DE3711520C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drall-Auslaß für Lüftungs-, Warmluftheizungs- und Klimaanlagen, der mittels einer Stelleinrichtung auf verschiedene Auslaßcharakteristiken des in den zu beheizenden bzw. zu klimatisierenden Raumes eingeleiteten Luftstromes einstellbar ist, und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten gattungsbestimmenden Merkmalen.

Drall-Auslässe dieser Art sind z. B. durch offenkundige Vorbenutzung durch die Firma Turbon-Tunzini, Klimatechnik GmbH Bergisch-Gladbach bekannt, insbesondere solche als Decken-Auslässe, die in der Art einer Ventilator-Austrittsdüse ausgebildet sind, mit einem an einen Zuluftkanal angeschlossenen zylindrischen Abschnitt und einem sich nach unten gewölbt-trichterförmig erweiternden Rand, der die Austrittsöffnung begrenzt. Innerhalb des zylindrischen Abschnittes der Austrittsdüse ist ein feststehendes Luftleitelement angeordnet, das, seinem grund­ sätzlichen Aufbau nach, dem Laufrad eines Axialventilators entspricht. Einem durch das Luftleitelement hindurchtretenden Zuluftstrom wird dadurch ein Drall um die zentrale Längsachse der Ausströmdüse erteilt, der eine mit zunehmendem Abstand von der Austrittsöffnung zunehmende radiale Aufweitung des austretenden Luftstromes bewirkt, so daß insoweit eine kegel- bzw. glockenförmige Austritts­ charakteristik entsteht. Die Drallschaufeln erstrecken sich in radialer Richtung zwischen dem Außenmantel der Aus­ trittsdüse und einem gleichsam die Nabe für die Drall­ schaufeln bildenden Innenrohr, durch das ohne Verwirbe­ lung ein Teil des Zuluftstromes geleitet werden kann. Dieses Innenrohr ist mittels eines von einem Stellmotor angetriebenen Ventiltellers verschließbar, wobei durch die Stellung des Ventiltellers auch der Anteil der Zuluft steuerbar ist, die ohne Verwirbelung zentral aus dem Aus­ laß austritt. Je nach Stellung dieses Ventiltellers ent­ spricht der aus dem Auslaß austretende Luftstrom mehr einem im wesentlichen senkrecht nach unten austretenden Freistrahl oder mehr einem flach abströmenden Radialstrahl. Zusätzlich oder alternativ kann - unterhalb der Düsen­ öffnung - auch ein höhenverstellbarer Prallkörper als Luftleitelement vorgesehen sein, der in einer oberen End­ stellung den rotierenden Austritts-Luftstrom radial nach außen lenkt, so daß ein sich in radialer Richtung, das heißt im wesentlich parallel zur Decke ausbreitender, sogenannter Deckenstrahl entsteht. Eine weitere Möglich­ keit, bei Drall-Auslässen der eingangs genannten Art die Auslaßcharakteristik zwischen derjenigen eines praktisch senkrecht nach unten austretenden Freistrahls und der­ jenigen eines Deckenstrahls zu erzielen, besteht darin, den rotierenden Luftstrahl in einen nicht-rotierenden Luftstrom gleichsam einzuhüllen und durch Variation der auf den rotierenden und den nicht-rotierenden Luftstrom entfallenden Anteile des Zuluftstromes dessen Austritts­ charakteristik zu beeinflussen. Es ist dann allerdings eine doppelwandige Ausbildung der Ausströmdüse in deren zylindrischen Teil erforderlich und die zur Regulierung der auf die einzelnen Teilluftströme entfallenden Anteile des Zuluftstromes wird kompliziert und daher auch kostenaufwendig.

Dies gilt a forteriori für einen weiter durch die DE 34 10 078 A1 bekannten Drall-Auslaß, der gleichsam eine Kombination der vorstehend erläuterten Möglichkeiten, die Austrittscharakteristik eines Zuluftstromes zu beeinflussen, beinhaltet, wobei die Stelleinrichtung so ausgebildet ist, daß sie die Luftmengen, die durch den den rotierenden Luftstrom außenseitig einhüllenden Teilluftstrom und den über den zentralen - nicht rotierenden - Teilluftstrom, der seinerseits von dem rotierenden Teilluftstrom eingehüllt ist, transportiert werden, gegenseitig ändert. Dabei wird in derjenigen - extremen - Funktionsstellung der Stelleinrichtung, die weitestmögliche Drosselung - Sperrung - des radial äußeren Teilluftstromes und demgemäß maximalem Anteil des zentralen Teilluftstromes, der durch eine Prallplatte der Stelleinrichtung radial nach außen gelenkt wird, entspricht, die Deckenstrahlcharakteristik und in der anderen - extremen - Funktionsstellung der Stelleinrichtung, die einer Sperrung des zentralen Teilluftstromes und maximalem Anteil des äußeren, den rotierenden Teilluftstrom gleichsam ummantelnden Teilluftstromes entspricht, die Freistrahlcharakteristik erzielt.

Ein gemeinsamer Nachteil der insoweit erläuterten, bekannten Drall-Auslässe ist darin zu sehen, daß die für raschen Wärmeaustausch notwendige Vermischung von Zuluft und Raumluft praktisch nur in einer äußeren Grenzschicht des aus dem Drall-Auslaß austretenden Zuluftstromes erfolgen kann und sich daher z. B. in einem zu beheizenden Raum ein gleichmäßiges Temperaturniveau nur relativ langsam einstellt.

Dies gilt auch für den weiter durch die DE 32 18 165 A1 bekannten Drall-Auslaß, bei dem im Ausblastrichter der Ausströmdüse ein ringförmiges, z. B. als Torusförmiger - durch Aufblasen aufweitbarer - Ringschlauch ausgebildetes Strömungshindernis angeordnet ist, daß in seinem - nicht aufgeblasenen - "schlaffen" Zustand zwischen der Wandung des Ausblastrichters und dem Strömungshindernis selbst einen umlaufenden Spalt freiläßt, durch den der Zuluftstrom nach dem Coanda-Effekt sich, der Form des Ausblastrichters folgend, als "flacher" Deckenstrahl radial ausbreiten kann, und in dessen weitestmöglich aufgeblasenem Zustand dieser Spalt verschlossen ist und der Zuluftstrom als gleichsam konzentrierter Freistrahl nach unten in den zu beheizenden Raum austreten kann, wobei, je nach Aufblas-Zustand des Strömungshindernisses die Austritts-Charakteristik des Zuluftstromes stetig variiert werden kann.

Weiter ist durch das deutsche Gebrauchsmuster G 85 21 581.3 ein Drall-Auslaß bekannt, mit dem zwar günstig große Eindringtiefen eines von oben her in einen zu beheizenden Raum eingeführten Warmluftstromes erzielbar sind, dem, ebenfalls von oben her über ein Saugrohr zentral ein Raumluftstrom zuführbar ist, so daß gegebenenfalls noch innerhalb des Drall-Auslasses ein Wärmeaustausch zwischen dem Warmluftstrom und dem - kälteren - Raumluftstrom stattfinden kann, jedoch ist dieser weiter bekannte Drall-Auslaß nicht geeignet, einen sehr flachen Deckenstrahl zu erzeugen, wie es im Falle eines Drall-Auslasses für die Klimatisierung von Räumen, die auch eine Kühlung derselben einschließen kann, erforderlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen sowohl für eine Beheizung wie auch allgemein eine Klimatisierung eines Raumes geeigneten Drall-Auslaß der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei gleichwohl einfachem Aufbau desselben eine intensivere Durchmischung der Zuluft mit der Raumluft und damit auch ein erhöhter Gesamtwirkungsgrad einer mit einem solchen Drall-Auslaß ausgerüsteten Heizungs- oder Klimaanlage erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Merkmalskombination gelöst.

Hiernach hat das Luftleitelement dieselbe Ausbildung wie das Laufrad eines Radialventilators und ist innerhalb eines einfach gestalteten Gehäuses so angeordnet, daß es über die durch je zwei benachbarte Radschaufeln be­ grenzte Luftleitkanäle eine äußere, im wesentlichen ringförmige, geschlossene Zuluftkammer, an welche der Zuluftkanal angeschlossen ist, kommunizierend mit einer inneren, im wesentlichen kreiszylindrischen Drall-Kammer verbindet, aus welcher der rotierende Austritts-Luftstrom über die als Teil des Gehäuses ausgebildete Austritts­ düse des erfindungsgemäßen Drall-Auslasses austritt. Der zur Einstellung der Auslaßcharakteristik - radialer Deckenstrahl bzw. kegelmantelförmiger Raumstrahl bzw. zylindrischer Freistrahl - erfindungsgemäß vorgesehene Steuerring hat eine geometrisch einfache Gestaltung und ist mit entsprechend geringem technischem Aufwand her­ stellbar. Da zur stufenlosen Einstellung der jeweils ge­ wünschten Auslaßcharakteristik keinerlei zentral ange­ ordnete Prallelemente benötigt werden noch innerhalb der Drall-Kammer ein sich entlang deren zentraler Achse aus­ breitender, nicht rotierender Zuluft-Teilstrom erzeugt werden muß, wie dies bei bekannten Drall-Auslässen der Fall ist, kann im Betrieb des erfindungsgemäßen Drall- Auslasses, in dessen Drall-Kammer die Luft annähernd tangential eingeleitet wird und in einer ringzylindrischen Luftschicht mit hoher Winkelgeschwindigkeit rotiert, wobei im Zentrum dieses Luftwirbels ein Unterdruck entsteht, in die Drall-Kammer von unten her Raumluft eintreten und sich schon innerhalb der Drall-Kammer mit dem Zuluftstrom ver­ mischen, wodurch ein besonders wirkungsvoller und schneller Wärmeaustausch zwischen dem Zuluftstrom und der Raumluft erreicht wird. Es kommt hinzu, daß eine rationelle Ferti­ gung erfindungsgemäßer Drall-Auslässe mit den verschiedensten Auslegungen dadurch begünstigt wird, daß für Radial­ ventilatoren der unterschiedlichsten Größen in großen Stückzahlen hergestellte Laufräder ohne bauliche Verände­ rung im Rahmen erfindungsgemäßer Drall-Auslässe verwendet werden können.

Die durch die Merkmale des Anspruchs 2 umrissene und durch diejenige des Anspruchs 3 näher spezifizierte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Drall-Auslasses hat den Vorteil, daß zusätzlich aus dem Deckenbereich eines zu klimatisierenden bzw. zu beheizenden Raumes stammende Raumluft in die Drall- Kammer des Drall-Auslasses injiziert werden kann. Es kann daher auch dann eine erhebliche Raumluft-Injektion in den aus der Drall-Kammer austretenden Zuluftstrom erfolgen, wenn der Drall-Auslaß mit relativ scharf "gebündelter" Frei­ strahl-Austrittscharakteristik betrieben wird, das heißt in einem Betriebszustand, in welchem die Raumluft-Injektion "von unten", das heißt von der Austrittsseite her, am ge­ ringsten wäre.

Durch die Merkmale des Anspruchs 4 sind Größenrelationen für die einzelnen Bauelemente des erfindungsgemäßen Drall- Auslasses angegeben, die sich aufgrund experimenteller Unter­ suchungen als besonders günstig erwiesen haben.

Dasselbe gilt sinngemäß für die durch die Merkmale der An­ sprüche 5 und 6 und in Verbindung mit letzterem durch die Merkmale des Anspruchs 7 angegebenen Gestaltungen im Rahmen erfindungsgemäßer Drall-Auslässe einsetzbarer Luftleitelemente.

Grundsätzlich kann das Gehäuse eines erfindungsgemäßen Drall-Auslasses eine dem Gehäuse eines Radialventilators genau entsprechende Form haben, wobei dann der Zuluft­ kanal an die bei einem Radialventilator den Auslaß bildende Gehäuseöffnung anzuschließen ist und die "Eintrittsdüse" des Ventilatorgehäuses die Austritts­ düse des Drall-Auslasses bildet. Die durch die Merkmale des Anspruchs 8 angegebene Gestaltung des Drall-Auslaß- Gehäuses hat demgegenüber den Vorteil eines bei vorge­ gebener Luft-Förderleistung geringeren Raumbedarfes.

Mittels elektrisch steuerbarer Stellantriebe für die die Auslaßcharakteristik und die Raumluft-Injektion bestimmenden Stellglieder und mittels einer durch die Merkmale des An­ spruchs 11 umrissenen elektronischen Steuereinheit kann auf einfache Weise eine selbsttätige Einstellung des jeweils günstigsten Betriebszustandes eines Drall- Auslasses erzielt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Drall-Auslaß in Seiten­ ansicht, teilweise im Schnitt längs einer die zentrale Achse des Auslasses enthaltenden vertikalen Ebene,

Fig. 2 den Drall-Auslaß gemäß Fig. 1 in Draufsicht, mit teilweise weggebrochenem Gehäuse,

Fig. 3a bis 3c den Drall-Auslaß gemäß den Fig. 1 und 2 mit verschiedenen Stellungen eines Steuerringes zur Beeinflussung der Luft-Austrittscharakteristik, in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung und

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen Drall-Auslasses in vereinfachter, der Fig. 2 entsprechender Darstellung.

Der in den Fig. 1 und 2, auf deren Einzelheiten aus­ drücklich verwiesen sei, dargestellte Drall-Auslaß 10, dient zur Einleitung von Warm- oder Kaltluft in einen zu beheizenden bzw. zu klimatisierenden Raum, welcher, der Einfachheit der Darstellung halber, lediglich durch einen Abschnitt der Raumdecke 11 repräsentiert ist, an welcher der Drall-Auslaß 10, in der Darstellung der Fig. 1 hängend, befestigt ist.

Der Drall-Auslaß 10 besteht aus einem insgesamt mit 12 bezeichneten Gehäuse, das bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel eine kreis­ zylindrische Grundform hat, und einem in dem Gehäuse 12 zentral angeordneten, insgesamt mit 13 bezeichneten Luft­ leitelement, dessen konstruktive Gestaltung derjenigen eines üblichen Laufrades für einen Radialventilator ent­ spricht. Die gemeinsame zentrale Achse des Gehäuses 12 und des Laufrad-förmigen Luftleitelementes 13 ist mit 14 bezeichnet.

Das Luftleitelement 13 umfaßt eine ebene, der Naben­ scheibe eines Radialventilator-Laufrades entsprechende Kreisscheibe, die - wegen der genannten Analogie - im Folgenden auch weiterhin als Nabenscheibe 16 bezeichnet wird, sowie eine im wesentlichen kreisringförmige Rad­ scheibe 17 und zwischen der Nabenscheibe 16 und der Rad­ scheibe 17 angeordnete, gemäß der Darstellung der Fig. 2 flach gewölbte Radschaufeln 18, die mit der Nabenscheibe 16 einerseits und der Radscheibe 17 andererseits fest ver­ bunden sind.

Die Radschaufeln 18, die sich, in der Draufsicht der Fig. 2 gesehen, zwischen den äußeren Rändern 19 bzw. 21 der Nabenscheibe 16 der Radscheibe 17 und dem inneren Rand 22 der Radscheibe 17 erstrecken, sind so angeordnet, daß sie mit diesen Rändern 19 und 21 bzw. 22 spitze Winkel α bzw. α′ von jeweils 15° Grad ein­ schließen. Dabei sei vorausgesetzt, daß die Radschaufeln 18 senkrecht zu der Nabenscheibe 16, in der Darstellung der Fig. 2 senkrecht zur Zeichenebene, verlaufen und die aus der Fig. 2 ersichtliche Krümmung haben.

Die Radscheibe 17, die auf dem größeren Teil ihrer Breite parallel zu der Nabenscheibe 16 verläuft, hat in ihrem radial Inneren, die Stromöffnung 23 der Radscheibe 17 begrenzenden Randbereich 24 eine von der Nabenscheibe 16 weg gerichtete 90°-Krümmung, deren Krümmungsradius r zwischen 1/6 und 1/2 der zwischen dem äußeren Rand 21 und dem inneren Rand 22 der Radscheibe 17 gemessenen Breite der Radscheibe 17 entsprechen kann und beim dar­ gestellten, speziellen Ausführungsbeispiel etwa 1/3 dieser Breite b beträgt.

Das Gehäuse 12 besteht aus einer Deckenplatte 26 mit der aus der Fig. 2 ersichtlichen Außenkontur, einer ringförmigen Bodenplatte 27 entsprechender Außenkontur und dem die Deckenplatte 26 und die Bodenplatte 27 miteinander ver­ bindenden Gehäusemantel 28. Die Bodenplatte 28 hat eine zentrale Öffnung 29, die durch einen ins Innere des Gehäuses 12 hineingewölbten, inneren Randbereich 31 der Bodenplatte 27 in radialer Richtung begrenzt ist. Die Wölbung dieses inneren Randbereiches 31 ist wiederum eine 90°-Wölbung, deren Krümmungsradius R beim darge­ stellten Ausführungsbeispiel 1/4 des lichten Durch­ messers D der Öffnung 29 der Bodenplatte 27 entspricht, wo diese ihren kleinsten Durchmesser hat, das heißt in Höhe des inneren Randes 32 der Öffnung 29. Der lichte Durchmesser D der zentralen Öffnung 29 der Bodenplatte 27 ist gleich dem lichten Durchmesser der zentralen Stromöff­ nung 23 der Radscheibe 17 in Höhe des Randes 22 ihrer Stromöffnung 23. Das Luftleitelement 13 ist inner­ halb des Gehäuses 12 des Drall-Auslasses 10 so angeord­ net, daß, von oben nach unten gesehen, die Nabenscheibe 16 des Luftleitelementes 13 der Deckenplatte 26 des Ge­ häuses 12 benachbart und in einem lichten vertikalen Abstand h von dieser angeordnet ist, der etwa der Hälfte des vertikalen Abstandes der Nabenscheibe 16 von der Rad­ scheibe 17 des Luftleitelements 13 entspricht. Die auf­ einander zuweisenden inneren Ränder 31 bzw. 24 der Stromöffnung 23 der Radscheibe 17 des Luftleitelements 13 und der Öffnung 29 der Bodenplatte 27 des Ge­ häuses 12 sind durch ein kreiszylindrisches Zwischen­ stück 33 miteinander verbunden, dessen, in Richtung der zentralen Längsachse 14 des Gehäuses 12 bzw. des Luft­ leitelementes 13 gemessene Ausdehnung L geringfügig größer ist als der Krümmungsradius R des gewölbten, die zentrale Öffnung 29 der Bodenplatte 27 begrenzenden, inneren Randbereiches 31 derselben.

In dem kreiszylindrischen Zwischenstück 33 ist ein Steuerring 34 auf- und ab-verschiebbar angeordnet, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser D des kreiszylindrischen Zwischenstückes 33 entspricht oder geringfügig, das heißt um allenfalls wenige Zehntel Millimeter kleiner ist als dieser, damit der Steuerring 34 leichtgängig verschiebbar ist. Die in axialer Richtung gemessene Höhe des Steuerringes 34 ent­ spricht beim dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dem Krümmungsradius R des gewölbten Randbereiches 31 der die zentrale Öffnung 29 der Bodenplatte 27 begrenzt. Der Steuerring 34 ist aus einer oberen Endstellung, in der sein oberer Rand in Höhe des oberen Randes des kreis­ zylindrischen Zwischenstückes 33 bzw. des Randes 22 der Radscheibe 17 verläuft und sein unterer Rand 37 etwa in Höhe des inneren Randes 32 der Öffnung 29 der Bodenplatte 27 bzw. geringfügig oberhalb dieses inneren Randes 32 verläuft, bis in eine untere Endstellung verschiebbar, in welcher sein oberer Rand 36 in Höhe des inneren Randes 32 der Öffnung 29 der Bodenplatte 27 und sein unterer Rand 37 in Höhe des ebenen, äußeren Bereiches der Bodenplatte 27 verlaufen. Der Steuerring 34 ist in seinen oberen und unteren End­ stellungen sowie in den möglichen Zwischenstellungen feststellbar.

In der Darstellung der Fig. 2 ist die Draufsichts- bzw. Zeichenebene durch sich entlang der zentralen Achse 14 des Gehäuses 12 rechtwinklig schneidende Radialebenen 38 und 39 in vier Quadranten I, II, III und IV unterteilt. Das Gehäuse 12 hat einen, in dieser Darstellung sich über die drei benachbarten Quadranten II, III und IV, das heißt über einen 270°-Sektorbereich erstreckenden, kreiszylindrischen Teil, in welchem die äußeren Ränder 41 und 42 der Deckenplatte 26 bzw. der Bodenplatte 27 sowie die äußere Mantelfläche 42 mit gleichem Krümmungsradius kreisbogenförmig gekrümmt um die zentrale Achse 14 des Gehäuses 12 verlaufen. In dem Quadranten I sind die Deckenplatte 26 und die Bodenplatte 27 durch geradlinige Außenrandabschnitte 41′ und 41′′ bzw. 42′ und 42′′ be­ grenzt, welche die an diesen Quadranten anschließenden Endabschnitte ihrer äußeren Ränder 41 und 42 tangential fortsetzend rechtwinklig zueinander bzw. parallel zu je einer der Radialebenen 39 bzw. 38 ver­ laufend in einer Ecke 43 rechtwinklig aneinander an­ schließen. Zwischen dieser Ecke 43 der Deckenplatte 26 bzw. der Bodenplatte 27 und der in der Darstellung der Fig. 1 und 2 gleichsam in Fortsetzung der zentralen Achse 14 der Fig. 1 verlaufenden Radialebene 38 der Fig. 2 hat der Gehäusemantel 28 einen geradlinig ver­ laufenden Mantelabschnitt 28′, dessen senkrecht zur Deckenplatte 26 und zur Bodenplatte 27 verlaufende, freie Stirnkante 44 zusammen mit der freien Endstirn­ kante 46 des gekrümmten Mantelbereiches und zusammen mit den geradlinigen freien Außenrandabschnitten 41′′ und 42′′ der Decken- bzw. der Bodenplatte 26 bzw. 27 eine Gehäuseöffnung 47 mit rechteckigem lichtem Quer­ schnitt begrenzt, deren lichte Höhe H derjenigen des Gehäuses 12 entspricht, und deren - horizontale - lichte Weite dem halben Wert des beispielsweise in Richtung der Radialebene 38 gemessenen lichten Durchmessers B des Gehäuses 12 in dessen kreiszylindrischem Teil entspricht. An diese Gehäuseöffnung 47 ist über einen Pyramidenstumpf­ förmigen Anschlußstutzen 48 ein Zuluftkanal 49 ange­ schlossen, dessen Strömungs-Querschnittsfläche, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel als quadratisch angenommen sei, etwa 2/3 der Querschnittsfläche der Ge­ häuseöffnung 47 beträgt. Der Anschlußstutzen 48 ist beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel so ge­ staltet, daß der ebene Mantelabschnitt 28′ des Gehäuses 12, der sich an diesen anschließende Wandteil 48′ und die an diesen sich anschließende vertikale Längswand 49′ des Zuluftkanals 49 in einer gemeinsamen Ebene und die zentrale Achse 51 des Zuluftkanals 49 in Höhe der horizontalen Mittelebene 52 des Luftleitelements 13 des Drall-Auslasses 10 verlaufen.

Bezogen auf die lichte Höhe H des Gehäuses 12 des Drall- Auslasses 10 ist dieser in typischer Gestaltung mit un­ gefähr den folgenden geometrischen Relationen realisier­ bar, wobei mit "ungefähr" ausgesagt sein soll, daß die sich aus diesen Relationen ergebenden Größen jeweils innerhalb eines ±20%-Bereiches variieren können:

Durchmesser B des Gehäuses 12: B ≈ 1,1 · H
vertikaler Abstand h der Nabenscheibe 16 von der Deckenplatte 26: h ≈ H/5
Durchmesser c der Nabenscheibe 16 bzw. Außendurchmesser der Radscheibe 17: c ≈ 0,85 · B
Durchmesser D der zentralen Öffnung 23 der Radscheibe 17 bzw. Innendurchmesser des kreiszylindrischen Zwischenstückes 33 bzw. Außendurchmesser des Steuerringes 34: D ≈0,6 · B
axiale Länge L des Zwischenstückes 33 : L ≈ H/5
axiale Ausdehnung s des Steuerringes 34: s ≈ 0,9 · L
Krümmungsradius R des gewölbten inneren Randbereiches 31 der Radscheibe 17: R ≈ 0,8 · l
Verstellhub s′ des Steuerringes 34: s′ ≈ 0,8 · L.

Außerdem soll die lichte Querschnittsfläche des Zuluft­ kanals 49 um etwa 10% größer sein als die lichte Quer­ schnittsfläche der zentralen Stromöffnung 23 bzw. des Steuerringes 34.

In einer Auslegung des Drall-Auslasses für einen Volumen­ strom V von 4000 m³/h beträgt die lichte Höhe H des Gehäuses 12, aus der sich gemäß den vorstehenden Beziehungen die übrigen Dimensionen der Funktionselemente des Drall- Auslasses 10 ergeben, 550 mm, wobei eine Strömungsge­ schwindigkeit von etwa 5 m/s im Zuluftkanal 49 angenommen ist.

Der Drall-Auslaß 10, soweit bislang erläutert, hat die folgenden funktionellen Eigenschaften:

Warme oder kalte Zuluft, die in Richtung des Pfeils 53, das heißt parallel zu dem ebenen Mantelabschnitt 28′ des Gehäuses 12 und damit im wesentlichen tangential zum Luftleitelement 13 in die Zuluftkammer 54 des Gehäuses 12 eintritt, als welche derjenige, ringzylindrische Teil ihres Innenraumes bezeichnet wird, der, in der Dar­ stellung der Fig. 1 gesehen, durch das Gehäuse 12 selbst, die obere Begrenzungsfläche der Nabenscheibe 16, die äußere, zylindermantelförmige Einhüllende der verti­ kalen Außenränder 56 der Radschaufeln 18, die äußere Begrenzungsfläche der Radscheibe 17, das sich hieran anschließende Zwischenstück 33 und die Bodenplatte 27 begrenzt ist, wird entlang der inneren Mantelfläche des Gehäusemantels 28 umgelenkt, so daß ein entlang des bogenförmigen Pfeils 57 rotierender Luftstrom entsteht. Durch den in der Zuluftkammer 54 herrschenden Staudruck wer­ den von diesem ringförmigen Luftstrom 57 ständig Teilluft­ ströme 58 in die durch je zwei benachbarte Radschaufeln 18 seit­ lich begrenzten, durch das Luftleitelement 13 gebildeten Luft­ leitkanäle 59 nach innen in die Drallkammer 61 gelenkt, als welche der durch die zylindermantelförmige Einhüllende der inneren Ränder 62 der Radschaufeln 18 und die Innenfläche des zylindrischen Zwischenstückes 33 bzw. des Steuerringes 34 begrenzte Raum bezeichnet ist.

Da die Teilluftströme 58, gesehen in der Darstellung der Fig. 2, mit praktisch tangentialem Verlauf bezüglich des inneren Randes 22 der Radscheibe 17 in die Drall­ kammer 61 eintreten, entsteht in dieser ein beim darge­ stellten Ausführungsbeispiel im Gegenuhrzeigersinn rotierender Ring-Luftstrom, der in der Darstellung der Fig. 2 durch den Pfeil 63 repräsentiert ist und sich, in der Darstellung der Fig. 1 gesehen, spiralförmig nach unten ausbreitet.

Zur weiteren funktionellen Erläuterung des Drall- Auslasses 10 in Abhängigkeit von verschiedenen Stellungen des Steuerringes 34 sei nunmehr ergänzend auch auf die Einzelheiten der Fig. 3a, 3b und 3c verwiesen.

In der Fig. 3a sind Luftströmungsverhältnisse darge­ stellt, die sich ergeben, wenn sich der Steuerring 34 in seiner oberen Endstellung befindet, in welcher er gleichsam nur eine Innenauskleidung des zylindrischen Zwischenstückes 33 des Gehäuses 12 bildet.

Der aus den Teilluftströmen 58 resultierende, sich in der Drallkammer 61 bildende und nach unten abströmende Ring­ luftstrom 63, der in der Fig. 3a durch zwei die zentrale Achse 14 gleichsinnig umlaufende, spiralförmige Strom­ linien 63′ und 63′′ repräsentiert ist, kann sich in der dargestellten Position des Steuerringes 34 ungehindert an den sich nach unten erweiternden, glatt gekrümmten Verlauf des die Austrittsöffnung 29 des Gehäuses 12 bildenden, zentralen Randbereiches 31 der Bodenplatte 27 anschmiegen und sich aufgrund des sogenannten Coanda- Effektes dem Verlauf der - ebenen - unteren Begrenzungs­ flächen der Bodenplatte 27 des Gehäuses 12 folgend, in radialer Richtung erweitern, so daß unterhalb des Drall-Auslasses 10 ein flach-ringscheibenförmiger, von innen nach außen gesehen mit abnehmender Winkelge­ schwindigkeit rotierender Zuluftstrom entsteht, der, zur Raumdecke 11 praktisch parallel, das heißt horizontal sich ausbreitend, aus dem Drall-Auslaß 10 austritt. Es entsteht ein sogenannter Deckenstrahl, in welchem die Zuluft mit von innen nach außen abnehmender Winkelge­ schwindigkeit rotiert. Ein solcher Deckenstrahl ist dann zweckmäßig, wenn in dem zu klimatisierenden Raum eine Kühlung erzielt werden soll. Durch die Rotation der Zuluft in der Drallkammer 61, in welcher die radiale Schichtdicke des rotierenden Luftstromes etwa 1/3 des Durchmessers D der Drallkammer 61 beträgt, entsteht in deren zentralem Bereich ein Unterdruck, so daß Raumluft, wie durch die Pfeile 64 veranschaulicht, von unten her in die Drallkammer 61 eintritt und sich dort schon mit der Zuluft vermischt, wodurch die Wärmeübertragung zwischen Zuluft und Raumluft erheblich beschleunigt wird. Diese Vermischung von Raumluft und Zuluft in der Drall­ kammer 61 bzw. innerhalb des durch das zylindrische Zwischenstück 33 begrenzten Gehäusebereiches, wird im Folgenden als "Primär-Luftinjektion" bezeichnet, im Unterschied zu der nachfolgend als "Sekundär-Luft­ injektion" bezeichneten, erst außerhalb des Drall- Auslasses 10 erfolgenden Vermischung von Zuluft und Raumluft.

Wenn sich der Steuerring, wie in der Fig. 3b dargestellt, in seiner unteren Endstellung befindet, in der er eine rohrförmige Verlängerung des kreiszylindrischen Zwischen­ stückes 33 des Gehäuses 16 bildet, so wirkt der Steuer­ ring 34 als Auslaßdüse, die einen scharf-gebündelten, üblicherweise als Freistrahl bezeichneten Luftstrahl nach unten austreten läßt, der sich, von oben nach unten gesehen, nur wenig aufweitet. Seine Vermischung mit der Raumluft erfolgt ausschließlich durch Sekundär-Luft­ injektion, wobei die Raumluft, wie durch die Strömungs­ pfeile 64′ veranschaulicht, gleichsam radial von dem insgesamt mit 66 bezeichneten, um die zentrale Achse 14 rotierenden Freistrahl angesaugt wird. Die scharfe Bündelung des Freistrahls 66 in der durch die Fig. 3b repräsentierten Position des Steuerringes 34 wird da­ durch erzielt, daß sich die nach unten austretende Zuluft nicht mehr aufgrund des Coanda-Effektes an den gewölbten Randbereich 31 der Bodenplatte 27 anlegen kann und unmittelbar unterhalb des Gehäuses 12, das heißt entlang der unteren Begrenzungsfläche seiner Boden­ platte 27 Raumluftströme 64′ radial dem Freistrahl 66 zuströmen können, der dadurch noch in erheblichem vertikalem Abstand vom Drall-Auslaß 10 annähernd den­ selben radialen Durchmesser hat wie beim Austritt aus dem Steuerring 34.

Die Ausnutzung eines scharf-gebündelten Freistrahls 66 ist insbesondere im Erwärmungsbetrieb einer Heizungs- bzw. Klimaanlage zweckmäßig, in welchem zunächst einmal eine Erwärmung der tieferen Raumbereiche erwünscht ist.

Durch Wahl einer Stellung des Steuerringes 34 zwischen seinen oberen und unteren End-Positionen kann die in der Fig. 3c wiedergegebene Luftaustritts-Charakteristik des Drall-Auslasses 10 erzielt werden, in welcher ein sich nach unten kegelförmig erweiternder Raumstrahl 67 erzielt wird, innerhalb dessen die Zuluft in einer kegelmantelförmigen Schicht, deren innere und äußere Grenzschichten 67′ und 67′′ gestrichelt angedeutet sind, rotiert.

In der in der Fig. 3c beispielhaft dargestellten Zwischen­ position des Steuerringes 34 kann der anhand der Fig. 3a erläuterte Coanda-Effekt gerade soweit wirksam werden, daß, verglichen mit der Luft-Austritts-Charaktertistik gemäß Fig. 3b, die in der Fig. 3c dargestellte kegel­ förmige Luft-Austritts-Charakteristik des Drall-Auslasses 10 entsteht.

Durch axiale Verschiebung des Steuerringes 34 können so­ mit zwischen einem reinen Deckenstrahl, wie in der Fig. 3a dargestellt und einem reinen Freistrahl 66, wie in der Fig. 3b dargestellt, sämtliche kegelförmigen Luft- Austritts-Charakteristiken erzielt und stufenlos variiert werden.

Die Ausnutzung einer kegelförmigen Luft-Austritts- Charakteristik des Drall-Auslasses 10 ist insbesondere für einen stationären Betriebszustand einer Klima- bzw. Heizungsanlage zweckmäßig, das heißt, einen Betriebs­ zustand, in welchem innerhalb geringer Schwankungs­ breiten eine bestimmte Soll-Temperatur aufrecht er­ halten werden soll.

Auch in einem Betrieb des Drall-Auslasses 10 mit kegel­ förmiger Raumstrahl-Austritts-Charakteristik kann inner­ halb des kegelmantelförmigen Raumstrahles 67 Raumluft in Richtung der Pfeile 64′′ mindestens bis in den Bereich des Steuerringes 34 aufsteigen, ggf. auch bis in die Drallkammer 61 des Drall-Auslasses 10 und durch Primär-Luftinjektion in den Raumstrahl 67 zu einer wie vorstehend erläuterten Beschleunigung des Wärme­ ausgleichs zwischen Raumluft und Zuluft beitragen, der im übrigen durch Sekundär-Luftinjektion in der äußeren Grenzschicht 67′′ des Raumstrahles 67 erfolgt.

Für die vorstehend anhand der Fig. 1 bis 3c er­ läuterte Ausführungsform des Drall-Auslasses 10 war - stillschweigend - vorausgesetzt, daß dessen Gehäuse, abgesehen von der Zuluft-Eintrittsöffnung 47 und der zentralen Austrittsöffnung 29 allseitig geschlossen ist.

In der in der Fig. 3b wiedergegebenen Stellung des Steuerringes 34 ist dann eine Primär-Luftinjektion, wie anhand der Fig. 3a und 3c erläutert, das heißt von unten her, nicht möglich.

Eine Primär-Luftinjektion von oben her ist jedoch bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten, speziellen Ausgestaltung des Drall-Auslasses 10 möglich.

Gemäß dieser Ausgestaltung ist die Deckenplatte 26 des Gehäuses 12 des Drall-Auslasses 10 mit einer zentralen, kreis­ runden Öffnung 68 versehen, an die sich mit nach innen gerichteter 90°-Randwölbung 69 eine im wesentlichen kreiszylindrische Einströmdüse 71 anschließt, die sich zwischen der Deckenplatten-Öffnung 68 und einer zentralen, ebenfalls kreisrunden Öffnung 72 der Nabenscheibe 16 des Luftleitelementes 13 erstreckt. Die Deckenplatten­ öffnung 68 ist mittels eines in seiner Außenkontur zu dem gekrümmten Randbereich 69 der Einströmdüse 71 komplementär gestalteten, tellerförmigen Ventilkörpers 73 verschließ­ bar bzw. durch Anheben desselben freigebbar.

Wenn die Deckenplattenöffnung 68 - in der abgesenkten Stellung des Ventilkörpers 73 - verschlossen ist, so arbeitet der Drall-Auslaß 10 in genau derselben Weise wie vorstehend anhand der Fig. 1 bis 3c erläutert. Ist jedoch der Ventilkörper 73 von seinem durch den ge­ krümmten Randbereich 69 der Einströmdüse 71 gebildeten Ventil­ sitz abgehoben, so kann unter dem Einfluß des sich im Betrieb des Drall-Auslasses 10 in der Drallkammer 61 in deren zentralem Bereich ausbildenden Unterdruckes Raumluft aus dem Raum zwischen dem Gehäuse 12 des Drall-Auslasses 10 und der Decke 11 in die Drall-Kammer 61 einströmen und dadurch eine Primär-Luftinjektion in den Austritts-Luftstrahl 63′, 63′′ (Fig. 3a) bzw. 66 (Fig. 3b) bzw. 67 (Fig. 3c) bewirken.

Bei dieser Art der Primär-Luftinjektion wird Raumluft, die aus dem Deckenbereich des zu klimatisierenden Raumes stammt, dem Zuluftstrom, der aus dem Drall-Auslaß 10 austritt, beigemischt.

Der lichte Durchmesser a der zentralen Öffnung 72 der Nabenscheibe 16 beträgt beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel 1/3 des Durchmessers D der Austritts­ öffnung 29 des Gehäuses 12. Der maximale Öffnungshub des Ventilkörpers 73 sollte etwa dem Radius a/2 der zentralen Öffnung 72 der Nabenscheibe 16 entsprechen.

Zur axialen Verschiebung des Steuerringes 34 sowie des Ventilkörpers 73 sind je ein doppelt wirkender pneumatischer Zylinder 74 und 76 vorgesehen, deren Gehäuse zu einer Bau­ einheit zusammengefaßt sind, die in koaxialer Anordnung mit der zentralen Achse 14 des Gehäuses 12 des Drall- Auslasses 10 über nicht dargestellte, radiale Streben an den Rändern der zentralen Öffnungen 72 und 22 der Nabenscheibe 16 bzw. der Radscheibe 17 befestigt ist. Die Kolbenstange 77 des als Stellantrieb für den Steuer­ ring 34 vorgesehenen pneumatischen Zylinders 74 ist über radiale Streben 78, die in Höhe der horizontalen Mittel­ ebene des Steuerringes 34 verlaufen, mit diesem fest verbunden. Die Kolbenstange 79 des als Stellantrieb für den Ventilkörper 73 vorgesehenen pneumatischen Zylinders 76 ist zentral am Ventilkörper 73 befestigt.

Zu den Arbeits-Druckräumen der pneumatischen Zylinder 74 und 76 führende Druck-Versorgungsleitungen sowie die Druckbeaufschlagung steuernde, elektrisch oder mechanisch betätigbare Steuerventile und ein pneumatisches Druck- Versorgungsaggregat, die für den Betrieb der Stell- antriebe 74 und 76 erforderlich sind und mit für sich bekanntem Aufbau realisierbar sind, sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Anstelle elektro-pneumatischer Stellantriebe 74 und 76 können natürlich auch elektro-mechanische Stellantriebe, z. B. elektrisch steuerbare Spindel- oder Zahnstangen­ antriebe benutzt werden.

Bei Verwendung elektrisch steuerbarer - pneumatischer oder mechanischer - Stellantriebe ist auf einfache Weise eine selbsttätige Steuerung der verschiedenen Funktions­ stellungen des Steuerringes 34 und des Ventilkörpers möglich.

Eine derartige Steuerungseinrichtung, welche, der Ein­ fachheit halber, in der Zeichnung nicht dargestellt ist, sei nachfolgend anhand typischer funktioneller Eigen­ schaften kurz erläutert, bei deren Kenntnis ein Fachmann eine solche Steuerungseinrichtung mit gängigen Mitteln der elektronischen Schaltungstechnik realisieren kann.

Es sei vorausgesetzt, daß ein Raum auf einen vorgegebenen Soll-Wert der Raumtemperatur aufgeheizt und die Tempe­ ratur hiernach, abgesehen von geringfügigen Schwankungen, auf diesem Soll-Wert gehalten werden soll. In dem Raum sind in Bodennähe, in Deckennähe und ggf. auch in einer mittleren Höhe Temperaturfühler vorgesehen, welche für an den jeweiligen Stellen herrschende Raumtemperatur charakteristische elektrische Ausgangssignale erzeugen. Aus einer Verarbeitung dieser elektrischen Ausgangssignale werden elektrische Steuersignale für die Stellantriebe 74 und 76 erzeugt, welche diese beispielsweise wie folgt steuern:

Ist die Raumtemperatur an den genannten Stellen überall deutlich niedriger als die Soll-Temperatur, so wird die Klimaanlage auf Heizbetrieb, das heißt auf Warmluft­ zufuhr, geschaltet, wobei zunächst der Ventilkörper 73 in seine Schließ-Stellung und der Steuerring 34 in die mit Freistrahl-Betrieb verknüpfte - untere - Funktions­ stellung gebracht werden. Sobald der Mittelwert der mittels der Temperaturfühler erfaßten Temperaturwerte sich um weniger als einen vorgegebenen Differenzbetrag von z.B. 5°C vom Soll-Wert der Raumtemperatur unter­ scheidet, wird der Ventilkörper 73 in eine Offen- Stellung gefahren und aus dem Deckenbereich stammende Raumluft in den noch als Freistrahl 66 ausgebildeten Zuluftstrom injiziert. In dem Maße, wie sich hierauf die mittlere Raumtemperatur mehr und mehr der Soll- Temperatur annähert, wird der Steuerring 34 zunehmend angehoben, wodurch eine Ausbildung des Zuluft-Stromes als Raumstrahl 67 mit zunehmendem Öffnungswinkel er­ zielt wird. Übersteigt die mittlere Raumtemperatur deren Soll-Wert, so wird die Klimaanlage kurzzeitig auf Kühlluft-Zufuhr umgeschaltet und gleichzeitig der Steuerring in seine obere Endstellung gefahren, in welcher der Drall-Auslaß mit Deckenstrom-Auslaß­ charakteristik arbeitet. Sobald hiernach die mittlere Raumtemperatur den Soll-Wert unterschreitet, wird wieder auf Heizbetrieb mit großem Öffnungswinkel des Raum­ strahles 67 umgeschaltet und ggf. der Ventilkörper 73 in seine Schließ-Stellung gesteuert. Wann immer die Temperatur in Deckennähe höher ist als in Bodennähe, wird der Ventilkörper 73 in seine Offen-Stellung ge­ bracht. Eine "Verfeinerung" dieser ihren Grundzügen nach erläuterten Art der Temperatur-Regelung kann da­ durch erzielt werden, daß die Positionen des Steuer­ ringes 34 und des Ventilkörpers 73 mittels elektrischer Weggeber, die z.B. als Potentiometer ausgebildet sein können, überwacht werden, so daß unter Verarbeitung der Ausgangssignale solcher Weggeber auch definierte Positionen des Steuerringes 34 und des Ventilkörpers 73 einstellbar sind, mit denen definierte Auslaß­ charakteristiken des Zuluftstromes bzw. Zuluft-/ Raumluft-Mischungsverhältnisse einstellbar sind.

Die Fig. 4, auf deren Einzelheiten nunmehr verwiesen sei, zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel einen Drall-Auslaß 10′, der nach Aufbau und Funktion dem Drall-Auslaß 10 gemäß den Fig. 1 bis 3c weitestgehend analog ist und sich von diesem lediglich durch die Gestaltung seines Gehäuses 12′ und seines Luftleitelementes 13′ unterscheidet. Demgemäß ist die Fig. 4 und deren nachfolgende Beschreibung auf die Darstellung bzw. Erläuterung der sich baulich von funktionsanalogen Elementen des Drall-Auslasses 10 unter­ scheidenden Funktionselemente des Drall-Auslasses 10, beschränkt, der im übrigen, abgesehen von Änderungen der radialen Dimensionen, die sich aus dem speziellen Aufbau des Luftleitelementes 13′ ergeben, denselben Aufbau haben soll, wie anhand der Fig. 1 bis 3c für den Drall- Auslaß 10 erläutert. Soweit für in der Fig. 4 darge­ stellte Elemente des Drall-Auslasses 10′ dieselben Bezugszeichen verwendet sind, wie in den Darstellungen des Drall-Auslasses 10 gemäß den Fig. 1 bis 3c soll diesbezüglich auf die zu diesen Figuren gehörenden Be­ schreibungsteile verwiesen sein.

Bei dem Luftleitelement 13′ des Drall-Auslasses 10′ sind die Radschaufeln 18′ als ebene Platten ausgebildet, die, in der Darstellung der Fig. 4 gesehen, tangential zu dem den inneren Rand 22 der Radscheibe 17′ repräsentierenden Kreis verlaufen und mit dem äußeren Rand 19 bzw. 21 der Nabenscheibe der Radscheibe einen Winkel α′′ von 30° einschließen. Demgemäß ergibt sich für das Verhält­ nis C/D′ des Außendurchmessers C der Nabenscheibe 16 zum Innendurchmesser D′ der Radscheibe 17′ der Wert 2/√≈1,15, wobei die zwischen dem inneren Rand 22 der Radscheibe 17′ und dem äußeren Rand derselben bzw. der Nabenscheibe 16 gemessene Länge der Radschaufeln 18′ den Wert C/4 hat. Das Luftleitelement 13′ ist mit mindestens 20, in regelmäßigen Winkelabständen um die zentrale Achse 14 des Drall-Auslasses 10′ gruppierten Radschaufeln 18′ versehen. Weiter ist das Gehäuse 12′ des Drall-Aus­ lasses 10′ symmetrisch bezüglich dessen hier die ver­ tikale Längsmittelebene des Gehäuses 12′ bildenden Radialebene 29 ausgebildet, wobei dasselbe auch für die Gestaltung des Pyramidenstumpf-förmigen Anschluß­ stutzens 48′′ und die Anordnung des Zuluftkanals 49 gilt. Die parallel zu der Längsmittelebene 29′ gemessene Ausdehnung E der parallel zueinander verlaufenden Ab­ schnitte des in der Draufsicht der Fig. 4 insgesamt U-förmigen Gehäusemantels 28′′ ist geringfügig, das heißt um 10 bis 20% größer als der halbe Wert ihres seitlichen Abstandes B. Die ebenfalls parallel zur Längsmittelebene 29′ gemessene Ausdehnung des Anschluß­ stutzens 48′′ beträgt zwischen 1/5 und 1/3 des Abstands­ wertes B.

Obwohl die gemäß Fig. 4 "unterhalb" der Längsmittel­ ebene 29′ und die "oberhalb" dieser Ebene angeordneten Radschaufeln 18′ bezüglich der durch den Pfeil 53 re­ präsentierten Strömungsrichtung der Zuluft die entgegen­ gesetzte Orientierung haben, ergeben sich für die zwischen je zwei benachbarten Radschaufeln 18′ nach innen gelenkten Teilluftströme 58′, über den gesamten Umfang des Luftleitelements 13′ hinweggesehen, im wesentlichen dieselben Strömungsverhältnisse, da bei den geschilderten Größenrelationen des Gehäuses 12′ und des Luftleitelementes 13′ der für einen stationären Betriebszustand, das heißt zeitlich konstantem Zuluft- Volumenstrom-charakteristische Staudruck in der Zuluftkammer 54′ überall praktisch denselben oder zumindest annähernd denselben Wert hat. Aus den tangential in die Drallkammer 61′ eintretenden Teil­ luftströmen 58′ resultiert ein beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel im Uhrzeigersinn rotie­ render Ring-Luftstrom 63′, dessen Austrittscharakteristik wiederum in derselben Weise beeinflußbar ist, wie anhand des Drall-Auslasses 10 eingehend geschildert.

Ein Luftleitelement 13′ mit dem anhand der Fig. 4 ge­ schilderten Aufbau kann auch im Rahmen eines Drall- Auslasses 10 mit der anhand der Fig. 1 und 2 er­ läuterten Gestaltung des Gehäuses 12 eingesetzt werden.

Bezogen auf einen vorgegebenen Wert des Zuluft-Volumen­ stromes kann durch die Verwendung eines Luftleit­ elementes 13′, verglichen mit der Verwendung eines Luftleitelements 13, wie anhand der Fig. 1 und 2 erläutert, eine Reduzierung der Baugröße des Drall- Auslasses 10 insgesamt erzielt werden.

Es versteht sich, daß ein Drall-Auslaß 10 bzw. 10′, wie in den Fig. 1 und 2, bzw. der Fig. 4 dargestellt auch da­ hingehend modifiziert sein kann, daß der Zuluftstrom von oben her, d.h. in Richtung der zentralen Längsachse 14 des Drall-Auslasses 10 zugeteilt wird. Das Gehäuse 12 ein­ schließlich seines Anschlußstutzens 48 kann dann rotations­ symmetrisch bezüglich der zentralen Längsachse 14 ausge­ bildet sein. Eine zentrale Primär-Luftinjektion von oben her ist dann natürlich nicht möglich, und die Nabenschei­ be 16 des Luftleitelements 13 ist dann als eine kreisscheiben­ förmige Prallplatte auszubilden, die den Zuluftstrom im oberen Bereich der Zuluftkammer 54 radial nach außen lenkt.

Claims (11)

1. Drall-Auslaß für Lüftungs-, Warmluftheizungs- und Klimaanlagen, der mittels einer Stelleinrichtung auf verschiedene Auslaßcharakteristiken - flacher Deckenstrahl, kegelförmiger Raumstrahl oder kreis­ zylindrischer Freistrahl - des in den zu beheizenden oder zu klimatisierenden Raumes eingeleiteten Luft­ stromes einstellbar ist, mit einem an einen Zuluft­ kanal angeschlossenen Gehäuse und einem in diesem Gehäuse angeordneten Luftleitelement, das dem durch eine zentrale Gehäuseöffnung in den Raum austretenden Luftstrom einen Drall im Sinne einer Rotation um die zentrale Achse des Luftstromes aufprägt, wobei dieses Luftleitelement hinsichtlich seines Aufbaues, insbe­ sondere der Ausbildung und Anordnung von Drall­ schaufeln, durch deren Anströmung der Zuluftstrom in Rotation versetzt wird, dem - rotierend antreibbaren - Laufrad eines üblichen Ventilators entspricht, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) das Luftleitelement (13; 13′) hat eine dem Laufrad eines Radialventilators entsprechende Gestaltung mit zwischen einer Nabenscheibe (16) und einer Rad­ scheibe (17; 17′) angeordneten Radschaufeln (18; 18′), die sich zwischen den äußeren Rändern (19 und 21) der Nabenscheibe (16) und der Radscheibe (17; 17′) und deren innerem Rand (22) erstrecken, der eine kreisrunde Strömöffnung (23) mit nach außen ge­ wölbtem Randbereich (24) begrenzt;
• b) das Luftleitelement (13; 13′) ist zentral in einem Gehäuse (12; 12′) zylindrischer Grundform angeordnet, das eine in einem vertikalen Abstand (h) von der Naben­ scheibe (16) oberhalb dieser verlaufende Decken­ platte (26), eine in vertikalem Abstand von der Radscheibe (17; 17′) verlaufende Bodenplatte (27) und eine in radialem Abstand von den äußeren Rändern (19 und 21) der Nabenscheibe (16) und der Radscheibe (17; 17′) verlaufenden Gehäusemantel (28; 28′′) umfaßt, wobei die Bodenplatte (27) mit einer koaxial mit der Stromöffnung (23) der Radscheibe (17; 17′) des Luftleitelements (13; 13′) angeordneten Öff­ nung (29) versehen ist, deren Durchmesser (D) dem­ jenigen der Stromöffnung (23) entspricht und die durch einen inneren, um 90° nach innen gewölbten Randbereich (31) der Bodenplatte (27) begrenzt ist, und wobei zwischen den aufeinander zuweisenden, inneren Rändern (22 und 32) der Radscheibe (17; 17′) und der Bodenplatte (27) ein kreiszylindrisches Zwischenstück (33) des Gehäuses (12; 12′) angeordnet ist, das in Verbindung mit der Öffnung (29) des Gehäuses (12; 12′) die Austrittsdüse des Drall- Auslasses (10; 10′) bildet;
• c) in dem zylindrischen Zwischenstück (33) ist in axialer Richtung hin- und her-verschiebbar ein Zylindermantel-förmiger, dünnwandiger Steuer­ ring (34) angeordnet, dessen axiale Länge gering­ fügig, beispielsweise um 5 bis 10%, kleiner ist als die axiale Höhe des zylindrischen Zwischenstückes (33) des Gehäuses (12; 12′), und dessen Außendurchmesser, abgesehen von einer für eine leicht gängige Ver­ schiebbarkeit erforderlichen Minderung von wenigen Zehntel Millimeter dem Durchmesser (D) des zylindrischen Zwischenstückes (33) entspricht, wobei dieser Steuer­ ring (34) aus einer oberen Endstellung, in der er vollkommen von dem zylindrischen Zwischenstück (33) aufgenommen ist, bis in eine untere Endstellung ver­ schiebbar ist, in welcher sein unterer Rand (37) in einem deutlichen vertikalen Abstand vom inneren Rand (32) der Öffnung (29) und einem radialen Abstand von dem gewölbten, inneren Randbereich (31) der Bodenplatte (27) angeordnet ist und eine Abrißkante bildet, die eine radiale Aufweitung des um die zentrale Achse (14) des Drallauslasses (10; 10′) rotierenden Luftstromes entlang der unteren Begrenzungsfläche der Bodenplatte (27) verhindert.

2. Drall-Auslaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drall-Auslaß (10; 10′) mit einem lichten Abstand zwischen der Raumdecke (11) und der Deckenplatte (26) seines Gehäuses (12; 12′) hängend an der Raumdecke (11) befestigt ist, daß der Zu­ luftkanal (49) mit horizontalem Verlauf seiner zentralen Achse (51) in die Zuluftkammer (54) des Gehäuses (12; 12′) mündet, und daß zwischen konzentrischen Öffnungen (68 und 72) der Deckenplatte (26) und der Nabenscheibe (16) eine kreiszylindrisch sich in ihrem oberen gewölbten Randbe­ reich (69) radial erweiternde Einströmdüse (71) ange­ ordnet ist, deren obere Öffnung (68) durch axiale Ver­ schiebung eines Ventilkörpers (73) absperrbar oder frei­ gebbar ist.

3. Drall-Auslaß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (a) der Öffnung (72), über welche die Einströmdüse (71) mit der Drallkammer (61) des Drall-Auslasses (10; 10′) kommuniziert sowie das zylindrische Teil sowie des zylindrischen Teils der Einströmdüse (71) zwischen 1/3 und 2/5 des lichten Durchmessers (D) der zentralen Öffnung (29) des Gehäuses (10; 10′) beträgt.

4. Drall-Auslaß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel (28; 28′) des Drall-Auslasses (10; 10′) dessen zentrale, vertikale Achse (14) auf einem mindestens 180° umfassenden Sektor­ bereich kreisbogenförmig umschließt, und daß bei vorge­ gebenem Wert (H) der lichten Höhe des Gehäuses (12; 12′) der Durchmesser (B) bzw. der Krümmungsradius des ge­ krümmten Mantelbereiches einen Wert von etwa 1,1 H bis 0,55 H hat,
der vertikale Abstand (h) der Nabenscheibe (16) von der Deckenplatte (26) des Gehäuses (12; 12′) etwa H/5,
der Durchmesser (c) der Nabenscheibe (16) und Außen­ durchmesser der Radscheibe (17) etwa 0,85 B,
der Durchmesser (D) der Stromöffnung (23) der Rad­ scheibe (17) und der Außendurchmesser des Steuer­ ringes (34) etwa 0,6 B,
die axiale Länge (L) des Zwischenstückes (33) etwa H/5,
die axiale Ausdehnung (s) des Steuerringes (34) etwa 0,9 L,
der Krümmungsradius (R) des gewölbten inneren Randbe­ reiches (31) der Radscheibe (17) ungefähr 0,8 L,
und der maximale Stellhub (s′) des Steuerringes (34) ebenfalls ungefähr 0,8 L betragen und
daß die lichte Querschnittsfläche des Zuluftkanals (49) um etwa 10% größer ist als die lichte Querschnittsfläche der zen­ tralen Stromöffnung (23) und des Steuerringes (34).

5. Drall-Auslaß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Radschaufeln (18) des Luftleitelements (13) des Drall-Auslasses (10) eine flache Wölbung haben und mit den äußeren Rändern (19 und 21) der Nabenscheibe (16) und der Radscheibe (17) einen Winkel von 15° ±5° und mit dem inneren Rand der Stromöffnung (23) der Radscheibe (17) einen Winkel von höchstens 15° einschließen.

6. Drall-Auslaß nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Radschaufeln (18′) des Luftleitelements (13′) des Drall-Auslasses (10′) als dünnwandige, ebene Platten ausgebildet sind, die tangential an den inneren Rand (22) der Rad­ scheibe (17′) anschließen und mit den äußeren Rändern (19 und 21) der Nabenscheibe (16) und der Rad­ scheibe (17′) einen spitzen Winkel (α′′) von 30° ± 5° einschließen.

7. Drall-Auslaß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftleitelement (13′) mindestens 20 und vorzugsweise 20 bis 36 Radschaufeln (18′) umfaßt, die in gleichen Winkelabständen zwischen 18° und 10° voneinander entlang des Umfangs des Luftleit­ elements (13′) des Drall-Auslasses (10′) angeordnet sind.

8. Drall-Auslaß nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12′) des Drall- Auslasses (10′) symmetrisch bezüglich der die vertikale zentrale Achse (14) des Drall-Auslasses (10′) und die horizontale zentrale Achse des Zuluftkanals (49) ent­ haltenden, vertikalen Längsmittelebene (29′) des Drall- Auslasses (10′) ausgebildet ist.

9. Drall-Auslaß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (74) für die Verschiebung des Steuerringes (34) als ein zentral im Inneren der Drallkammer (61) angeordneter, doppelt wirkender pneumatischer Zylinder ausgebildet ist, dessen Arbeitsräume über elektrisch ansteuerbare Umschalt­ ventile alternativ an den Ausgang einer pneumatischen Hilfsdruckquelle oder dem auf Atmosphärendruck stehenden Außenraum anschließbar sind.

10. Drall-Auslaß nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Stellantrieb (76) für den Ventilkörper (73) des durch diesen Ventilkörper (73) und die obere Einströmdüse (71) des Gehäuses (12) gebildeten Einströmventils als ein elektrisch steuer­ barer, pneumatischer Zylinder ausgebildet ist, dessen Gehäuse zu einer Baueinheit mit dem Stell­ antrieb (74) des Steuerringes (34) zusammengefaßt ist.

11. Drall-Auslaß nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Steuer­ einheit vorgesehen ist, die aus einer Verarbeitung von Ausgangssignalen elektronischer Temperaturfühler, welche die in verschiedenen Höhen des zu klimatisieren­ den Raumes herrschenden Temperaturen überwachen, die für die Verschiebung des Steuerringes (34) und/oder des Ventilkörpers (73) erforderlichen Steuersignale für deren Stellantriebe (74 und/oder 76) erzeugt.