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In
Luftklimatisierungssystemen sammelt sich Kondensation normalerweise
an der Verdampferrohrschlange, läuft
ab und muss entsorgt werden. Bei einigen Einheiten ist es möglich, das
Kondensat über einen
Ablauf oder dergleichen zu entsorgen. Bei anderen Einheiten, wie
z.B. Raum-Klimaanlagen, ist es üblich,
das Kondensat zu der Kondensorseite für automatische Entsorgung und
für verbesserte
Kondensorkapazität
und Energieeffizienzratenverbesserung (energy efficiency rating-EER)
zu leiten. Typische Kondensatverteilungsschemata umfassen Wirbellaufräder oder
Sauglüfter,
Schleudereinrichtungen, Pumpen und Gebläselaufschaufelspitzen, die
auf das Kondensat aufprallen. Bei Fenster-Raum-Klimaanlagen (window room air conditioners-WRACs)
und Kompakt-Anschluss-Klimaanlagen
(packaged terminal air conditioners-PTACs) ist es am üblichsten,
eine mit dem Kondensorgebläse
verbundene Schleudereinrichtungsanordnung zu verwenden. Bei einer
typischen Schleudereinrichtungsanordnung wird eine Durchblas-Propeller-Gebläse-Rohrschlangen-Konfiguration
verwendet und das Kondensat sammelt sich an einer Stelle, wo die
Gebläsestruktur
bewirkt, dass das Kondensat auf die Kondensorrohrschlange gespritzt
wird, wo es dadurch verdampft wird und für Kühlung des Kondensors sorgt.
Eine herkömmliche Schleudereinrichtung
befindet sich an den Gebläselaufschaufelspitzen
an der Auslass-(Hochdruck-)-Seite
des Gebläses.
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Wie
sie in Raumklimaanlagen eingesetzt werden, sind herkömmliche
Designs, die Schleuderringe an der Auslassseite des Kondensorgebläses einsetzen,
sowohl laut als auch ineffizient. Bei diesen Schleudereinrichtungsdesigns
treibt der hohe Druck an der Auslassseite des Gebläses das
Kondensat hin zu dem Gebläseeinlass,
aus dem Pfad der Schleudereinrichtung heraus und begrenzt so die
Effektivität des
Designs. Es besteht eine Tendenz zu Pulsation des Kondensatflusses
aufgrund von Fluktuationen im Kondensatniveau. Ferner beschränkt die
Auslassschleudereinrichtung die Diffusion von Luftfluss und reduziert
so die aerodynamische Leistung des Gebläses. Diese herkömmlichen
Designs haben häufig Probleme
mit dem Herausspritzen am Öffnungseinlass.
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Ein
Beispiel einer herkömmlichen
Schleudereinrichtung ist in US-A-2 896 860 offenbart.
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Es
ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Kondensorgebläse mit geringem
Geräusch
bereitzustellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, Kondensat effizient zu
verteilen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, die kondensorseitige
Luftfluss-leistung zu verbessern.
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Diese
und weitere Aufgaben, wie sie hierin im Anschluss ersichtlich werden,
werden durch die vorliegende Erfindung erfüllt.
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Gemäß der Erfindung
wird eine Klimaanlageneinheit bereitgestellt, wie sie in Anspruch
1 beansprucht ist.
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Grundsätzlich wirkt
das Druckdifferential über
ein arbeitendes Kondensorgebläse
auf gesammeltes Kondensat, um das Niveau des Kondensats an der Saugseite
des Kondensorgebläses
anzuheben. Ein rotierendes Leitelement, das sich an der Saugseite
des Gebläserotors
befindet, kontaktiert das Kondensat und wird durch dieses benetzt,
wobei das Kondensat aufgrund von Oberflächenspannung anhaftet. Das
rotierende Leitelement wirkt als eine Schleudereinrichtung bezogen
auf das anhaftende Kondensat, die das Kondensat durch Zentrifugalwirkung
rausschleudert. Zumindest ein Teil des Kondensats wird durch den
rezirkulierenden Fluss von der Auslass zu der Ansaugseite des rotierenden
Leitelements derart angesaugt, dass es durch den Gebläserotor
mit dem Gasfluss strömt
und gegen die Kondensorrohrschlange geworfen wird, wo das Kondensat verdampft,
wobei es für
Kühlung
für die
Kondensorrohrschlange sorgt.
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Die
offenbarte Ausführungsform
setzt ein teilweises rotierendes Leitelement an dem Axialkondensorgebläse ein,
um eine Schleudereinrichtung an dem Einlass des Gebläses zu halten.
Die offenen Laufschaufelspitzen an der Auslassseite des Gebläses erlauben
der Strömung,
sich radial innerhalb des Gebläses
zu verlagern aufgrund der Präsenz
der stromabwärtigen
Rohrschlange, wodurch das Gebläse
leise und effizient gemacht wird. Die Schleudereinrichtung, die
an der Ansaugseite ist, nimmt das Kondensat auf, indem die Änderung
beim Druck über das
Gebläse
verwendet wird, die zu einem höheren Flüssigkeitsniveau
an der Niederdruck-Ansaugseite führt.
Die Schleudereinrichtung wird beim Kontaktieren/Durchlaufen durch
das Kondensat benetzt und das Kondensat, das aufgrund der Oberflächenspannung
anhaftet, wird aufgrund der Zentrifugalkraft weggeschleudert. Die
Luft, die von der Auslassseite zu der Ansaugseite rezirkuliert,
saugt tendenziell einen Teil des Kondensatsprays in die strömende Luft, die
in das Gebläse
eintritt, was zu einer kontinuierlichen Wirkung auf das Kondensat
führt.
Die Öffnungslippe
umschließt
das Gebläse
und hindert so verspritztes Kondensat daran, aus dem Einlass herauszukommen.
Die Einlassschleudereinrichtung schleudert das Kondensat gegen die
heiße
Kondensorrohrschlange und verbessert die Kondensorleistung. Das Gebläse der vorliegenden
Erfindung ist leiser aufgrund besseren Strömungsverhaltens, besseren Ausströmbedingungen
und besserer Wirkung auf das Kondensat. Während des Abschaltens, bei
beseitigtem Druckdifferential, bewegt sich außerdem das Kondensat weg von
der Schleudereinrichtung und eliminiert so das "Schwapp"-Geräusch
("sloshing"), das bei herkömmlichen
Auslassschleudereinrichtungsdesigns zu hören ist.
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1 ist
eine vertikale Schnittansicht einer Raumklimaanlage, die die vorliegende
Erfindung einsetzt;
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2 ist
eine teilweise Schnittansicht der Schleudereinrichtungsstruktur
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Bereichs aus 2;
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4 ist
eine teilweise Schnittansicht einer herkömmlichen Schleudereinrichtungsstruktur;
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5 ist
eine vertikale Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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6 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Bereichs aus 5;
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7 ist
ein vertikaler Schnitt einer dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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8 ist
ein vertikaler Schnitt einer vierten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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9 ist
ein vertikaler Schnitt einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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10 ist
eine Endansicht des Eingangs zu dem Kondensorgebläse aller
Ausführungsformen.
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In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 10 generell eine Raumklimaanlage, die
die vorliegende Erfindung einsetzt. Wie dies herkömmlich ist,
hat die Raumklimaanlage 10 ein Gehäuse 12, das in einem Fenster
oder durch die Wandhülle
hindurch angeordnet sein kann. Das Gehäuse 12 ist durch die
Untertrennung oder Barriere 14 in einen Verdampfer- oder Innenabschnitt
und einen Kondensor- oder Außenabschnitt
unterteilt, die jeder wiederum in einen Ansaug- und einen Auslassabschnitt
relativ zu den darin angeordneten Gebläsen unterteilt sind. Das Gehäuse 12 weist
einen Einlassgrill 12-1 auf, der, wenn die Klimaanlage 10 instaliert
ist, zum Inneren eines zu kühlenden
Raums gerichtet ist. Der Verdampfer 20 ist direkt hinter
dem Einlassgrill 12-1 angeordnet und ist innerhalb eines
Leitelements oder eines Gehäuses 22 angebracht.
Das Gehäuse 22 hat
eine zentrale rückseitige Öffnung 22-1,
die mit dem Einlass des Verdampfergebläses 24 verbunden ist.
Das Gebläse 24 wird
durch den Motor 28 über
die Welle 26 angetrieben, die durch die Unterteilung 14 verläuft und durch
diese abdichtend gehalten ist. Das Verdampfergebläse 24 stößt in den
zu kühlenden
Raum über Luftschlitze 12-2 aus.
Der Kondensor 30 befindet sich in dem Gehäuse 12,
wobei seine Auslassseite nach außen gerichtet ist. Ein festes
Leitelement 32 ist mit dem Kondensor 30 und dem
Inneren des Gehäuses 12 derart
verbunden, dass eine Gebläsekammer 33, die
den sich bewegenden Teil des Kondensorgebläses 34 aufnimmt, ausgebildet
wird. Das feste Leitelement 32 weist eine Einlassöffnung 32-1 auf.
Das Gebläse 34 ist
vom axialen, mit Leit-elementen versehenen Propellertyp und befindet
sich vollständig
in der Gebläsekammer 33 und
ist über
die Welle 26 mit dem Motor 28 derart verbunden,
dass sowohl das Gebläse 24 als
auch das Gebläse 34 gemeinsam
angetrieben werden. Eine rotierende Leitelement- oder Ansaug-Schleudereinrichtung 34-1 ist
am äußeren Rand
des Gebläses 34 an
der Einlass- oder Ansaugseite befestigt und erstreckt sich hin zu
der Einlassöffnung 32-1 und
wirkt mit dieser zusammen, um die Grenze zwischen der Ansaugseite
des Gebläses 34, die
durch den Einlassgrill 12-3 bereitgestellt wird, und der
Auslassseite des Kondensors 30 definiert wird. Vorzugsweise
erstreckt sich das Leitelement 34-1 über nicht mehr als 50% des
Abstandes zwischen der Ansaugung und dem Auslass, aber ein vollständiges Leitelement
kann in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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Im
Betrieb treibt der Motor 28 das Verdampfergebläse 24 und
das Kondensorgebläse 34 gemeinsam
an. Das Verdampfergebläse 24 saugt
Luft aus dem zu kühlenden
Raum, wobei die Luft nacheinander durch den Einlassgrill 12-1,
den Verdampfer 20, der bewirkt, dass die Luft gekühlt wird,
das Gebläse 24 und
die Luftschlitze 12-2 zurück in den Raum strömt. Beim
Kühlen
der Luft während
Ihres Durchgangs durch den Verdampfer 20 bildet sich üblich Kondensat
und fällt
auf den Boden des Inneren der Unterteilung 14 und des Gehäuses 12,
die jeweils geneigte Abschnitte 14-1 und 12-4 aufweisen,
um zu bewirken, dass das Kondensat nach unten entlang des geneigten
Abschnitts 14-1 fließt,
wobei es nacheinander durch den Kondensatdurchgang 14-2 in
der Unterteilung 14, entlang des geneigten Abschnitts 12-4 und
des Kondensatdurchgangs 32-2 in dem festen Leitelement 32-1 in
den Kondensattrog 12-5 strömt, wo sich das Kondensat 40 sammelt.
Das Kondensorgebläse 34 saugt
Außenluft
in das Gehäuse 12 über den
Einlassgrill 12-3 und die Luft strömt nacheinander durch das Gebläse 34 und
den Kondensor 30, wobei sie Wärme von dem Kondensor abgibt.
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Die
vorangehende Beschreibung ist im allgemeinen herkömmlich mit
Ausnahme der Details, die sich auf die Kondensatentsorgung und die
unbedeckte Auslassseite der Laufschaufeln 34-5, die radiale Strömung von
dem Gebläse 34 zulassen,
beziehen. Bezugnehmend spezifisch auf die 2 und 3 wird
angemerkt, dass der Kondensatdurchgang 32-2 in der Peripherie
des Leitelements 32 zu finden ist, als eine Kerbe oder
dergleichen, an einer Position, die an dem geneigten Abschnitt 12-4 derart
gesichert ist, dass entlang des geneigten Abschnitts 12-4 nach unten
fließendes
Kondensat 40 einfach durch den Kondensatdurchgang 32-2 in
den Kondensattrog 12-5 fließt. Die Einlassöffnung 32-1 und
das rotierende Leitelement 34-1 sind axial und radial derart
beabstandet, dass, wenn das Gebläse 34 und
sein integral rotierendes Leitelement 34-1 rotieren, das
Leitelement 34-1 mit dem festen Leitelement oder der Einlassöffnung 32-1 zusammenwirkt,
um eine physikalische Barriere in der Art eines engen ringförmigen Durchgangs 36,
der die Ansaug- und die Auslassseite des Kondensorgebläses 34 trennt,
zu bilden. Die Oberfläche
des Kondensats 40, das sich in dem Trog 12-5 sammelt,
ist dem Auslassdruck, der durch den Betrieb des Gebläses 34 erzeugt
wird, ausgesetzt, und das Kondensat bewegt sich tendenziell hin
zu der Ansaugseite, was ein höheres
Flüssigkeitsniveau erzeugt,
was das Kondensat 40 tendenziell in den Bereich des ringförmigen Durchgangs 36,
der sich nahe dem Boden des Gehäuses 12 befindet,
bewegt. Bezugnehmend spezifisch auf 3 ist anzumerken, dass
das rotierende Leitelement 34-1 im Schnitt J-förmig ist,
wobei der erste längere
Schenkel 34-2 an der Ansaugseite der Spitzen der Laufschaufeln 34-5 des
Gebläses 34 befestigt
ist. Der zweite, kürzere
Schenkel 34-4 ist mit dem ersten Schenkel 34-2 durch
einen U-förmig
gekrümmten
Bereich 34-3 verbunden. Der Schenkel 34-4 befindet
sich radial außerhalb
des Schenkels 34-2 und ist mit diesem axial gleicherstreckend über einen
Abstand, der 10% bis 30% der axialen Tiefe (Breite, wie in 3 zu
sehen) der Spitzen der Laufschaufeln 34-5 entspricht. Das rotierende
Leitelement 34-1 ist aus einem Material gebildet wie z.B.
Metallblech oder Plastik, wie z.B. Polypropylen oder Styren, das
durch das Kondensat benetzt wird, wobei das Kondensat aufgrund von Oberflächenspannung
anhaftet.
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Es
gibt drei Mechanismen, die dahingehend wirken, das gesammelte Kondensat 40 von
dem Kondensattrog 12-5 zu entfernen. Als erstes zwingt
das Druckdifferential über
das Gebläse 34 das
Kondensat 40 tendenziell hin zu der Ansaugseite, am besten in 2 gezeigt,
und in den ringförmigen
Durchgang 36. Da der ringförmige Durchgang 36 eine
Ansaugzone ist und, teilweise durch das rotierende Leitelement 34-1 definiert
ist, kombinieren sich die Kombination aus Agitation durch die Bewegung
des Leitelements 34-1, die Ansaugung, die auf den ringförmigen Durchgang 36 wirkt,
und die Bewegung von Luft über den
Durchgang 36, wenn sie in das Gebläse 34 gesogen wird,
alle, um das Einsaugen von Kondensat 40 in die in das Gebläse 34 eintretende
Strömung
zu bewirken, wenn das Kondensatniveau ausreichend hoch ist. Zweitens
erstreckt sich der Schenkel 34-4 des rotierenden Leitelements 34-1 in
das Kondensat nahe der Ansaugseite, was die Position der größten Kondensattiefe
während
des Betriebs ist. Der Schenkel 34-4 und der gekrümmte Bereich 34-3 des
Leitelements 34-1 wirken bezogen auf das Kondensat 40 als
eine Pumpe, die das anhaftende Kondensat nach außen und gegen den Kondensor 30 schleudert.
Drittens kann ein Teil des Kondensats durch den ringförmigen Spalt 36 an
anderen Azimuthalpositionen des Gebläses rezirkulieren. Dieser Teil
des Kondensats, der rezirkuliert, strömt durch das Gebläse.
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4 veranschaulicht
eine herkömmliche Schleudereinrichtungsanordnung.
Anfänglich
wird angemerkt, dass das rotierende Leitelement 134-1 in einer
stromabwärtigen
Richtung von der Einlassöffnung 132-1 axial
beabstandet ist, so dass das rotierende Leitelement 134-1 vollständig in
dem Auslassdruckbereich ist und nicht das Kondensat 40 an
seiner tiefsten/höchsten
Stelle kontaktiert. Weil das Leitelement 134-1 auf das
Kondensat 40 in einem Bereich wirkt, auf den Auslassdruck
wirkt, muss sich das Kondensat 40 bis auf eine höheres Niveau
aufbauen, damit das Leitelement 134-1 das Kondensat 40 kontaktiert,
verglichen mit dem Leitelement 34-1. Außerdem wird das gesamte durch
das rotierende Leitelement 134-1 aufgenommene Kondensat
in die durch das Gebläse 134 ausgestoßene Strömung geworfen,
anstatt zumindest einen Teil durch das Gebläse und sich dispergieren zu
lassen gemäß der Lehre
der vorliegenden Erfindung.
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Bezugnehmend
nun auf die 5 und 6 ist ein
modifiziertes rotierendes Leitelement 234-1 offenbart,
das sich von dem rotierenden Leitelement 34-1 der 1 bis 3 dahingehend
unterscheidet, dass das Leitelement 34-1 im Querschnitt
J-förmig
ist, wohingegen das Leitelement 234-1 im Querschnitt eine
stilisierte Z-Form hat mit zwei Schenkeln, die in Bezug aufeinander
versetzt sind. Spezifisch ist der innere sich axial erstreckende
ringförmige
Bereich 234-2 an den äußeren Spitzen
der Laufschaufeln 234-5 des Gebläses 234 befestigt
und erscheint als ein erster Schenkel eines stilisierten Z im Schnitt. Ein äußerer sich
axial erstreckender ringförmiger
Bereich 234-4 ist radial auswärts und axial vor dem ringförmigen Bereich 234-2 und
erscheint als ein zweiter Schenkel eines stilisierten Z im Schnitt.
Der ringförmige,
sich im allgemeinen radial erstreckende Bereich 234-3 verbindet
die Bereiche 234-2 und 234-4. Der ringförmige Bereich 234-2 ist
so veranschaulicht, dass er sich über das gesamte axiale Maß der Laufschaufeln 234-2 erstreckt,
kann aber auch kürzer sein.
Wie oben angemerkt, können
drei Mechanismen zur Kondensatbeseitigung und ein größerer/längerer ringförmiger Bereich
eingesetzt werden, falls notwendig oder erwünscht.
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Wie
im Fall des Leitelements 34-1 wirkt das Leitelement 234-1 mit
der Einlassöffnung 232-1 zusammen,
um den engen ringförmigen
Durchgang 236 zu definieren, der eine physikalische Barriere
ist, die die Ansaug- und die Auslassseite des Kondensorgebläses 234 trennt.
Wie am besten in 5 zu sehen, wird die Oberfläche des
gesammelten Kondensats 40 dem Druckdifferential über das
Gebläse 234 ausgesetzt,
so dass das Kondensat 40 sich tendenziell hin zu der Ansaugseite
bewegt und ein höheres Flüssigkeitsniveau
erzeugt, was Kondensat 40 tendenziell in den Bereich des
Durchgangs 236, der sich nahe dem Boden des Gehäuses 212 befindet,
bewegt.
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Eine
Anzahl von Faktoren wirkt dahingehend, das gesammelte Kondensat
aus dem Gehäuse 212 zu
entfernen. Als erstes wirkt die durch die Bereiche 234-2 und 234-3 des
rotierenden Leitelements 234-1 definierte Pumpenstruktur
dahingehend, das anhaftende Kondensat radial auswärts zu werfen. Zweitens
neigt ein Teil des von der Pumpenstruktur an der Auslassseite herausgeworfenen
Sprays dazu, über
den ringförmigen
Durchgang 236 in die Ansaugseite des Gebläses 234 zu
rezirkulieren. Drittens wird ein Teil des gesammelten Kondensats 40 direkt über den
ringförmigen
Durchgang 236 in das Gebläse gesogen, wenn das Kondensatniveau
ausreichend hoch ist.
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7 bis 9 veranschaulichen
jeweils modifizierte rotierende Leitelemente 334-1, 434-1 und 534-1 mit
jeweils sich axial erstreckenden ringförmigen Bereichen 334-2, 434-2 und 534-2,
die an der Ansaugseite der äußeren Spitzen
der Laufschaufeln 334-5, 434-5 und 534-5 jeweils
befestigt sind. Die rotierenden Leitelemente 334-1, 434-1 und 534-1 unterscheiden
sich dahingehend voneinander, dass sie im allgemeinen sich radial
auswärts
erstreckende Bereiche 334-3, 434-3 und 534-3 haben,
die eingeschlossene Winkel von nominell 60°, 90° und 120° jeweils mit dem ringförmigen Bereich 334-2, 434-2 und 534-2 definieren.
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Im
allgemeinen ist die Form des rotierenden Leitelements nur dahingehend
wichtig, wie es mit der Einlassöffnung
und dem Kondensat zusammenwirkt. Spezifisch ist, auf das Kondensat
bezogen, der Hauptgesichtspunkt das Kondensatniveau, bei dem Kontakt
auftritt, und die Kontaktfläche
zwischen dem rotierenden Leitelement und dem Kondensat. Die Kooperation
zwischen dem rotierenden Leitelement und der Einlassöffnung muss
derart sein, dass eine Grenze zwischen der Ansaugung und dem Auslass
definiert wird.
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10 ist
auf die Ausführungsformen
der 1 bis 3 und 4 und der 5 bis 9 anwendbar,
aber ist spezifisch für
die Ausführungsform
aus den 1 bis 3 bezeichnet.
In jeder Ausführungsform
wird Kondensat durch das rotierende Leitelement 34-1, 234-1, 334-1, 434-1 oder 534-1 zu
der Ansaugströmung,
die in das Gebläse
eintritt, zugeführt.