte 6 und Seitenteilen 8, das zentral unter der Fußplatte 4 des Dekorationsmittels positionierbar ist. Die Lufteintrittsöffnungen 10 sind auch hier in der Grundplatte 6 und/oder den Seitenteilen 8 eingebracht.
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Im Unterschied zur ersten Antriebsvariante können die radial begrenzenden Außenkonturen des Gehäuses 5 nun auch einen geringeren Abstand von der verlängerten Welle 3 aufweisen, der im Bereich des Außenradius des unteren Drehtellers 2 liegt.
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Der wesentliche Unterschied besteht aber darin, dass die Luftaustrittsöffnungen 11 für den nach oben gerichteten Kaltluftstrom in der Fußplatte 4 des Dekorationsmittels und innerhalb des Außenradius des unteren Drehtellers 2 angeordnet sind (5) und dass im Zwischenraum zwischen dem unteren Drehteller 2 und der Fußplatte 4 ein zusätzliches Turbinenrad 23 mit radial schräggestellten Leitschaufeln 24 montiert ist (6, 7). Der Schrägstellungswinkel der Leitschaufeln 24 beträgt 10° bis 45°, vorzugsweise 30°. Das Turbinenrad 23 ist koaxial an der Unterseite des unteren Drehtellers 2 angeordnet, wobei dessen maximaler Radius aus gestalterischen Gründen dem Außenradius des unteren Drehtellers 2 entspricht oder kleiner ist. Das Turbinenrad 23 ist beispielsweise kraftschlüssig, stoffschlüssig oder auch formschlüssig mittels ineinander greifender Elemente mit dem unteren Drehteller 2 verbunden. Alternativ kann das Turbinenrad mit einem zusätzlichen zentralen Klemmring direkt mit der Welle 3 verbunden sein, wobei der Klemmring fest mit dem Turbinenrad 23 verbindbar ist.
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Auch hier ist mindestens ein elektromotorisch antreibbarer Axiallüfter 12 im Gehäuse 5 zur Erzeugung des Kaltluftstromes erforderlich.
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In vorteilhafter Weise kann bei Einsatz eines Turbinenrades 23 das an der Pyramide vorhandene Flügelrad 1 zur Feinregulierung der Drehzahl genutzt werden. Je steiler die Flügel des Flügelrades 1 angestellt werden, umso größer wird deren Luftwiderstand und umso langsamer dreht sich die Pyramide.
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Zur Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Kaltluftantriebes:
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Der Axiallüfter 12 saugt Umgebungsluft durch die Lufteintrittsöffnungen 10 in der Grundplatte 6, im Sockel 22 oder in den Seitenteilen 8 an. Die den Axiallüfter 12 auf der Grundplatte 6 oder der horizontalen Trennwand 17 fixierende Schaumstoffhalterung 13 trennt die Ansaugseite des Axiallüfters 12 pneumatisch von dessen Luftaustrittsseite. Der axial beschleunigte Luftstrom verlässt das Gehäuse 5 bei der ersten Antriebsvariante durch die schlitzförmigen Luftaustrittsöffnungen 11 in der Deckplatte 7, die entlang der Außenkanten verteilt sind. Der aus dem Gehäuse 5 austretende und weiter aufsteigende Luftstrom treibt das Flügelrad 1 an. Bei der zweiten Antriebsvariante tritt der Kaltluftstrom im Inneren der Pyramide aus den Luftaustrittsöffnungen 11 in der Fußplatte 4 der Pyramide aus und strömt im Zwischenraum zwischen unterem Drehteller 2 und Fußplatte 4 der Pyramide in radialer Richtung nach außen die schräg gestellten Leitschaufeln an. Infolge der Schrägstellung der Leitschaufeln 24 zur radialen Luftströmungsrichtung wird ein Drehmoment auf das Turbinenrad 23 ausgeübt, das entweder über die Verbindung zum Drehteller 2 und dessen Verbindung mit der Welle 3 auf die Welle 3 übertragen wird und somit die beweglichen Elemente auf der Welle 3 in Rotation versetzt. Sollte der Drehteller 2 über keine kraftübertragende Verbindung zur Welle 3 verfügen, kann das Antriebsmoment über den Klemmring des Turbinenrades 23 direkt auf die Welle 3 übertragen werden. Dazu ist der Ring beispielsweise mit einer Klemmverbindung zur Welle 3 ausgestattet und mit dem Turbinenrad 23 fest verbunden.
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Zur bestmöglichen Ausnutzung des Lüfterwirkungsgrades ist es zweckmäßig, wenn die Lufteintritts- und Luftaustrittsquerschnitte in einem sich von unten nach oben verkleinernden Verhältnis stehen. Mit der dadurch bewirkten Druckerhöhung im Inneren des Gehäuses 5 wird eine optimale Geschwindigkeit der ausströmenden Luft erzielt und damit die notwendige Effizienz des Kaltluftantriebes gewährleistet.
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Mit der elektronischen Geschwindigkeitsregelung 14 wird die Drehzahl des Axiallüfters 12 soweit reduziert, dass die Rotation des Flügelrades 1 bzw. des Drehtellers 2 noch stabil verläuft. Eine Lärmbelästigung ist dann nicht vorhanden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flügelrad
- 2
- Drehteller
- 3
- Welle
- 4
- Fußplatte
- 5
- Gehäuse
- 6
- Grundplatte
- 7
- Deckplatte
- 8
- Seitenteil
- 9
- Flächenelemente
- 10
- Lufteintrittsöffnung
- 11
- Luftaustrittsöffnung
- 12
- Axiallüfter
- 13
- Schaumstoffhalterung
- 14
- elektronische Drehzahlregelung
- 15
- Lampenhalter
- 16
- Kerzenlampen
- 17
- Leitfläche, Trennwand
- 18
- Fuß
- 19
- Begrenzungsleisten für Schaumstoffaufnahme
- 20
- Zentrierleisten
- 21
- Streben
- 22
- Sockel
- 23
- Turbinenrad
- 24
- Leitschaufeln
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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