DE4414846B4

DE4414846B4 - Luftauslaßdüse

Info

Publication number: DE4414846B4
Application number: DE19944414846
Authority: DE
Inventors: Jochen Schanze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2014-04-29
Also published as: DE4414846A1

Abstract

Luftauslassdüse für Lüftungs-, Heizungs- und/oder Klimaanlagen, die innerhalb eines Raumwinkelbereiches 5 eine beliebige Einstellung der Orientierung eines aus der Düse austretenden Luftstrahls ermöglicht, mit einem äußeren, schalenförmigen Luftleitelement (16), das die Form des Mantels eines Kugelabschnitts hat und sich beidseits des Äquatorialkreises (32) der Kugelschale 10 (16) zwischen einer eintrittsseitigen Öffnung (31) und einer austrittsseitigen Öffnung (34) erstreckt, und mit einem in dem äußeren Luftleitelement dreh- und schwenkbar gelagerten, inneren Luftleitelement (17), das eine Kugel (18) umfasst, die um den geometrischen Mittelpunkt (29) des äußeren Luftleitelements (16) schwenkbar gelagert ist,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) der Durchmesser (d) der Kugel (18) des schwenkbaren, inneren Luftleitelements (17) ist um einen definierten Betrag kleiner als der Äquator-Durchmesser des schalenförmigen Luftleitelements (16);
b) die Kugel (18) ist innerhalb des schalenförmigen, äußeren Luftleitelements (16) exzentrischbezüglich dessen Mittelpunkt (29) gelagert, wobei ihre polare Achse (19) durch den Mittelpunkt (29) des...

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftauslaßdüse für Lüftungs-, Heizungs- und/oder Klimaanlagen, die innerhalb eines Raumwinkelbereiches eine beliebige Einstellung der Orientierung eines aus der Düse austretenden Luftstrahls ermöglicht und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.

Derartige Luftauslaßdüsen sind allgemein bekannt und in der Form realisiert, daß z.B. in einer an der Decke oder einer Seitenwand eines zu klimatisierenden Raumes montierten, teilweise kugelförmigen Schale eine Hohlkugel schwenkbar und gegenüber der Schale luftdicht gelagert ist, wobei die Hohlkugel ihrerseits mit einer Eintrittsöffnung und mit einem dieser gegenüberliegend angeordneten kurzen, rohrförmigen Auslaßstutzen versehen ist, der die Austrittsrichtung und die Strahlform des in den zu klimatisierenden Raum eingeleiteten Luftstrahls bestimmt und durch seine Anlage am Öffnungsrand des schalenförmigen Lagerelements den Schwenkwinkelbereich begrenzt, innerhalb dessen die Richtung des als Freistrahl austretenden Luftstrahls veränderbar ist.

Nachteilig an diesen bekannten Düsen ist die konstruktiv bedingte relativ enge Begrenzung des Schwenkwinkelbereiches auf etwa 30° bezogen auf die zentrale Längs achse des schalenförmigen Lagerelements, so dass es mit ausschließlich an der Decke montierten Luftauslassdüsen der bekannten Art praktisch nicht möglich ist, einen sich entlang der Decke ausbreitenden Luftstrom zu erzeugen, wie es z.B. im Kühlbetrieb einer Klimaanlage erwünscht ist. Um einen solchen Luftstrom mit den bekannten Luftauslaßdüsen erzeugen zu können, müssen auch unterhalb der Decke an den Seitenwänden Luftauslaßdüsen vorgesehen werden, was bautechnisch mit erheblichem Mehraufwand verbunden ist und auch hinsichtlich der Innenraumgestaltung zu Einschränkungen führt.

Durch die DE 888 308 C ist weiter eine Luftauslaßdüse bekannt, die in spezieller Gestaltung als ein System von vier halbkreisförmigen Flügeln gleichen Halbmessers ausgebildet ist, die entlang ihrer geradlinigen Kanten in einer gemeinsamen Achse derart miteinander verbunden sind, dass diese Flügel jeweils rechtwinklig zueinander verlaufen. Dieses Flügelsystem ist in einer kreisrunden Öffnung drehbar gelagert, wobei diese Flügelanordnung im Prinzip in beliebige Orientierungen gedreht werden kann, wodurch die Richtung des die Düse durchsetzenden Luftstromes auswählbar ist. Die Fixierung des Flügelsystems in der ausgewählten Richtung ist "selbsthemmend" reibungsschlüssig, d.h. das System bleibt nach einer Orientierungs-Einstellung "von selbst" stehen.

In einer speziellen Gestaltung ist zur Lagerung des einstellbaren Flügelsystems eine zentrale Kugel vorgesehen, die in halbkreisförmig berandeten Ausnehmungen der Flügel angeordnet ist, die sich in paarweise miteinander fluchtenden bzw. rechtwinklig zueinander verlaufenden Ebenen zu je einem Vollkreis ergänzen, entlang derer die Flügel an der Lagerkugel anliegen. Die Kugel selbst, deren Durchmesser deutlich kleiner ist als die radialen Abmessungen der kreisbogenförmigen Ränder der Flügel, ist durch Bügel fest mit dem Rand der Öffnung verbunden, die, je nach der Drehstellung des Flügelsystems, mehr oder weniger freigegeben ist.

Bei der bekannten Luftauslassdüse ist die Austrittsrichtung des Luftstromes stets im wesentlichen durch die Orientierung der gemeinsamen Achse der Flügel bestimmt, dies jedenfalls dann, wenn die Achse die Ebene der kreisförmigen Luftdurchtrittsöffnung schneidet, in deren Mittelpunkt der Kugelmittelpunkt der Lagerkugel liegt; ist andererseits das System so orientiert, dass die Achse, in der Ebene der Durchtrittsöffnung liegt, ohne dass diese durch miteinander fluchtende Flügel vollständig abgedeckt wird, so wird die Luft in zwei Teilströme aufgeteilt. Bei dieser bekannten Düse ist als nachteilig anzusehen, dass, je flacher der Winkel gewählt wird, unter dem die Luft z.B. aus einer Deckenöffnung austreten soll, desto mehr die Öffnung abgesperrt wird, d.h. der Luftstrom gedrosselt wird. Die bekannte Luftdüse ist daher nicht generell einsetzbar sondern allenfalls dann geeignet, wenn ein Luftstrom mit ausgeprägter Raumstrahlcharakteristik erzielt werden soll.

Durch die DE 27 39 370 A1 , einerseits, sowie durch die DE 25 18 609 A1 , andererseits, sind Luftauslässe bekannt, bei denen sich verschiedene Luftaustrittscharakteristiken realisieren lassen. Bei diesen bekannten Auslässen handelt es sich um Schlitzauslässe mit langgestreckt schlitzförmigen Auslaßöffnungen, bei denen sich durch Verdrehen von langgestreckt walzenförmigen oder polygonal prismatischen Luftleitkörpern um Achsen, die parallel zu den Schlitzrändern verlaufen, wobei die Positionen der Achsen ihrerseits veränderbar sein können, die diversen Luftauslaßcharakteristiken einstellen lassen. Derartige Schlitz-auslässe sind praktisch nur als Deckenauslässe einsetzbar.

Von Auslaßdüsen der eingangs genannten Art ausgehend, ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Luftauslaßdüse anzugeben, die bei gleichwohl einfacher baulicher Gestaltung einen weiten Bereich der wählbaren Luftstrahl-Orientierungen hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die hiernach vorgesehene Gestaltung und Anordnung der Kugel als ein vom Zuluftstrom umströmter Luftleitkörper, der im Inneren des vom Zuluftstrom durchströmten, schalenförmigen Luftleitelements exzentrisch und schwenkbar gelagert ist, wobei eine diesbezüglich vorgesehene Schwenkgelenkanordnung die Funktion eines Kreuzgelenks vermittelt, das zwei Freiheitsgrade hat und dadurch mindestens innerhalb eines begrenzten Schwenkbereiches beliebige Orientierungen der polaren Achse der Kugel einzustellen ermöglicht, kann die Querschnittsform des radial außen durch das schalenförmige Luftleitelement begrenzten Zuluft-Durchtrittskanals "asymmetrisch" verändert werden, so daß sich aufgrund des Coandaeffekts eine Vorzugsrichtung des austretenden Luftstromes in derjenigen Richtung ergibt, in die die Kugel bezüglich der zentralen Achse ausgelenkt ist. Durch diese Nutzung des Coandaeffekts an der umströmten Luftleitkugel der erfindungsgemäßen Luftauslaßdüse können, bezogen auf die zentrale Längsachse des schalenförmigen Luftleitelements, dem Betrage nach größere Ablenkungen des Austrittsluftstromes bis hin zu einer rechtwinkligen Ablenkung und sogar darüber hinaus erzielt werden, so daß es mit der erfindungsgemäßen Luftauslaßdüse, auch wenn diese ausschließlich im Deckenbereich vorgesehen ist, ohne weiteres möglich ist, sich entlang der Raumdecke ausbreitende, "flache" Deckenstrahle zu erzielen.

Wenn, entsprechend einer bevorzugten Gestaltung der Luftauslaßdüse die Kugel nicht nur innerhalb des durch die Austrittsöffnung des schalenförmigen Luftleitelements berandeten Kugelsektorbereichs, sondern um beliebige Winkel, d.h. auch in den Bereich der Eintrittsöffnung hineinschwenkbar ist, die deutlich größer ist, als die Austrittsöffnung, so kann deren Öffnungsquerschnitt, dessen effektiver Wert ansonsten durch die Kugel reduziert ist, vollkommen zur Erzielung eines Luftmassenstromes großen Betrages genutzt werden, was insbesonde re zur Erzielung einer raschen Erwärmung des zu klimatisierenden Raumes von Vorteil ist. Wenn die Kugel um den Mittelpunkt des schalenförmigen Luftleitelements schwenkbar ist, so ist eine besonders effektive Nutzung des Coandaeffektes zur Beeinflussung der Strahlrichtung dadurch möglich, daß der eine Pol der Kugel mit dem Mittelpunkt des schalenförmigen Luftleitelements zusammenfallend angeordnet ist und der Abstand des vom Mittelpunkt des schalenförmigen Luftleitelements entfernt angeordneten Pols der Kugel vom Mittelpunkt des schalenförmigen Luftleitelements dessen Innenradius entspricht, so daß die Kugel im Verlauf von Schwenkbewegungen gleichsam in berührende Anlage mit dem schalenförmigen Luftleitelement gebracht werden kann.

Die ihrem grundsätzlichen Aufbau nach durch die Merkmale des Anspruchs 5 umrissene und in Kombination hiermit durch die Merkmale der Ansprüche 6 und 7 näher spezifizierte Gestaltung der für die Einstellung der Kugelposition vorgesehenen Schwenklageranordnung mit die Kugel tragenden und diese formschlüssig sowohl axial wie auch radial im schalenförmigen Luftleitelement abstützenden, der Grundform nach kreissektorförmigen Stützscheiben hat den Vorteil, daß die ebenfalls als Luftleitelemente wirkenden Stützscheiben zusammen mit der Kugel nicht nur um die zentrale Achse des schalenförmigen Luftleitelements und eine dazu rechtwinklig verlaufende Achse schwenkbar sondern auch um die polare Achse der Kugel schwenkbar sind, wodurch in Kombination mit den Merkmalen des Anspruchs 8 eine besonders effektive Beeinflus sung der Austrittsrichtung des die Düse durchströmenden Zuluftstrahls möglich ist.

In der hierzu alternativen, durch die Merkmale des Anspruchs 9 angegebenen Gestaltung des inneren Luftleitelements mit schräg zur polaren Achse und zur Äquatorialebene der Kugel verlaufenden Stützscheiben, die in einem Winkelabstand vom mittelpunktsfernen Pol der Kugel enden, so daß durch die Stützscheiben im wesentlichen spiralförmig um die Kugel verlaufende Strömungspfade begrenzt sind, ist die Luftauslaßdüse auch als Drallauslaß benutzbar, die dem Austritts-Luftstrom einen Drehimpuls aufprägt, der zur Ausbildung eines kegelförmigen Raumstrahls führt.

Durch die Merkmale der Ansprüche 10 und 11 sind besonders zweckmäßige, als Richtwerte zu verstehende Dimensionierungsrelationen für die Kugel und das schalenförmige Luftleitelement der Luftauslaßdüse angegeben, die für sämtliche Gestaltungen derselben günstig sind.

Weitere bauliche und funktionelle Einzelheiten der erfindungsgemäßen Luftauslaßdüse ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen
1 eine erfindungsgemäße Luftauslaßdüse in axialsymmetrischer Konfiguration ihrer inneren und äußeren Luftleitelemente, in schematisch vereinfachter Schnittdarstellung längs einer die polare Achse der Kugel enthaltenden Radialebene der Düse;
2 eine perspektivische Ansicht der Düse gemäß 1 in Richtung des Pfeils II der 3b, in einer Position ihres inneren Luftleitelements, in der die polare Achse der Kugel mit der zentralen Achse des schalenförmigen Luftleitelements einen Winkel von 30° einschließt und
3a bis c Strömungsbilder zur Erläuterung der Funktion der Düse gemäß den 1 und 2 für eine der 1 entsprechende Konfiguration der Düse (3a), eine der 2 entsprechende Konfiguration derselben (3b) und eine weitere axialsymmetrische Konfiguration der Düse (3c), jeweils in einer der 1 entsprechenden, schematisch vereinfachten Schnittdarstellung.
Die in den 1 und 2 sowie 3a bis 3c jeweils insgesamt mit 10 bezeichnete Luftauslaßdüse ist Funktionselement einer im übrigen nicht dargestellten lufttechnischen Anlage, z.B. einer Klimaanlage und hat den Zweck, die Ausbreitungscharakteristik eines über die Düse 10 in einen zu klimatisierenden Raum eingeleiteten Zuluftstromes hinsichtlich Ausbreitungsrichtung und -form des Luftstrahls definiert einstellen zu können, wobei durch eine Anordnung mehrerer solcher Düsen 10 und deren aufeinander abgestimmte Einstellung die Aus breitungscharakteristik des Zuluftstromes, der insgesamt über sämtliche dieser Düsen 10 in den zu klimatisierenden Raum eingeleitet wird, ihrerseits, vorgebbar ist.
Für die in der 1 dargestellte Luftauslaßdüse 10 ist zum Zweck der Erläuterung eine Montage an der Decke des Raumes angenommen, die in der 1 lediglich durch ein z.B. aus Blech bestehendes Kassettenteil 11 einer abgehängten Kassettendecke repräsentiert ist, das pro Auslaßdüse 10, die oberhalb dieses Kassettenteils 11 angeordnet ist, mit einer kreisrunden Aussparung 12 versehen ist, an deren kreisringsförmigem Randbereich 13 die Luftauslaßdüse 10 in bezüglich der zentralen Achse 14 der Aussparung 12 zentrierter Anordnung festlegbar ist.
Die Luftauslaßdüse 10 besteht aus einem äußeren, schalenförmigen Luftleitelement 16, das die Form des Mantels eines Kugelabschnitts hat und einem in diesem dreh- und schwenkbar gelagerten, inneren Luftleitelement 17, das durch eine Kugel 18 mit in sich geschlossener Oberfläche und insgesamt vier, der Grundform nach kreissektorförmige Stützscheiben 21 bis 24 (2) gebildet ist, die als gemeinsame Schnittlinie ihrer Mittelebenen die polare Achse 19 der Kugel haben und mit ihren kreisbogenförmig verlaufenden Rändern 26 an der inneren Mantelfläche 27 des äußeren, schalenförmigen Luftleitelements 16 der Düse 10 anliegen.
Die Stützscheiben 21 bis 24 haben gemäß der Darstellung der 1 und 2 geradlinig verlaufende, schmale, ebene Randstirnflächen 28, deren Mittellinien sich im geometrischen Mittelpunkt 29 des schalenförmigen Luftleitelements 16 schneiden, wobei diese Randstirnflächen 28 der beiden je paarweise koplanaren Stützscheiben 21,23 bzw. 22,24 jeweils einen stumpfen Winkel α₁ miteinander einschließen, der um einige Grade größer ist als der auf den Mittelpunkt 29 des schalenförmigen Luftleitelements 16 bezogene Öffnungswinkel α₂ der eintrittsseitigen – oberen – Öffnung 31, die durch ihre in der 1 gestrichelt eingezeichnete, parallel zur Äquatorialebene 32 des schalenförmigen Luftleitelements 16 verlaufende Öffnungsebene repräsentiert ist.
Die gekrümmten Ränder 26 der Stützscheiben 21 bis 24, die eine dem Radius des schalenförmigen Luftleitelements 16 entsprechende Wölbung haben, schließen in einem Polbereich 33 des inneren Luftleitelements 17 mit glatter Krümmung aneinander an.
Der Durchmesser d der wiederum durch ihre gestrichelt eingezeichnete Öffnungsebene 34 repräsentierten Austrittsöffnung des kugelabschnitts-schalenförmigen äußeren Luftleitelements 16 der Luftauslaßdüse 10 entspricht beim dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel dem Innenradius R des schalenförmigen Luftleitelements 16, d.h. einem Mittelpunkts- bzw. Öffnungswinkel α₃ der Auslaßöffnung 34 von 60°.
Der Durchmesser D' der Eintrittsöffnung 31 des schalenförmigen Luftleitelements 16 ist beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel um einen kleinen Differenzbetrag 2ΔD kleiner als der z.B. in der Äquatorialebene 32 gemessene lichte Großkreis-Durchmesser des schalenförmigen Luftleitelements 16, der den Wert 2R hat.
Bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel beträgt weiter der senkrecht zur Äguatorialebene 32 und zur Ebene 31 der Einlaßöffnung gemessene – vertikale – Abstand h derselben voneinander ein Viertel des lichten Großkreis-Radius R des schalenförmigen Luftleitelements 16, woraus sich für den Öffnungswinkel α₂ der Eintrittsöffnung 31 des kugelabschnitts-schalenförmigen Luftleitelements 16 ein Wert von etwa 152° ergibt. Der etwas größere Winkel α₁, mit dem die "geradlinig" – radial verlaufenden ebenen Randstirnflächen der kreissektorförmigen Stützscheiben 21 bis 24 paarweise aneinander anschließen, beträgt beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel etwa 164°, was einem Wert des Differenzbetrages 2ΔD zwischen dem lichten Großkreisdurchmesser D des schalenförmigen Luftleitelements 16 und dem lichten Durchmesser D' seiner Einlaßöffnung 31 von etwa 1,5 % des Öffnungsdurchmessers D des schalenförmigen Luftleitelements 16 entspricht.
Bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel entspricht der Radius r der Kugel 18 des dreh- und schwenkbaren Luftleitelements 17 dem halben Wert des Innenradius R des schalenförmigen Luftleitelements 16, und es ist für diese Kugel 18 eine bezüglich des Mittelpunktes 29 des schalenförmigen Luftleitelements 16 exzentrische Anordnung derart vorgesehen, daß der eine – radial innere – Pol 36 der Kugel 18 mit dem Mittelpunkt 29 des schalenförmigen Luftleitelements 16 zusammenfällt, während ihr anderer – radial äußerer – Pol 37 im Zentrum des Polbereichs 33 liegt, innerhalb dessen die kreisbogenförmig verlaufenden Ränder 26 der Stützscheiben 21 bis 24 glatt ineinander übergehen.
Zur Erläuterung der Funktion der insoweit ihrem prinzipiellen Aufbau nach erläuterten Luftauslaßdüse 10 sei nunmehr auch auf die 3a und 3b Bezug genommen, in denen qualitativ der Verlauf der Luftströmung für verschiedene Konfigurationen der Luftauslaßdüse – Funktionsstellungen des inneren Luftleitelements 17 – dargestellt sind.
Bei der in der 3a dargestellten – axialsymmetrischen – Konfiguration der Luftauslaßdüse 10, bei der die polare Achse 19 der Kugel 18 mit der zentralen Achse 14 der Eintrittsöffnung 31 und der Austrittsöffnung 34 des schalenförmigen Luftleitelements 16 zusammenfällt, ergibt sich ein scharf gebündelter, senkrecht nach unten aus der Luftauslaßdüse 10 austretender, durch einen Pfeil 38 schematisch repräsentierter Freistrahl, wobei der effektive Austrittsquerschnitt, über den Luft aus der Düse ausströmen kann, etwa 3/8 des lichten Querschnitts der Austrittsöffnung 34 des schalenförmigen Luftleitelements 16 beträgt, die durch die Kugel 18 gleichsam teilweise "verschlossen" – abgedeckt – ist.
In der in der 3b dargestellten Konfiguration der Luftauslaßdüse 10, in der die polare Achse 19 der Kugel 18 des inneren, schwenkbaren Luftleitelements 17 der Luftauslaßdüse 10 mit der zentralen Achse 14 der Eintrittsöffnung 31 und der Austrittsöffnung 34 einen Winkel φ von 30° einschließt und das innere Luftleitelement 17, in Richtung der polaren Achse 19 seiner Kugel 18 gesehen so orientiert ist, daß die Austrittsöffnung 34 insgesamt einseitig – gemäß der Darstellung der 3b links – von denjenigen sektorförmigen Stützscheiben 22 und 24 (2c) angeordnet ist, diese somit gegen den rechten Teil des Düsen-Innenraumes abgesperrt ist, ergibt sich eine einem flachen Deckenstrahl angenäherte Auslaßcharakteristik, gemäß welcher der in der 3b durch den Pfeil 38 schematisch vereinfacht repräsentierte Austrittsluftstrom durch einen oberen Randstrahl 39 und einen unteren Randstrahl 41 begrenzt und seine Ausbreitungsrichtung im wesentlichen durch die Richtung eines dazwischen verlaufenden Zentralstrahls 42 markiert ist. Hierbei ist die Ausbreitungsrichtung des oberen Randstrahls 39, in dem Luft mitgeführt wird, die unmittelbar die Kugel 18 umströmt hat, aufgrund des Coanda-Effekts tangential zur Krümmung der Kugel im Bereich der Austrittsöffnung 34, d.h. beim dargestellten Ausführungsbeispiel praktisch horizontal, während die Ausbreitungsrichtung des unteren Randstrahls 41 etwa tangential zur Innenfläche des kugelsegment-schalenför migen Luftleitelements 16 am Rand der Austrittsöffnung 34 verläuft, d.h. mit der zentralen Achse 14 des schalenförmigen Luftleitelements 16 einen Winkel von 60° (90° – φ) einschließt, so daß sich für die "Haupt"-Ausbreitungsrichtung des Austrittsluftstrahls 38, bezogen auf die zentrale Achse 14 des schalenförmigen Luftleitelements 16, ein Winkel von etwa 75° ergibt. Der Austrittsluftstrom 38 wird somit in vertikaler Richtung mit einem Öffnungswinkel von etwa 30° aufgefächert, bleibt jedoch, gesehen in der durch den Pfeil 43 der 3b repräsentierten Richtung, für die qualitativ wieder das Strömungsbild der 3a gilt, scharf gebündelt.
Der effektive Austrittsquerschnitt, über den bei der in der 3b dargestellten Konfiguration der Düse 10 der Austrittsluftstrom 38 aus der Düse 10 austritt, entspricht etwa 90 % der freien Querschnittsfläche der Austrittsöffnung 34.
Die Luftauslaßdüse 10 ist Zur Erzielung eines axialsymmetrischen gut gebündelten Freistrahls mit einer Auslaßcharakteristik, die weitgehend der in der 3a dargestellten entspricht, auch in der in der 3c dargestellten Konfiguration benutzbar, in welcher die Kugel 18 des beweglichen Luftleitelements 17 oberhalb der Äquatorialebene 32 des schalenförmigen Luftleitelements 16 angeordnet ist. In dieser Konfiguration ist der effektive freie Querschnitt, über den der durch die Strömungslinien 44 repräsentierte Zuluftstrom in das schalenförmige Luftleitelement 16 eintreten kann, gegenüber dem lichten Querschnitt der durch den oberen Rand 46 des schalenförmigen Luftleitelements 16 berandeten, in der Ebene 31 gemessene Querschnittsfläche der oberen Eintrittsöffnung des schalenförmigen Luftleitelements 16 nur marginal reduziert, wogegen der gesamte lichte Querschnitt der Austrittsöffnung 34 als effektiver Durchtrittsquerschnitt für den in den Raum eintretenden Zuluftstrahl zur Verfügung steht, im Unterschied zu der Konfiguration gemäß 3a, bei der der effektive Austrittsquerschnitt auf weniger als 50 % des Öffnungsquerschnitts der Austrittsöffnung 34 reduziert ist.
Wie aus den 3a, 3b und 3c unmittelbar ersichtlich, ist, von einer axialsymmetrischen Konfiguration der Düse 10, wie in den 3a und 3d dargestellt, ausgehend, eine Änderung der Ausbreitungsrichtung des Austrittsluftstromes jeweils dadurch möglich, daß das dreh- und schwenkbare Luftleitelement 17 in eine Position gebracht wird, in welcher die polare Achse 19 der Kugel 18 und die zentrale Achse 14 des kugelsektorschalenförmigen Luftleitelements 16 einen Winkel φ miteinander einschließen. Von einer solchen, von der Axial- symmetrie abweichenden Konfiguration der Düse 10 ausgehend, ist eine Veränderung der Richtung des Austrittsluftstromes auch dadurch möglich, daß das bewegliche Luftleitelement 17 bei festgehaltener Orientierung der polaren Achse 19 der Kugel 18 um die polare Achse 19 der Kugel 18 gedreht wird, wobei es sich versteht, daß diese Einstellmöglichkeiten überlagerungsfähig sind, d.h. das bewegliche Luftleitelement 17 zur Einstellung einer erwünschten Auslaßcharakteristik der Düse 10 gleichzeitig sowohl geschwenkt als auch gedreht werden kann.
Eine definierte Einstellung der Ausbreitungsrichtung des Austrittsluftstromes 38 im Sinne einer Abweichung von der bei axialsymmetrischer Konfiguration der Luftaustrittsdüse 10 gegebenen Ausbreitung in Richtung der zentralen Achse 14 des schalenförmigen Luftleitelements 16 kann im Prinzip auch allein durch Verlagerung der Kugel 18 innerhalb des schalenförmigen Luftleitelements 16 erfolgen, derart, daß die Kugel 18 in eine außeraxiale Position gebracht wird, im übrigen jedoch allseitig umströmt bleibt.
Eine diesbezüglich geeignete Lagerung der Kugel 18 kann dadurch realisiert sein, daß die sektorförmigen Stützscheiben 21 bis 24, abweichend von dem anhand der 1 bis 3c erläuterten Ausführungsbeispiel, nicht bis zum mittelpunktsfernen Pol 37 der Kugel 18 reichen, sondern schon in einem Winkelabstand von diesem enden und z.B. mit einer radialen Kante an die Kugeloberfläche anschließen, so daß zwischen einander benachbarten Sektorscheiben, unabhängig von der Dreh- und Schwenkstellung des inneren Luftleitelements 17, stets freie Kanäle vorhanden sind, die von der Lufteintritts- zur Luftaustrittsseite führen, die jedoch, je nach der Schwenklage des inneren Luftleitelements 17, d.h. dem Verlauf der polaren Achse 19 der Kugel 18 zur zentralen Längsachse 14 des schalenförmigen Luftleitelements, unterschiedlich weit offen sind.
Bei einer derartigen Gestaltung des inneren Luftleitelements 17 können dessen Stützscheiben 21 bis 24 auch schräg zur polaren Achse 19 der Kugel verlaufen, analog zu den Schaufeln eines Axiallüfters, wodurch dem Austrittsluftstrom 38 ein Drall aufprägbar ist.
Die Luftauslaßdüse 10 ist nach dem geschilderten Bau- und Funktionsprinzip in den verschiedensten Größen realisierbar und auf entsprechend unterschiedliche Luftleistungen auslegbar.
Bei kleineren Baugrößen können sowohl das schalenförmige Luftleitelement 16 als auch das in diesem dreh- und schwenkbar angeordnete Luftleitelement 17 als Kunststoffteile ausgebildet sein, wobei es herstellungstechnisch zweckmäßig sein kann, das innere Luftleitelement aus zwei Teilen zusammenzufügen, die jeweils dünnwandig gehalten werden können, um beispielsweise die Kugel 18 als Hohlkörper realisieren zu können.
Eine hinreichend dünnwandige Ausbildung und elastische Nachgiebigkeit der kreissektorförmigen Stützscheiben rechtwinklig zu ihren Verlaufsebenen vorausgesetzt, kann das Zusammenfügen der beiden Luftleitelemente 16 und 17 der Düse 10 durch Eindrücken des inneren Luftleitelements 17 in das schalenförmige Luftleitelement 16 erfolgen. Ein solches Eindrücken kann dadurch erleichtert sein, daß am schalenförmigen Luftleitelement 16 von dessen oberem Öffnungsrand 46 ausgehende, sich zu diesem rechtwinklig erstreckende und mindestens bis zur Äquatorialebene 32, vorzugsweise über diese hinaus nach unten reichende Schlitze 47 (2) in paarweiser Anordnung vorgesehen sind, wobei die Schlitzpaare in der der Axialsymmetrie der sektorförmigen Stützscheiben 21 bis 24 entsprechenden Axialsymmetrie entlang des Umfangs des Öffnungsrandes 46 verteilt sind, so daß zwischen den Schlitzen 47 schmale Zungen 48 verbleiben, in deren Bereich das innere Luftleitelement 17 mit seinen Stützfahnen 21 bis 24 ansetzbar ist und, da diese Zungen 48 radial nach außen ausweichen können, ohne Mühe in seine mit dem schalenförmigen Luftleitelement 16 in formschlüssigem Eingriff stehende Gebrauchsposition eindrückbar ist.
Derartige Schlitze 47 können, wie im rechten Teil der 2 dargestellt, auch spitzwinklig – V-förmig – zueinander verlaufend ausgebildet sein, wodurch ein Verhaken der Stützscheiben 21 bis 24 beim Vorbeitreten an solchen Schlitzpaaren weitestgehend ausgeschlossen ist.
Alternativ oder zusätzlich zu den Schlitzen 47 des schalenförmigen Luftleitelements können, wie nicht eigens dargestellt, auch an den Stützscheiben 21 bis 24 des inneren Luftleitelements 17 funktionsentsprechende, ein Nachgeben der Stützfahnenränder beim Eindrücken in das schalenförmige Luftleitelement erleichternde Schlit ze vorgesehen sein.
Bei einer Fertigung des schalenförmigen Luftleitelements 16 aus Blech, z.B. durch eine pressende oder drückende Verformung eines rohrförmigen Werkstückes ist es zweckmäßig, das schalenförmige Luftleitelement 16 in seiner Äquatorialebene 32 zu teilen und die beiden Teile mit radialen, parallel zur Äquatorialebene 32 verlaufenden Befestigungsflanschen zu versehen, mittels derer die beiden Schalenteile aneinander fixierbar sind.
Um die Nutzung des Coandaeffekts zur Ausbildung eines sehr flachen Deckenstrahls nicht zu beeinträchtigen, sollte der die austrittsseitige Öffnung 34 des schalenförmigen Luftleitelements 16 kreisförmig begrenzende Rand 49, an den sich ein radialer Flansch 51 anschließt, der zur Fixierung der Luftauslaßdüse 10 an dem Kassettenteil 11 der Raumdecke ausgenutzt ist, möglichst scharfkantig – schneidenförmig – ausgebildet sein.
In Praxi genügt es jedoch, wenn der radiale Montageflansch 51 an den Öffnungsrand 49 mit einem kleinen Krümmungsradius
anschließt, der deutlich kleiner ist als die halbe Höhe h' der Kugelkappe 52 mit der die Kugel 18 in ihrer in der 1 dargestellten – axialsymmetrischen – Grundstellung über die Öffnungsebene 34 der Austrittsöffnung hinaus in den zu klimatisierenden Raum hineinragt.

Claims

Luftauslassdüse für Lüftungs-, Heizungs- und/oder Klimaanlagen, die innerhalb eines Raumwinkelbereiches 5 eine beliebige Einstellung der Orientierung eines aus der Düse austretenden Luftstrahls ermöglicht, mit einem äußeren, schalenförmigen Luftleitelement (16), das die Form des Mantels eines Kugelabschnitts hat und sich beidseits des Äquatorialkreises (32) der Kugelschale 10 (16) zwischen einer eintrittsseitigen Öffnung (31) und einer austrittsseitigen Öffnung (34) erstreckt, und mit einem in dem äußeren Luftleitelement dreh- und schwenkbar gelagerten, inneren Luftleitelement (17), das eine Kugel (18) umfasst, die um den geometrischen Mittelpunkt (29) des äußeren Luftleitelements (16) schwenkbar gelagert ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: a) der Durchmesser (d) der Kugel (18) des schwenkbaren, inneren Luftleitelements (17) ist um einen definierten Betrag kleiner als der Äquator-Durchmesser des schalenförmigen Luftleitelements (16); b) die Kugel (18) ist innerhalb des schalenförmigen, äußeren Luftleitelements (16) exzentrischbezüglich dessen Mittelpunkt (29) gelagert, wobei ihre polare Achse (19) durch den Mittelpunkt (29) des schalenförmigen Luftleitelements (16) verläuft, und wobei die Kugel (18) das innere, vom Zuluftstrom umströmte Luftleitelement der Düse (10) und das schalenförmige Lagerelement (16) das äußere, vom Zuluftstrom durchströmte Luftleitelement der Düse (10) bilden; c) zur Lagerung der Kugel (18) ist eine durch Reibungsschluß fixierende Stützscheibenanordnung (18,21–24,16) vorgesehen, mittels derer die Kugel (18) sowohl um die zentrale Achse (14) des schalenförmigen Luftleitelements (16) als auch um eine zu dieser Achse (14) rechtwinklig verlaufende Achse schwenkbar ist, wobei die Kugel (18) bezüglich der zentralen Achse (14) um beliebige Winkel und bezüglich der dazu rechtwinklig verlaufenden Achse mindestens innerhalb des durch die Austrittsöffnung (34) des schalenförmigen Luftleitelements (16) berandeten Kugelsektorbereichs schwenkbar ist.
Luftauslassdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (18) auch um die rechtwinklig zur zentralen Längsachse (14) des schalenförmigen Luftleitelements (16) verlaufende Schwenkachse um beliebige Winkel schwenkbar ist.
Luftauslassdüse nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (18) um den Mittelpunkt (29) des schalenförmigen Luftleitelements (16) schwenkbar ist.
Luftauslassdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des vom Mittelpunkt (29) des schalenförmigen Luftleitelements (16) entfernt angeordneten Pols (37) der Kugel (18) vom Mittelpunkt (29) des schalenförmigen Luftleitelements (16) dessen Innenradius (R) entspricht.
Luftauslassdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (18) mittels der Grundform nach kreissektorförmiger Stützscheiben (21–24), die mit ihren gekrümmten Rändern an dem schalenförmigen Luftleitelement (16) abgestützt sind, axial und radial formschlüssig in dem schalenförmigen Luftleitelement (16) abgestützt ist.
Luftauslassdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunktswinkel der jeweiligen Stützscheibe (21–24), gesehen vom Mittelpunkt (29) des schalenförmigen Luftleitelements (16) aus, um einen definierten Wert größer als 90° ist.
Luftauslassdüse nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei in einer die polare Achse (19) der Kugel (18) enthaltenden Ebene koplanar verlaufende Stützscheiben (21 und 23) und vorzugsweise zwei weitere, ebenfalls koplanar angeordnete Stützscheiben (22 und 24), deren gemeinsame Ebene rechtwinklig zur Ebene der beiden anderen Stützscheiben (21 und 23) verläuft, vorgesehen sind.
Luftauslassdüse nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheiben (21 bis 24) in dem vom Mittelpunkt des schalenförmigen Luftleitelements (16) entfernt angeordneten Pol (37) der Kugel (18) in einer gemeinsamen Tangentialebene aneinander anschließen.
Luftauslassdüse nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützscheiben, gesehen in Richtung der polaren Achse (19) der Kugel (18), in einem Abstand vom mittelpunktsfernen Pol (37) der Kugel (18), mit einer radialen Endkante an diese anschließend, enden und sich entlang die polare Achse (19) der Kugel (18) und deren Äquatorialebene schräg schneidender, vorzugsweise ebener Flächen erstrecken.
Luftauslassdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d) der Kugel (18) gleich dem Innenradius (R) des schalenförmigen Luftleitelements (16) ist.
Luftauslassdüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Austrittsöffnung (34) des schalenförmigen Luftleitelements (16) gleich dem Durchmesser der Kugel (18) ist.