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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Luftstromsteuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Auch betrifft die Erfindung eine Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage.
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Stand der Technik
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Die
DE 101 47 112 A1 offenbart eine Steuerklappe, beispielsweise für eine Vorrichtung zum Temperieren und Belüften eines Kraftfahrzeugs. Die Steuerklappe weist einen ersten Klappflügel und einen zweiten Klappflügel auf, welche in einem Gehäuse schwenkbar um eine Achse gelagert sind. Die Steuerklappe weist darüber hinaus eine Flachseite auf, der ein Leitelement zugeordnet ist. Dabei ist zwischen der Flachseite und dem Leitelement ein Strömungsquerschnitt ausgebildet, durch den ein die Steuerklappe umströmendes Medium zumindest teilweise strömen kann.
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Die
DE 40 22 932 C2 offenbart eine Heizungs- oder Lüftungsvorrichtung für die Kabine eines Kraftfahrzeugs mit einer Frischlufteinströmleitung sowie mit einer Frischluftzuführ- und einer Lufterwärmungszweigleitung, die jeweils durch die Frischlufteinströmleitung gespeist werden. Die Lufterwärmungszweigleitung enthält darüber hinaus einen Wärmeübertrager. Die Frischluftzuführ- und die Lufterwärmungszweigleitung sind miteinander über eine Mischzone verbunden, welche eine Entfrosterdüse versorgt. An der Verbindungsstelle zwischen der Frischlufteinströmleitung und der Frischluftzuführ- bzw. der Lufterwärmungszweigleitung ist eine Mischklappe angeordnet. Die Mischklappe regelt die Verteilung der durch die Frischlufteinströmleitung kommenden Luftmenge zwischen der Frischluftzuführ- und der Lufterwärmungszweigleitung. Darüber hinaus weist die in der
DE 40 22 932 C2 offenbarte Heizungs- und Lüftungsvorrichtung eine Leitung auf, deren Eintritt teilweise in den Austritt der Lufterwärmungszweigleitung eindringt und deren Austritt in Nähe der Entfrosterdüse einmündet. Der Austritt der Lufterwärmungszweigleitung weist eine längliche Form auf und der Eintritt der Leitung befindet sich im Wesentlichen in der Mitte des Austritts der Lufterwärmungsleitung. Dabei weist der Eintrittsquerschnitt der Leitung einen Bruchteil des Austrittquerschnitts der Lufterwärmungszweigleitung auf.
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Diese im Stand der Technik offenbarten Luftstromsteuerungsvorrichtungen weisen Mischklappen auf, die in einigen Aspekten noch weiter verbesserungswürdig sind. Dies betrifft insbesondere die Linearisierung der Regelkennlinie des von der Mischklappe gesteuerten Luftmassenstroms als Funktion des Öffnungsgrads der Mischklappe. Auch ist die Beeinflussung der Richtung des Luftstroms nach der Mischklappe bei manchen Anlagen gemäß dem Stand der Technik noch verbesserungswürdig.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Ausgehend vom Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Luftstromsteuervorrichtung bereitzustellen.
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Darüber hinaus ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage zu schaffen, in welcher eine solche Luftstromsteuervorrichtung einsetzbar ist.
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Die Aufgabe zur Luftstromsteuervorrichtung wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Luftstromsteuervorrichtung, insbesondere für eine Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse mit einem Luftkanal mit einer ersten Luftkanalinnenwand und mit einer der ersten Luftkanalinnenwand gegenüberliegenden zweiten Luftkanalinnenwand und mit einer in der ersten Luftkanalinnenwand ausgebildeten Vertiefung, mit einer Vertiefungsseitenwand, wobei die Vertiefungsseitenwand eine erste Ebene bildet, welche eine von der ersten Luftkanalinnenwand gebildete zweite Ebene in einem Winkel schneidet und mit einer zwischen der ersten Luftkanalinnenwand und der zweiten Luftkanalinnenwand um eine Achse drehbar angeordneten Flügelklappe, mit einem ersten Flügel, mit einer ersten Auflagefläche und mit einem zweiten Flügel, mit einer zweiten Auflagefläche, wobei die erste Auflagefläche in einer Anschlagsposition mit der Vertiefungsseitenwand derart anordenbar ist, dass sich die erste Auflagefläche und die Vertiefungsseitenwand berühren und der Winkel ein spitzer Winkel kleiner oder gleich 90° ist. In vorteilhafter Weise bilden die erste Auflagefläche und die Vertiefungsseitenwand einen Kanal aus. Die durch den Kanal strömende Luftmenge ist dabei nahezu linear abhängig vom Drehwinkel der Flügelklappe und der Luftstrom strömt im Wesentlichen entlang des Flügels der Flügelklappe.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Luftstromsteuervorrichtung ist der Winkel zwischen der Vertiefungsseitenwand und einer stromabwärts der Flügelklappe angeordneten ersten Luftkanalinnenwand ausgebildet.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft eine Luftstromsteuervorrichtung, bei welcher die Vertiefungsseitenwand eine Tiefe aufweist und der erste Flügel eine Länge aufweist, wobei die Tiefe der Vertiefungsseitenwand etwa einem Fünftel, etwa einem Viertel oder etwa einem Drittel der Länge des ersten Flügels entspricht. Der von der Auflagefläche und der Vertiefungsseitenwand gebildete Kanal erhält dadurch eine für die Steuerung des Luftstroms vorteilhafte Kanallänge, welche die Richtung des Luftstroms entlang des Flügels vorteilhaft beeinflusst.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Luftstromsteuervorrichtung sind der erste Flügel und der zweite Flügel der Flügelklappe derart angeordnet, dass die Flügelklappe eine zweischenkelige Form mit einem Winkel zwischen den beiden Flügeln von etwa 180° bis 240° aufweist. Die Flügelklappe wird dadurch robust und mechanisch belastbar und der benötigte Bauraum ist gering.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Luftstromsteuervorrichtung bilden die erste Auflagefläche und die Vertiefungsseitenwand in der Anschlagsposition eine Kontaktfläche, wobei sich die Kontaktfläche über eine Länge erstreckt, welche etwa einem Fünftel, etwa einem Viertel oder etwa einem Drittel der Länge des ersten Flügels entspricht.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Luftstromsteuervorrichtung sieht vor, dass die erste Luftkanalinnenwand und die Vertiefungsseitenwand eine im Wesentlichen stufenartige Struktur ausbilden. Die Linearisierung des Verhältnisses zwischen dem Drehwinkel der Flügelklappe und der zwischen der ersten Auflagefläche und der Vertiefungsseitenwand strömenden Luftmenge wird dadurch noch verbessert.
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Bei einer zusätzlichen Ausführungsform der Luftstromsteuervorrichtung weist der zweite Flügel eine Länge auf, wobei diese Länge etwa fünf Fünftel, sechs Fünftel, sieben Fünftel, acht Fünftel, neun Fünftel oder zehn Fünftel der Länge des ersten Flügels entspricht. Dadurch erhöht sich die Stabilität der Flügelklappe.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Luftstromsteuervorrichtung ist im Bereich der zweiten Luftkanalinnenwand eine Anschlagsfläche für den zweiten Flügel ausgebildet.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Luftstromsteuervorrichtung sieht vor, dass die Anschlagsfläche eine dritte Ebene bildet, welche eine von der zweiten Luftkanalinnenwand gebildete vierte Ebene in einem Winkel schneidet, insbesondere luftstromabwärts der Flügelklappe.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Luftstromsteuervorrichtung ist dieser Winkel ein Winkel kleiner oder gleich 100°.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Luftstromsteuervorrichtung sieht vor, dass die zweite Luftkanalinnenwand im Bereich der Anschlagsfläche eine Prallwand ausbildet, wobei die Prallwand ein zur Anschlagsfläche weisendes erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes und von der Anschlagsfläche wegweisendes zweites Ende aufweist.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Luftstromsteuervorrichtung sieht vor, dass die Prallwand im Bereich des zweiten Endes in einer fünften Ebene gekrümmt ist, welche eine von der Anschlagsfläche gebildete sechste Ebene vertikal schneidet. Dadurch werden die Strömungseigenschaften des durch den Luftkanal und um die Flügelklappe herum geförderten Luftstroms verbessert.
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Die Aufgabe zur Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage wird mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage ist in der Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage zumindest eine gemäß der oben genannten Beschreibung gestaltete Luftstromsteuervorrichtung angeordnet. Dadurch wird eine Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage bereitgestellt, welche eine konstante Luftströmung erzeugt und damit das Komfortempfinden der Fahrzeuginsassen erhöht.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht der Luftstromsteuervorrichtung,
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2 eine weitere schematische Ansicht der Luftstromsteuervorrichtung gemäß 1,
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3 eine schematische Teilansicht der Luftstromsteuervorrichtung gemäß 1, und
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4 ein Strömungsbild an der Luftstromsteuervorrichtung gemäß 1.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1, 2 und 3 zeigen schematische Ansichten der Luftstromsteuervorrichtung 1. Die Luftstromsteuervorrichtung 1 ist beispielhaft in einer nicht dargestellten Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs angeordnet.
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Die Luftstromsteuervorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in welchem ein Luftkanal 3 angeordnet ist. In dem Luftkanal 3 wird ein Luftstrom in einer Luftströmungsrichtung 20 gefördert. Der Luftkanal 3 weist eine erste Luftkanalinnenwand 4 und eine der ersten Luftkanalinnenwand 4 im Wesentlichen gegenüber liegende zweite Luftkanalinnenwand 5 auf.
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Zwischen der ersten Luftkanalinnenwand 4 und der zweiten Luftkanalinnenwand 5 ist eine Flügelklappe 8 angeordnet. Die Flügelklappe 8 weist einen ersten Flügel 9 und einen zweiten Flügel 11 auf. Der erste Flügel 9 und der zweite Flügel 11 sind in dem Luftkanal 3 zwischen der ersten Luftkanalinnenwand 4 und der zweiten Luftkanalinnenwand 5 um eine gemeinsame Achse drehbar gelagert angeordnet. Die Flügelklappe 8 weist dadurch eine zweischenkelige Gestalt auf. In alternativen Ausführungsformen weist die Flügelklappe 8 nur einen Flügel 9 oder 11 auf bzw. weist eine einschenkelige Gestalt auf.
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Durch den Luftkanal 3 wird die Luft in der Luftströmungsrichtung 20 beispielsweise in den nicht dargestellten Innenraum eines Kraftfahrzeugs gefördert. Dabei umströmt die Luft die im Luftkanal 3 zwischen der ersten Luftkanalinnenwand 4 und der zweiten Luftkanalinnenwand 5 angeordnete Flügelklappe 8. Mittels Drehung der Flügelklappe 8 lässt sich dabei die Menge der durch den Luftkanal 3 in den Innenraum des Kraftfahrzeugs geförderten Luft steuern.
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Der erste Flügel 9 der Flügelklappe 8 weist eine Länge X3 auf, die in unterschiedlichen Ausführungsformen der Luftstromsteuervorrichtung 1 variieren kann. Der zweite Flügel 11 der Flügelklappe 8 weist eine Länge X4 auf. Die Länge X4 kann in unterschiedlichen Ausführungsformen der Luftstromsteuervorrichtung 1 ebenfalls variieren.
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Der erste Flügel 9 weist im Bereich seines von der Achse wegweisenden Endes eine erste Auflagefläche 10 auf. Der zweite Flügel 11 weist im Bereich seines von der Achse wegweisenden Endes eine zweite Auflagefläche 12 auf. In Abhängigkeit von der Stellung der Flügelklappe 8 weist die erste Auflagefläche 10 mehr oder weniger in Richtung der ersten Luftkanalinnenwand 4 oder mehr oder weniger in die Luftströmungsrichtung 20. Die zweite Auflagefläche 12 weist in Abhängigkeit von der Stellung der Flügelklappe 8 mehr oder weniger in Richtung der zweiten Luftkanalinnenwand 5 oder mehr oder weniger in eine der Luftströmungsrichtung 20 entgegengesetzte Richtung.
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In der Stellung der Flügelklappe 8, in welcher die erste Auflagefläche 10 nahezu parallel zur ersten Luftkanalinnenwand 4 angeordnet ist und die zweite Auflagefläche 12 nahezu parallel zur zweiten Luftkanalinnenwand 5 angeordnet ist, ist die durch den Luftkanal 3 bzw. um die Flügelklappe 8 herum geförderte Luftmenge maximal.
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In der ersten Luftkanalinnenwand 4 ist benachbart zu der zwischen der ersten Luftkanalinnenwand 4 und der zweiten Luftkanalinnenwand 5 angeordneten Flügelklappe 8 eine Vertiefung 6 ausgebildet. Die Vertiefung 6 weist eine Vertiefungsseitenwand 7 auf, welche in einem Winkel α und in einer von der Luftkanalmitte im Wesentlichen vertikal wegweisenden Richtung von der ersten Luftkanalinnenwand 4 abfällt. Die Vertiefungsseitenwand 7 weist dabei in eine der Luftströmungsrichtung 20 entgegengesetzte Richtung. Der Winkel α entspricht dabei dem Winkel, in welchem eine von der Vertiefungsseitenwand 7 gebildete erste Ebene eine von der ersten Luftkanalinnenwand 4 gebildete zweite Ebene schneidet.
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Der Winkel α ist dabei vorzugsweise ein spitzer Winkel kleiner oder gleich 90°. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Winkel α ein Winkel von 90°, 85°, 80°, 75°, 70°, 65°, 60°, 55°, 45°, 40° oder 35° sein. In alternativen Ausführungsformen kann der Winkel α auch ein Winkel von 95 °, 100° oder mehr als 100° sein.
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In den 1, 2 und 3 ist dargestellt, wie dabei die Vertiefungsseitenwand 7 und die erste Luftkanalinnenwand 4 eine im Wesentlichen stufenartige Struktur 14 ausbilden.
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Die Vertiefungsseitenwand weist eine Tiefe X2 auf. In dem in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht die Tiefe X2 der Vertiefungsseitenwand 7 etwa einem Drittel der Länge X3 des ersten Flügels 9. In verschiedenen Ausführungsformen variiert die Tiefe X2 der Vertiefungsseitenwand 7 und/oder das Längenverhältnis zwischen der Tiefe X2 der Vertiefungsseitenwand und der Länge X3 des ersten Flügels 9.
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In der zweiten Luftkanalinnenwand 5 ist benachbart zu der zwischen der ersten Luftkanalinnenwand 4 und der zweiten Luftkanalinnenwand 5 angeordneten Flügelklappe 8 eine Anschlagsfläche 15 ausgebildet. Die Anschlagsfläche 15 erstreckt sich nahezu vertikal zum Strömungsquerschnitt des Luftkanals 3 in den Luftkanal 3 hinein.
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Dabei bildet die Anschlagsfläche 15 eine dritte Ebene, welche eine von der zweiten Luftkanalinnenwand 5 gebildete vierte Ebene in einem Winkel β schneidet. In dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Winkel β ein Winkel von etwa 100°. In alternativen Ausführungsbeispielen ist der Winkel β ein Winkel von größer oder kleiner 100°.
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In den 1 und 2 ist dargestellt, dass die zweite Luftkanalinnenwand 5 im Bereich der Anschlagsfläche 15 eine Prallwand 16 aufweist. Die Prallwand 16 weist dabei ein erstes Ende 17 auf, welches im Wesentlichen in Richtung der Luftströmungsrichtung 20 weist und mit der Anschlagsfläche 15 verbunden ist und/oder im Bereich der Anschlagsfläche 15 ausgebildet ist. Darüber hinaus weist die Prallwand 16 ein zweites Ende 18 auf, welches im Wesentlichen von der Anschlagsfläche 15 weg weist bzw. in eine der Luftströmungsrichtung 20 entgegengesetzte Richtung weist. Die Prallwand 16 ist im Bereich des zweiten Endes 18 in einer Ebene gekrümmt, welche eine von der Anschlagsfläche 15 gebildete Ebene vertikal schneidet.
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In Luftströmungsrichtung nachgeordnet zur Anschlagsfläche 15 ist im Bereich der zweiten Luftkanalinnenwand 5 ein Wärmeübertrager 19 angeordnet, welcher die um die Flügelklappe 8 herum geförderte Luft bei Bedarf erwärmt.
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In einer Stellung der Flügelklappe 8, in welcher die Flügelklappe 8 den Luftkanal 3 im Wesentlichen verschließt, liegt die zweite Auflagefläche 12 dichtend an der Anschlagsfläche 15 an.
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In dieser Stellung der Flügelklappe 8 liegt die erste Auflagefläche 10 dichtend an der Vertiefungsseitenwand 7 an. Dabei bilden die Vertiefungsseitenwand 7 und die erste Auflagefläche 10 eine Kontaktfläche 13 aus. Die Kontaktfläche 13 weist eine Länge X1 auf, die in 3 dargestellt ist. Die Länge X1 der Kontaktfläche 13 entspricht dabei in etwa der Länge der ersten Auflagefläche 10.
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In 1 weist die Flügelklappe 8 eine Stellung auf, in welcher die erste Auflagefläche 10 in unmittelbarer Nähe zur Vertiefungsseitenwand 7 angeordnet ist. Zwischen der Vertiefungsseitenwand 7 und der ersten Auflagefläche 10 ist dabei ein im Wesentlichen kanalartiger Durchlass angeordnet, der Kanalinnenwände aufweist, die von der Vertiefungsseitenwand 7 und der ersten Auflagefläche 10 ausgebildet werden.
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Die durch den Luftkanal 3 geförderte Luft umströmt dabei zumindest teilweise den ersten Flügel 9 und strömt durch den zwischen der Vertiefungsseitenwand 7 und der ersten Auflagefläche 10 angeordneten kanalartigen Durchlass bzw. es ist zwischen der Vertiefungsseitenwand 7 und der ersten Auflagefläche 10 ein Strömungsquerschnitt ausgebildet. Dabei wird der Luftstrom beschleunigt und strömt nach seinem Austritt aus dem kanalartigen Durchlass zumindest teilweise parallel zum ersten Flügel 9 bzw. vertikal zur Luftströmungsrichtung 20 in Richtung zur Längsachse des Luftkanals 3. In 4 sind beispielhaft die sich dabei im Luftkanal 3 ergebenden Bereiche unterschiedlicher Strömungsrichtungen und unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeiten dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10147112 A1 [0002]
- DE 4022932 C2 [0003, 0003]
