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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE60028138 T2
Publication typeGrant
Application numberDE2000628138
Publication date15 Mar 2007
Filing date14 Jul 2000
Priority date16 Jul 1999
Also published asDE60028138D1, EP1069420A2, EP1069420A3, EP1069420B1, US6378361
Publication number00628138, 2000628138, DE 60028138 T2, DE 60028138T2, DE-T2-60028138, DE00628138, DE2000628138, DE60028138 T2, DE60028138T2
InventorsChris J. Waynesville Landon, Harold C. Larsen, John H. Larsen (legal rep.), Dayton, Ben Alpha Stone
ApplicantVertical Wind Tunnel Corp.
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Vertikaler Windkanal Vertical wind tunnel translated from German
DE 60028138 T2
Abstract  available in
Claims(13)  translated from German
  1. Vertikale Windkanalvorrichtung mit einer ebenen horizontalen Stützfläche ( Vertical wind tunnel device having a horizontal planar support surface ( 60 60 ); ); einer konvergierenden Düse ( a converging nozzle ( 57 57 ), die eine vertikale zentrale Achse ( ) Having a vertical central axis ( 59 59 ) aufweist und mit einem Einlaß an ihrem unteren Ende und mit einem Auslaß an ihrem oberen Ende ( ) And having an inlet at its lower end and having an outlet at its upper end ( 65 65 ) versehen ist, wobei die Düse in einem Abstand von der genannten Stützfläche ( ) Is provided, wherein the nozzle at a distance from said supporting surface ( 60 60 ) angeordnet ist, um einen Eintritt für Luft in den genannten Einlaß zu bilden, wobei eine Schnecke ( ) Is arranged to form an entry for air into said inlet, wherein a worm ( 48 48 ) das Einlaßende der konvergierenden Düse ( ), The inlet end of the converging nozzle ( 57 57 ) umschließt, wobei der Boden der Schnecke durch die genannte ebene horizontale Stützfläche ( ) Encloses, with the bottom of the screw by said planar horizontal support surface ( 60 60 ) gebildet wird, wobei die genannte Vorrichtung mit einem Einlaßabschnitt ( ) Is formed, said device having an inlet section ( 46 46 ) versehen ist, der einen Eintritt für Luft in die genannte Schnecke bildet, wobei die Vorrichtung mit einem Gebläseabschnitt ( Is) provided, which forms an entrance for air into said screw, said apparatus comprising a fan section ( 22 22 , . 20 20 ) versehen ist, mit einem Gebläse ( ) Is provided with a fan ( 16 16 ), das um eine horizontale Achse drehbar ist, um Luft entlang eines sich in horizontaler Richtung erstreckenden Diffusorabschnitts ( ), Which is rotatable about a horizontal axis for directing air along a horizontally extending diffuser section ( 40 40 ) zu dem genannten Einlaßabschnitt und von dort zu der genannten Schnecke zu lenken. ) To direct to said inlet section and from there to the said screw.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Anzahl von Leitschaufeln ( The apparatus of claim 1, further comprising a number of guide vanes ( 53 53 ), die auf der genannten Stützfläche ( ) Formed on said support surface ( 60 60 ) unterhalb des genannten Einlasses angeordnet sind, um die genannte Luftströmung entlang der genannten Stützfläche in einer im wesentlichen radial nach innen weisenden Richtung zu der genannten zentralen Achse ( ) Are arranged below said inlet to said air flow along said support surface in a substantially radially inwardly directed direction to said central axis ( 59 59 ) der Düse zu führen. ) To keep the nozzle.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Düseneinlaß eine kreisförmige Form aufweist und mit einem äußeren Umfang versehen ist, wobei der mittlere Punkt des genannten Düseneinlasses koaxial mit der genannten zentralen Achse der Düse ist. Apparatus according to claim 3, characterized in that said inlet nozzle has a circular shape and is provided with an outer circumference, wherein the middle point of said nozzle inlet is coaxial with said central axis of the nozzle.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schnecke in Form einer hyperbolischen Spirale geformt ist. Apparatus according to claim 3, characterized in that said screw is formed in the shape of a hyperbolic spiral.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte, als hyperbolische Spirale geformte Schnecke eine äußere Wand aufweist, die um den äußeren Umfang des genannten Düseneinlasses herum positioniert ist, so daß die Querschnittsfläche zwischen der genannten äußeren Wand und dem äußeren Umfang des genannten Düseneinlasses im Verhältnis zu dem Winkel um die genannte zentrale Achse ( Apparatus according to claim 4, characterized in that said molded as a hyperbolic spiral screw having an outer wall which is positioned around the outer periphery of said nozzle inlet around, so that the cross-sectional area between said outer wall and said outer periphery of said nozzle inlet in proportion to the angle about the said central axis ( 59 59 ) der Düse ausgehend von dem genannten Einlaßabschnitt abnimmt, so daß die genannte Luftströmung entlang der Stützfläche gleichmäßig in Richtung auf die genannte zentrale Achse der Düse verteilt wird. ) Of the nozzle decreases from said inlet portion, so that said air flow along said support surface is distributed evenly towards said central axis of the nozzle.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schnecke ( Apparatus according to claim 2, characterized in that said worm ( 48 48 ) aus zwei symmetrischen Kammern ( ) Consists of two symmetric chambers ( 50 50 , . 52 52 ) zusammengesetzt ist, wobei jede der genannten Kammern einen Einlaß, eine äußere Wand und eine Anzahl von Luftleitblechen ( Is composed), each of said chambers having an inlet, an outer wall and a plurality of vanes ( 54 54 , . 56 56 ) aufweist, die in der Nähe des genannten Einlasses angeordnet sind. ), Which are arranged in the vicinity of said inlet.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Einlaßabschnitt ( Apparatus according to claim 5 or claim 6, characterized in that said inlet section ( 46 46 ) in einer gemeinsamen Ebene mit der genannten Stützfläche ( ) In a common plane with said support surface ( 60 60 ) liegt, um eine Luftströmung zu der genannten Schnecke zu leiten. ) Is located to direct an air flow to said scroll.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der genannten Kammern stromab von der genannten Luftströmung abnimmt, so daß dadurch eine gleichmäßige Verteilung des genannten Luftstroms in den genannten Düseneinlaß hinein erleichtert wird. Apparatus according to claim 7, characterized in that the cross-sectional area of said chambers decreases downstream of said air flow, so that thereby an even distribution of said air flow is facilitated in said nozzle inlet into it.
  9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Gebläse ein Mantelgebläse ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that said fan is a ducted fan.
  10. Vorrichtung Anspruch 9, weiter umfassend einen Satz von Begradigungsschaufeln ( The apparatus of claim 9 further comprising a set of straightening vanes ( 20 20 ), die um den genannten Gebläseabschnitt herum angeordnet sind, um die genannte Luftströmung, die durch das Mantelgebläse erzeugt wird, zu begradigen. ), Which are arranged about said fan section around to straighten the said flow of air is produced by the ducted fan.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Begradigungsschaufeln ( Apparatus according to claim 10, characterized in that said straightening blades ( 20 20 ) gleichmäßig in Umfangsrichtung um den genannten Gebläseabschnitt herum beabstandet angeordnet sind. ) Are arranged uniformly in the circumferential direction about said fan section around spaced.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, weiter umfassend eine Einlaßanordnung ( The apparatus of claim 11, further comprising an inlet assembly ( 22 22 ), die vor dem genannten Gebläseeinlaß positioniert ist und angeordnet ist, um Luft zu dem genannten Gebläseeinlaß zu leiten. ) Positioned prior to said fan inlet and arranged to direct air to said fan inlet.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einlaßanordnung ( Apparatus according to claim 12, characterized in that said inlet assembly ( 22 22 ) obere und untere Führungsflächen ( ) Upper and lower guide surfaces ( 41 41 , . 43 43 ) aufweist, die in der genannten Einlaßanordnung ( ) Which in said inlet assembly ( 22 22 ) angeordnet sind und so eingerichtet sind, daß sie im Gebrauch Luft, die in die genannte Einlaßdüse in einer im wesentlichen radialen, einwärts gerichteten Richtung eintritt, zu dem genannten Gebläseeinlaß lenkt. Are arranged) and so fitted that it deflects, in use, air entering said inlet nozzle in a generally radial, inward direction to said fan inlet.
Description  translated from German
  • Hintergrund der Erfindung Background of the Invention
  • [0001] [0001]
    Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Umlenken einer Luftströmung, und sie bezieht sich mehr im einzelnen auf eine Vorrichtung, um in effizienter Weise eine horizontale, ebene, radial nach innen gerichtete Luftströmung um 90° zu einer in vertikaler Richtung gerichteten Luftströmung umzulenken, die ein im wesentlichen gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil aufweist. The present invention relates to an apparatus for redirecting air flow, and it relates more particularly to a device to deflect in an efficient manner, a horizontal, planar, radially inward flow of air through 90 ° to a directed in the vertical direction of air flow, has an essentially uniform velocity profile. Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung bereit, um eine dreidimensionale, nach innen gerichtete Luftströmung zu einer ebenen, radial nach innen gerichteten Strömung zu lenken, und auch eine Vorrichtung, um eine Luftströmung, die ein im wesentlichen gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil aufweist, zu dem Einlaß eines ummantelten Gebläses zu lenken. Additionally, the present invention provides an apparatus for directing a three-dimensional inwardly directed air flow to a planar, radially inward flow, and also a device for an air flow having a generally uniform velocity profile, one at the inlet sheathed blower direct.
  • [0002] [0002]
    Windkanäle können im allgemeinen in Form eines offenen Kreises ausgelegt sein, wobei die Luft von der umgebenden Atmosphäre angesaugt und in diese abgegeben wird, oder als geschlossener Kreislauf ausgelegt sein, in dem die Luft zurückgeführt wird. Wind tunnels can be configured generally in the form of an open circle, wherein the air is sucked from the ambient atmosphere and discharged into it, or be designed as a closed circuit, in which the air is recycled. Im Falle einer Auslegung in Form eines offenen Kreises ist bei aus dem Stand der Technik bekannten Windkanälen, um eine in vertikaler Richtung abgegebene Luftströmung zu erzeugen, ein in vertikaler Richtung ausgerichtetes Gebläse verwendet worden, um unmittelbar die Luft zu beschleunigen, die an einen oberen Austrittsquerschnitt ausgestoßen wird. In the case of a design in the form of an open circle an aligned in the vertical direction fan is known from the prior art wind tunnels to produce a discharged in a vertical direction of air flow, have been used to directly accelerate air to an upper outlet cross-section is ejected. Windkanäle wie diese wurden und werden für Freizeitzwecke verwendet, wie etwa um eine Umgebung des freien Falls zum Trainieren von Skydivern zu erzeugen, oder für wissenschaftliche und forschungsbezogene Zwecke. Wind tunnels as they were and are used for recreational purposes, such as to create an environment of free fall for training skydivers, or for scientific and research-related purposes. Wenn ein solcher Windkanal für Freizeit- oder Trainingszwecke eingesetzt wird, wird ein Benutzer unmittelbar in der beschleunigten Luftströmung angeordnet, die auf den Körper des Benutzers mit einer ausreichenden Kraft einwirkt, um den Körper des Benutzers in einer bestimmten Höhe zu tragen. When such a wind tunnel for recreational or training purposes, is used, a user is directly arranged in the accelerated air flow, which acts on the user's body with sufficient force to support the user's body at a certain height. Der Benutzer wird auf diese Weise in der angehobenen Position gehalten, bis der Benutzer aus der Luftströmung herausgenommen wird, oder bis die Luftströmung verlangsamt oder abgestellt wird. The user is thus held in the raised position until the user is removed from the air flow, or until the air flow is slowed or stopped. Bei einem Einsatz für Forschungszwecke wird ein zu untersuchender Gegenstand in der Luftströmung angeordnet, so daß Messungen vorgenommen werden können. When used for research purposes, an object to be examined is arranged in the air flow, so that measurements can be made. In üblicher Weise werden auch Rauchspurenerzeuger eingesetzt, so daß die Luftströmung um den Gegenstand herum beobachtet werden kann. In the usual way, smoke trail generators are used, so that the air flow around the object can be observed. Bei beiden Verwendungen ist ein relativ gleichmäßiges bzw. gleichförmiges Geschwindigkeitsprofil in hohem Maße wünschenswert. Both uses a relatively uniform or uniform velocity profile is highly desirable.
  • [0003] [0003]
    Bestehende vertikale Windkanäle, wie sie vorstehend beschrieben worden sind, haben allerdings mehrere Nachteile im Hinblick auf diese Verwendungen. Existing vertical wind tunnels as they have been described above, however, have several drawbacks in view of these uses. Zum Beispiel wird der Benutzer unter freizeitbezogenen Umständen entweder unmittelbar über oder unmittelbar unter das Gebläse oder den Gebläsemotor angehoben und ist daher Geräuschniveaus ausgesetzt, die hoch genug sind, daß Ohrstöpsel benötigt werden, um den Schall auf ein erträgliches Niveau abzusenken. For example, the user is raised among leisure-related circumstances, either directly above or directly below the fan or the fan motor and is therefore exposed to noise levels that are high enough that earplugs are needed to reduce the noise to an acceptable level. Weiterhin ist die Luftströmung, die aus dem Gebläse herauskommt, im allgemeinen recht turbulent und hat ein unebenes Geschwindigkeitsprofil, was zu rauhen Bedingungen für den Benutzer und zu unvorhersehbaren Abweichungen für den Forscher führen kann. Furthermore, the air flow coming out of the fan, generally quite turbulent and has an uneven velocity profile, which can lead to harsh conditions for the user and unpredictable deviations for the researcher. Diese Probleme werden durch die Tatsache verschärft, daß die meisten vertikalen Windkanäle dieser Bauart einen standardmäßigen Propeller eines Luftfahrzeugs verwenden, um die Luft zu beschleunigen, was weiterhin zu den erhöhten Geräuschleveln und den unebenen Geschwindigkeitsprofilen beiträgt. These problems are exacerbated by the fact that most vertical wind tunnels of this type use a standard aircraft propeller, to accelerate the air, which continues to contribute to increased noise levels and the uneven velocity profiles.
  • [0004] [0004]
    Außerdem bringt die Positionierung des Gebläsemotors in einer vertikal aufrechten Orientierung ihre eigene Menge von ingenieurmäßigen Problemen mit sich. In addition, the positioning of the blower motor in a vertically upright orientation brings its own set of engineering-based problems with it. Zunächst kann, um die gewünschte laminare Stimmung zu erzeugen, die Länge der gesamten Anordnung von dem Antriebsmotor des Gebläses bis zu dem oberen Austrittsquerschnitt ziemlich groß sein. First, in order to produce the desired laminar atmosphere, up to the upper outlet cross-section be the length of the entire arrangement of the drive motor of the fan quite large. Aus diesem Grunde muß, um die notwendige Ausrüstung unterzubringen und um den oberen Austrittsquerschnitt des Windkanals an einer ohne weiteres zugänglichen Stelle anzuordnen, entweder eine erhebliche Ausschachtung oder eine Konstruktion einer erhöhten Struktur vorgenommen werden, die die Kosten und die Komplexität der Konstruktion des Windtunnels erheblich erhöhen können. For this reason, either significant excavation or construction of an elevated structure, in order to house the necessary equipment, and to arrange around the upper outlet cross-section of the wind tunnel at a readily accessible location, be made which greatly increase the cost and complexity of the construction of the wind tunnel can. Weiterhin müssen zusätzliche Leitungen bzw. Ummantelungen gebaut werden, um Einlaßluft für das Gebläse bereitzustellen, was den Aufwand der Konstruktion weiterhin erhöht. Furthermore, additional conduits or jackets have to be built to provide inlet air for the fan, which simplifies the structure further increased. Sogar von noch größerer Bedeutung ist allerdings die Tatsache, daß die vertikale Orientierung des Gebläsemotors eine höhere Beanspruchung auf die Motorlagerungen bringt als dies bei einer horizontalen Orientierung der Fall wäre, so daß dadurch die Wartungskosten erhöht werden und die Lebensdauer des Motors reduziert wird. Of even greater importance, however, is the fact that the vertical orientation of the fan motor is a higher stress on the motor bearings brings than would be the case with a horizontal orientation, so that thereby the maintenance cost is increased and the life of the engine is reduced.
  • [0005] [0005]
    Um diese Probleme zu überwinden, sind Windkanäle gebaut worden, um vertikale Luftströmungen zu erzeugen, wobei im wesentlichen horizontal orientierte Gebläse verwendet werden. In order to overcome these problems, wind tunnels have been built to create vertical air flows, being used substantially horizontally oriented fan. Als Beispiel sind im Stand der Technik Windkanäle gebaut worden, um eine vertikale Luftströmung zu erzeugen, unter Verwendung von horizontalen Gebläsen, wobei das horizontale Gebläse die Luft durch einen Abschnitt eines horizontalen Kanals beschleunigt, nach dem die Luft in eine vertikale Richtung umgelenkt wird, wobei ein in vertikaler Richtung abgewinkeltes Leitblech oder eine Leitvorrichtung verwendet wird. As an example, wind channels are in the prior art have been built to create vertical air flow using horizontal fans, wherein the horizontal blower, the air accelerated by a section of a horizontal channel, after which the air is redirected in a vertical direction, wherein an angled vertically or guide baffle is used. Allerdings sind bei Vorrichtungen aus dem Stand der Technik, bei denen dieses Verfahren eingesetzt worden ist, Probleme aufgetreten. However, problems with devices of the prior art in which this method has been employed occurred. Beispielsweise ist das Geschwindigkeitsprofil der Luftströmung, die den Windkanal verläßt, nicht so gleichförmig oder einheitlich, wie es im allgemeinen gewünscht ist oder benötigt wird. For example, the speed profile of the air flow which leaves the wind tunnel is not as uniform or consistent as is generally desired or required. Weiterhin sind die Leitbleche, die dazu verwendet werden, um die Strömung umzulenken, sehr ineffizient, was zu nicht hinnehmbaren Energieverlusten führt und somit zu Geschwindigkeiten der Luftströmung, die niedriger als gewünscht sind. Further, the guide plates, which are used to divert the flow is very inefficient, resulting in unacceptable energy losses, and thus speeds the air flow that are lower than desired.
  • [0006] [0006]
    Es besteht daher ein Bedarf an einer Vorrichtung zum Erzeugen einer vertikalen Luftströmung, die relativ gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeiten erzeugt, die relativ ruhig im Betrieb ist, die einfach ausgelegt und aufgebaut ist und die zu niedrigen Kosten zusammengesetzt und gewartet werden kann. There is therefore a need for an apparatus for creating a vertical air flow, which produces a relatively uniform flow velocities which is relatively quiet in operation, which is easily designed and constructed, and which can be assembled at low cost and maintenance. Demgemäß besteht auch eine Notwendigkeit an einer Vorrichtung, die in effizienter Weise Luft ausgehend von einer im wesentlichen horizontalen Richtung in eine im wesentlichen vertikale Richtung umlenken kann. Accordingly, there is also a need for an apparatus that can redirect air from a substantially horizontal direction in a substantially vertical direction in an efficient manner. Außerdem besteht ein Bedarf an einer Vorrichtung, die eine dreidimensionale, nach innen gerichtete Luftströmung zu einer im wesentlichen ebenen, radial einwärts gerichteten Luftströmung umlenken kann. There is also a need for an apparatus which can redirect a three-dimensional, inward directed air flow to a generally planar, radially inward directed air flow. Weiterhin besteht ein Bedarf an einer Vorrichtung, die eine Luftströmung auf die vorstehend genannten Weisen in einer effizienten Weise umlenken kann, wobei relativ hohe Energieverhältnisse beibehalten werden. Furthermore, there is a need for an apparatus which can redirect a flow of air to the aforesaid modes in an efficient manner, with relatively high energy ratios are maintained.
  • [0007] [0007]
    Aus der WO99/06274 ist eine vertikale Windkanalanordnung bekannt, bei der eine Anzahl von Gebläsen in jeweiligen Leitungen oder Ummantelungen angeordnet sind, die sich radial in bezug auf die vertikale Achse eines vertikalen Luftauslasses erstrecken, wobei die Gebläse und ihre Leitungen bzw. Ummantelungen in regelmäßigen Intervallen um diese Achse herum angeordnet sind, und wobei die einzelnen radialen Leitungen an das untere Ende des Luftauslasses über entsprechende Biegungen angeschlossen sind. From WO99 / 06274 a vertical wind tunnel arrangement is known, in which a number of fans in the respective lines or sheaths are arranged, which extend radially with respect to the vertical axis of a vertical air outlet, the fans and their lines or sheaths at regular intervals are arranged about this axis, and with the individual radial ducts are connected to the lower end of the air outlet via respective bends.
  • [0008] [0008]
    Aus der WO083/01380 ist eine ähnliche Vorrichtung bekannt, bei der allerdings drei Motor-/Gebläseeinheiten, die in entsprechenden Leitungen angebracht sind, unter gleichen Winkeln um die vertikale Achse des vertikalen Luftauslasses herum beabstandet angeordnet sind, wobei die Motor-/Gebläseeinheiten auch jeweils nach oben geneigt sind, von ihren jeweiligen Einlässen zu ihren Auslässen, und die entsprechenden Leitungen die Form von Biegungen annehmen, die dazu dienen, die Luftströmung nach und nach in Richtung auf eine vertikale Richtung zu führen, so daß die Luftströmung zu dem Zeitpunkt vertikal ist, wenn sie das untere Ende des vertikalen Luftauslasses erreicht. From WO083 / 01380 a similar device is known, in which, however, are spaced at equal angles around the vertical axis of the vertical air outlet around three motor / fan units, mounted in respective ducts, wherein the motor / fan units each also are inclined upwards accept from their respective inlets to their outlets and the respective lines in the form of bends which serve to guide the air flow gradually in the direction to a vertical direction, so that the air flow at the time is vertically when it reaches the lower end of the vertical air outlet.
  • Zusammenfassung der Erfindung Summary of the Invention
  • [0009] [0009]
    Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Umlenken einer Luftströmung von einer im wesentlichen horizontalen Strömung zu einer im wesentlichen vertikalen Strömung auf eine effiziente Weise bereitzustellen. An object of the present invention is to provide an apparatus for redirecting air flow from a generally horizontal flow to a generally vertical flow in an efficient manner. Die vorliegende Erfindung lenkt auch in effizienter Weise eine dreidimensionale, nach innen gerichtete Luftströmung zu einer im wesentlichen ebenen, radial einwärts gerichteten Luftströmung um. The present invention draws a three-dimensional, inward directed air flow to a generally planar, radially inward directed air flow in an efficient manner.
  • [0010] [0010]
    Gemäß der vorliegenden Erfindung, die in Anspruch 1 festgelegt ist, wird eine vertikale Windkanalvorrichtung bereitgestellt, mit einer ebenen horizontalen Stützfläche; According to the present invention, which is defined in claim 1, a vertical wind tunnel apparatus is provided with a planar horizontal support surface; einer konvergierenden Düse, die eine vertikale zentrale Achse aufweist und mit einem Einlaß an ihrem unteren Ende und mit einem Auslaß an ihrem oberen Ende versehen ist, wobei die Düse in einem Abstand von der genannten Stützfläche angeordnet ist, um einen Eintritt für Luft in den genannten Einlaß zu bilden, wobei eine Schnecke das Einlaßende der konvergierenden Düse umschließt, wobei der Boden der Schnecke durch die genannte ebene horizontale Stützfläche gebildet wird, wobei die genannte Vorrichtung mit einem Einlaßabschnitt versehen ist, der einen Eintritt für Luft in die genannte Schnecke bildet, und wobei die Vorrichtung mit einem Gebläseabschnitt versehen ist, mit einem Gebläse, das um eine horizontale Achse drehbar ist, um Luft entlang eines sich in horizontaler Richtung erstreckenden Diffusorabschnitts zu dem genannten Einlaßabschnitt und von dort zu der genannten Schnecke zu lenken. a converging nozzle having a vertical central axis and is provided with an inlet at its lower end and an outlet at its upper end, said nozzle being arranged at a distance from said support surface to an entrance for air into said to form inlet, wherein a screw the inlet end of the converging nozzle encloses with the bottom of the screw is formed by said planar horizontal support surface, said apparatus is provided with an inlet portion defining an inlet for air into said screw, and wherein the apparatus is provided with a fan section with a fan rotatable about a horizontal axis for directing air along a horizontally extending diffuser section to said inlet section and from there to the said screw.
  • [0011] [0011]
    Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 13 beschrieben. Advantageous embodiments are described in the dependent claims 2 to 13.
  • [0012] [0012]
    Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung lenkt eine Luftströmung ausgehend von einer im wesentlichen horizontal gerichteten Strömung zu einer im wesentlichen vertikal gerichteten Strömung um, dadurch, daß zunächst eine dreidimensionale, horizontal gerichtete Luftströmung ausgehend von einem horizontal angebrachten, ummantelten Gebläse erzeugt wird. The apparatus of the present invention directs an air flow from a generally horizontally-directed flow to a generally vertically directed flow around, characterized in that firstly a three-dimensional horizontally directed air flow starting from an attached horizontal, encased blower is produced. Diese dreidimensionale Strömung wird dann in den Boden einer vertikal orientierten Düse in einer radial einwärts gerichteten Weise gelenkt. This three-dimensional flow is then directed into the bottom of a vertically oriented nozzle in a radially inward manner. Schließlich wird die radial einwärts gerichtete Strömung in eine vertikal auswärts gerichtete Strömung umgewandelt und wird durch die Düse herausgedrückt. Finally, the radially inward directed flow is converted to a vertically outward directed flow, and is forced out through the nozzle. Die Umlenkung der Strömung von einer radial einwärts gerichteten zu einer vertikal auswärts gerichteten Richtung wird mit Hilfe einer Stagnationszone erreicht, die in der Düse durch das Aufeinandertreffen aller einwärts gerichteten Strömungen aufeinander erzeugt wird. The deflection of the flow from a radially inward direction to a vertically outward is achieved by means of a stagnation zone is created in the nozzle by the meeting of all inward currents to each other. Die Umlenkung von einer dreidimensionalen einwärts gerichteten Strömung zu einer im wesentlichen ebenen, radial einwärts gerichteten Strömung wird durch die Schnecke erzeugt. The redirection from a three-dimensional inwardly directed flow to a generally planar, radially inward directed flow is created by the screw.
  • [0013] [0013]
    Während die Schnecke eine beliebige Form aufweisen kann, die in der Lage ist, die dreidimensionale Strömung in eine im wesentlichen ebene, radial einwärts gerichtete Strömung umzuwandeln, ist sie in bevorzugter Weise in der Form von zwei symmetrischen Kammern oder einer Spirale, oder weiter bevorzugt in Form einer hyperbolischen Spirale. While the screw can be of any shape that is capable of converting the three-dimensional flow to a generally planar, radially inward flow, it is in the form of two symmetric chambers or a spiral, or more preferably in, preferably, form of a hyperbolic spiral. Wenn die symmetrischen Kammern genutzt werden, wird die horizontal gerichtete dreidimensionale Strömung aufgeteilt, bevor sie die Düse erreicht, und so geleitet, daß jede Kammer ungefähr eine Hälfte der Strömung erhält. If the symmetric chambers are used, the horizontally directed three-dimensional flow is split before reaching the nozzle and directed so that each chamber receives roughly one-half of the flow. Jede Kammer arbeitet dann so, daß sie in effizienter Weise die Luft radial einwärts auf einer Ebene zu dem Mittelpunkt der Düse verteilt, die gleichmäßig oberhalb der beiden Kammern verteilt wird. Each chamber then operates to move the air radially inwardly distributed efficiently on a plane to the center of the nozzle, which is evenly distributed above the two chambers.
  • [0014] [0014]
    Alternativ, wenn eine hyperbolische Spirale verwendet wird, wird die horizontal gerichtete dreidimensionale Strömung um den Umfang der Düse herum abgelenkt, so daß die Luft proportional auf einer Ebene in die Düse hinein verteilt wird, bis die Strömung im wesentlichen dissipiert ist, wobei etwa verbleibende Luft so gelenkt wird, daß sie sich der ankommenden Strömung anschließt. Alternatively, if a hyperbolic spiral is used, the horizontally directed three-dimensional flow around the periphery of the nozzle is deflected around, so that the air is proportionally distributed on a plane into the nozzle in until the flow is substantially dissipated, any remaining air being is directed that it connects the incoming flow. In jedem Falle tritt die Strömung in den Boden der Düse auf einer im wesentlichen horizontalen Ebene ein und wird radial nach innen gelenkt, wenn sie in die Düse eintritt, durch eine Reihe von geformten Führungsschaufeln. In any case, the flow enters the bottom of the nozzle on a generally horizontal plane and a radially directed inward as it enters the nozzle by a series of shaped guide vanes.
  • [0015] [0015]
    Beim Erreichen des Mittelpunkts der Düse wird eine Stagnationszone gebildet, wenn die einzelnen radial nach innen gerichteten Strömungen aufeinander auftreffen. Upon reaching the center of the nozzle, a stagnation zone is formed as the individual radially inward directed flows impinge on each other. Diese Stagnationszone weist einen hohen Grad an statischem Druck auf und nimmt die Form eines nach oben vorstehenden Kegels an, was dahingehend wirkt, daß die Luft gleichmäßig und effizient nach oben durch die Öffnung in der Düse gelenkt wird. This stagnation zone has a high degree of static pressure and takes the form of an upwardly protruding cone which operates to the effect that the air is directed uniformly and efficiently upwardly through the opening in the nozzle. Auf diese Weise wird die Strömung, die aus der Düse austritt, effizient in eine vertikale Richtung umgelenkt und weist ein im wesentlichen gleichförmiges Geschwindigkeitsprofil auf. In this way, the flow exiting from the nozzle efficiently redirected in a vertical direction and has a substantially uniform velocity profile.
  • [0016] [0016]
    Die Verwendung von Düsen zum Lenken einer Fluidströmung ist auf dem vorliegenden Gebiet der Technik gut bekannt. The use of nozzles for directing fluid flow is well known in the present field of technology. Insbesondere ist es bekannt, eine konvergierende Düse in einer Verbrennungskraftmaschine dazu zu verwenden, um Luft in den Vergaser zu lenken. In particular, it is known to use a converging nozzle in an internal combustion engine to direct air to the carburetor.
  • [0017] [0017]
    Allerdings ist bei den meisten aus dem Stand der Technik bekannten Anwendungen, bei denen Düsen verwendet werden, der Einlaß zu der Düse mit einem relativ großen Beruhigungsraum verbunden. However, the inlet is in most known from the prior art applications where nozzles are used, connected to the nozzle with a relatively large settling chamber. Bei diesen Anwendungen wird es als in hohem Maße wünschenswert angesehen, Versperrungen von dem Einlaß der Düse wegzuhalten, so daß das Fluid in einer ungestörten laminaren Strömung in die Düse strömt. In these applications it is considered highly desirable, wegzuhalten obstructions from the inlet of the nozzle so that the fluid flows in an undisturbed laminar flow in the nozzle. Demzufolge hätte ein Konstrukteur von diesen aus den Stand der Technik bekannten Systemen nicht den Gedanken, eine Düse so zu positionieren, wie sie in der vorliegenden Erfindung positioniert ist, nämlich mit dem Einlaß in großer Nähe zu einer ebenen, festen Oberfläche. Accordingly, a designer would have these known from the prior art systems is not thought to position a nozzle as it is positioned in the present invention, namely with the inlet in close proximity to a flat, solid surface. Diese Anordnung wäre tatsächlich das Gegenteil von dem, was im allgemeinen als ein zweckmäßiges Auslegungsmerkmal betrachtet wird. This arrangement would actually be the opposite of what is generally regarded as a useful design feature. Außerdem sei darauf hingewiesen, daß, obwohl Leitschaufeln bei aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen für Windkanäle mit geschlossenem Kreislauf bekannt sind, um Luftströmungen um die Eckbereiche der Kanäle des geschlossenen Kreislaufs zu lenken, angenommen wird, daß die Verwendung von Leitschaufeln, wie sie in der vorliegenden Erfindung offenbart ist, um radial einwärts gerichtete Strömungen zu erzeugen, die aufeinander auftreffen, um eine Stagnationszone zu erzeugen, bis heute nicht bekannt ist. It should also be noted that, although guide vanes are known from the state of the art constructions are known for wind tunnels with a closed circuit, for directing air flows around the corner regions of the channels of the closed circuit, it is believed that the use of guide vanes as shown in the present invention is disclosed to generate radially inward currents impinging on each other to create a stagnation zone is still not known.
  • [0018] [0018]
    Die vorliegende Erfindung stellt weiter einen Windkanal bereit, der einen horizontalen Einlaß mit einem Auslaß aufweist, der senkrecht zu dem Einlaß ist. The present invention further provides a wind tunnel having a horizontal inlet with an outlet which is perpendicular to the inlet. Diese Anordnung schafft die Möglichkeit, daß der Motor und das Gebläse entfernt von dem Benutzer angeordnet werden kann, und stellt eine wesentlich ruhigere Umgebung bereit, als sie bei aus dem Stand der Technik bekannten vertikalen Konfigurationen bereitgestellt wird. This arrangement provides the possibility that the motor and the fan can be located away from the user, and provides a much quieter environment that it is provided as known from the prior art vertical configurations. Weiterhin ermöglicht der horizontale Abschnitt auch eine größere Kontrolle über die Luftströmung. Furthermore, the horizontal section also allows for greater control over the flow of air. Auf diese Weise können eine im wesentlichen ebene, gleichmäßige Strömung erzeugt werden. In this manner, a substantially planar, uniform flow may be generated. Auch vermeidet der horizontale Einlaßabschnitt nach der vorliegenden Erfindung die Probleme, die mit einer tiefgehenden Ausbaggerung zusammenhängen, die bei vollständig vertikal orientierten Windkanälen gemäß dem Stand der Technik notwendig ist. Also, the horizontal inlet portion of the present invention avoids the problems associated with a deep dredging necessary for fully vertically oriented wind tunnels according to the prior art.
  • [0019] [0019]
    Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung die Möglichkeit der Verwendung eines ummantelten Gebläses anstelle von Gebläsen mit standardmäßigen Propellern, wie sie im Stand der Technik verwendet werden. Furthermore, the present invention provides the possibility of using a sheathed blower instead of fans with standard propellers, as used in the prior art. Ummantelte Gebläse sind deshalb zweckmäßig, weil die Geometrie um das ummantelte Gebläse, einschließlich der Einlaßleitungen des Gebläses, leichter kontrolliert werden kann, und auch aufgrund der Tatsache, daß ummantelte Gebläse ruhiger sind und einen höheren Wirkungsgrad haben als standardmäßige Propeller. Wrapped blowers are useful because the geometry around the sheathed fan, including the inlet lines of the fan can be controlled more easily, and also due to the fact that sheathed blowers are quieter and more efficient than standard propeller. Aus diesem Grunde kann dadurch, daß ein Einlaßdom verwendet wird, der eine geeignete Form aufweist, die Strömung in das Gebläse beeinflußt werden, um eine Strömung zu erzeugen, die aus dem Gebläse herauskommt und das gewünschte gleichmäßigere bzw. gleichförmigere Geschwindigkeitsprofil aufweist. For this reason, by making a Einlaßdom is used which has an appropriate shape, the flow into the fan can be influenced to produce a flow coming out of the fan and has the desired uniform or more uniform velocity profile. Demgemäß besteht eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Einlaßdom bereitzustellen, der einen Aufbau aufweist, der ähnlich der äußeren Düse der vorliegenden Erfindung ist, die eine Stagnationszone verwendet, um Luft in effizienter Weise in den Einlaß eines ummantelten Gebläses umzulenken. Accordingly, a further object of the present invention to provide a Einlaßdom having a structure which is similar to the outer nozzle of the present invention using a stagnation zone to redirect air efficiently into the inlet of a jacketed blower.
  • [0020] [0020]
    Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Umlenken einer Luftströmung von einer im wesentlichen dreidimensionalen, einwärts gerichteten Strömung zu einer im wesentlichen ebenen, radial einwärts gerichteten Strömung bereit, und dann zu einer vertikal nach außen gerichteten Strömung, die ein gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil aufweist. Accordingly, the present invention provides an apparatus for deflecting an air flow from a substantially three-dimensional, inward directed flow to a generally planar, radially inward directed flow ready, and then to a vertically outward flow having a uniform velocity profile. Die Vorrichtung weist eine im wesentlichen ebene Stützfläche und eine konvergierende Düse auf, die so angeordnet ist, daß die Düsenachse im wesentlichen senkrecht zu der Stützfläche ist. The apparatus comprises a substantially planar support surface and a converging nozzle arranged such that the nozzle axis is generally perpendicular to the support surface. Die Düse ist in einem Abstand von der Stützfläche angeordnet, um eine Düsenöffnung zu erzeugen, um die radial nach innen gerichtete Luftströmung aufzunehmen. The nozzle is arranged at a distance from the support surface to create a nozzle opening to receive the radially inward flow of air. Die Düse weist eine Krümmung auf, die in bevorzugter Weise eine ellipsoide Form aufweist, und die so gewählt ist, daß eine dreidimensionale Druckverteilung oder eine Stagnationszone in dem unteren Abschnitt der Düse erzeugt wird, wenn Luft radial nach innen durch die Düsenöffnung strömt, so daß dies dazu beiträgt, daß die Luft in vertikaler Richtung nach außen umgelenkt wird. The nozzle has a curvature which has an ellipsoidal shape in a preferred manner, and which is selected such that a three-dimensional pressure distribution or stagnation zone is created in the lower portion of the nozzle when air inside flows radially through the nozzle opening, so that This contributes to that the air is deflected in the vertical direction to the outside.
  • [0021] [0021]
    Diese und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung, die beigefügten Zeichnungen und die angehängten Ansprüche in vollem Maße verständlich und deutlich. These and other objects and advantages of the present invention will be understood and appreciated by reference to the following description, the accompanying drawings and the appended claims to the full.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief Description of Drawings
  • [0022] [0022]
    1 1 zeigt eine seitliche Ansicht einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, die eine Schnecke in Form einer hyperbolischen Spirale aufweist; shows a side view of an apparatus according to the present invention, which has a screw in the form of a hyperbolic spiral;
  • [0023] [0023]
    2 2 zeigt eine Draufsicht von oben auf die Vorrichtung nach shows a plan view from above of the device according to 1 1 ; ;
  • [0024] [0024]
    3 3 zeigt eine seitliche Ansicht eines Querschnitts des horizontalen, die Luft beschleunigenden Abschnitts der Vorrichtung, entlang der Linie AA in shows a side view of a cross section of the horizontal air accelerating section of the apparatus, taken along the line AA in 2 2 ; ;
  • [0025] [0025]
    4 4 zeigt eine seitliche Ansicht des Düsenabschnitts der vorliegenden Erfindung, wie sie in shows a side view of the nozzle portion of the present invention, as in 1 1 dargestellt ist; is shown; und and
  • [0026] [0026]
    5 5 zeigt eine Draufsicht von oben auf eine Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, die eine Schnecke in Form von zwei symmetrischen Kammern aufweist. shows a plan view from above of a device according to the present invention, which has a screw in the form of two symmetric chambers.
  • Detaillierte Beschreibung Detailed Description
  • [0027] [0027]
    1 1 bis to 5 5 zeigen bevorzugt Ausführungsformen der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, die im ganzen mit show preferred embodiments of the apparatus according to the present invention, the whole with 10 10 bezeichnet ist. is called. Wie am besten anhand von As best seen from 1 1 und and 2 2 ersichtlich ist, weist die Vorrichtung It can be seen, the apparatus comprises 10 10 eine innere Kammer an inner chamber 15 15 auf, die durch ein äußeres Gehäuse , which by an exterior housing 17 17 festgelegt ist. is fixed. Die Vorrichtung The device 10 10 weist ferner einen Motor also includes a motor 12 12 auf, der mit einer horizontal orientierten Ausgangswelle on which a horizontally oriented output shaft 14 14 versehen ist. is provided. Die Ausgangswelle The output shaft 14 14 treibt das Gebläse drives the fan 16 16 an, welches mit einer Reihe von Schaufeln in which a number of blades 18 18 versehen ist. is provided. Die rotierenden Schrauben The rotating screws 18 18 beschleunigen die einströmende Luft, die in accelerate the incoming air, which in 2 2 durch Pfeile A angedeutet ist, in der stromab gerichteten Richtung, die durch Pfeile B in is indicated by arrows A, in which in said downstream direction, indicated by arrows B 1 1 und and 2 2 dargestellt ist. is shown. Eine Anzahl von ortsfesten, in radialer Richtung mit Abstand angeordneten Begradigungsschaufeln A plurality of stationary, radially spaced straightening vanes 20 20 sind stromab von dem Gebläse are downstream from the blower 16 16 angeordnet und dienen dazu, den Luftstrom zu begradigen, der von den Schaufeln arranged and serve to straighten the flow of air from the blades 18 18 angetrieben wird, und neigen dazu, drehende Komponenten in der Luftströmung, die durch die Schaufeln is driven, and tend to rotating components in the air flow through the vanes 18 18 eingeleitet werden, herauszunehmen. are introduced to take out. Die Begradigungs- oder Glättungsschaufeln The Begradigungs- or straightening vanes 20 20 sind in bevorzugter Weise mit gleichmäßigem Abstand um den Umfang der Schaufeln are preferably equally spaced around the circumference of the blades 18 18 herum angeordnet. arranged around.
  • [0028] [0028]
    Wie in How to 2 2 und and 5 5 dargestellt ist, tritt Luft in die Vorrichtung is shown, air enters into the apparatus 10 10 , wie durch die Pfeile A dargestellt ist, mit Hilfe der Einlaßanordnung ein, die im ganzen mit , As shown by the arrows A, by means of the inlet assembly, which as a whole by 22 22 bezeichnet ist. is called. Die Einlaßanordnung The inlet assembly 22 22 weist zwei Einlaßkammern has two inlet chambers 24 24 , . 26 26 auf, die zur umgebenden Luft hin offen sind. which are open to the surrounding air. Luft tritt in die Vorrichtung Air enters the apparatus 10 10 über diese Kammern through these chambers 24 24 , . 26 26 ein. a. Jede Kammer Each chamber 24 24 , . 26 26 ist in bevorzugter Weise mit einem Filter is preferably provided with a filter 23 23 , . 25 25 versehen, um Fremdpartikel aus der Luft zu entfernen. provided to remove foreign particles from the air. Die Filter The filter 23 23 , . 25 25 können aus einem Stahlgitter hergestellt sein, welches mit darin verteilt angeordnetem Stahlfiltermaterial angeordnet ist, so daß auf diese Weise Fremdkörper daran gehindert werden, durch die rotierenden Gebläseschaufeln can be made of a metal, which with steel disposed therein distributed filter material is arranged, so that foreign objects are prevented from in this way, by the rotating fan blades 18 18 in die Vorrichtung in the device 10 10 gesaugt zu werden. to be sucked. Wenn Luft in die Einlaßanordnung If air into the inlet assembly 22 22 eintritt, wird sie durch ein Paar von Führungsflächen occurs, it is by a pair of guide surfaces 41 41 , . 43 43 radial einwärts geführt, wie am besten in radially inwardly out, as best seen in 3 3 dargestellt ist. is shown.
  • [0029] [0029]
    In bevorzugter Weise umfaßt die Einlaßanordnung Preferably, the inlet means comprises 22 22 weiterhin eine vertikale Wand continue a vertical wall 30 30 und eine konvergierende Einlaßdüse and a converging inlet nozzle 32 32 auf, die eine im wesentlichen elliptische Form aufweist. , which has a substantially elliptical shape. Die Achse der Einlaßdüse The axis of the inlet nozzle 32 32 ist im wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche der Wand is substantially perpendicular to the surface of the wall 30 30 . , Demgemäß wird dann, wenn der Gebläsemotor Accordingly, when the blower motor 12 12 in Betrieb gesetzt wird, so daß auf diese Weise die Gebläseschaufeln is put into operation, so that in this way the fan blades 18 18 gedreht werden, eine dreidimensionale Druckverteilung rotate, three-dimensional pressure distribution 31 31 entlang der Wand along the wall 30 30 erzeugt, durch das Auftreffen der Strömungen A gegeneinander. generated by the impact of movements against each other. Diese Druckverteilung oder Stagnationszone This pressure distribution or stagnation zone 31 31 ist auf einem Abschnitt der Wand is on a portion of the wall 30 30 zentriert, die der Achse der konvergierenden Düse centered to the axis of the converging nozzle 32 32 und der Ausgangswelle and the output shaft 14 14 des Motors entspricht. of the motor. Die Einlaßkammern The inlet chambers 24 24 , . 26 26 , die Wand , The wall 30 30 und die konvergierende Düse and the converging nozzle 32 32 wirken so, daß diese Druckvereilung act to this Druckvereilung 31 31 auf der Mitte der Wand on the center of the wall 30 30 erzeugt wird, wenn sich die Gebläseschaufeln is generated when the fan blades 18 18 drehen. rotate. Die Druckverteilung The pressure distribution 31 31 , die auf diese Weise erzeugt wird, trägt dazu bei, die Luftströmung ausgehend von einer horizontalen, im wesentlichen radial nach innen gerichteten Strömung, die durch die Pfeile A dargestellt ist, in eine im wesentlichen dreidimensionale, horizontal gerichtete Ausgangsströmung, die durch die Pfeile B dargestellt ist, und die parallel zu der Ausgangswelle Which is generated in this way, helps the air flow from a horizontal, generally radially inwardly directed flow, shown by the arrows A, into a substantially three-dimensional horizontally directed output flow, shown by arrows B is shown, and which is parallel to the output shaft 14 14 ist, umzulenken. is to redirect.
  • [0030] [0030]
    Wie am besten in As best seen in 1 1 und and 5 5 dargestellt ist, trifft die Luft, wenn sie aus der Einlaßdüse is shown, take the air when they come out of the inlet nozzle 32 32 in der horizontalen Richtung austritt, wie vorstehend beschrieben ist, auf einen Vorsprung leaking in the horizontal direction, as described above, a protrusion 36 36 . , Der Vorsprung The projection 36 36 stellt einen konvergierenden Abschnitt bereit, in dem die Luft beschleunigt wird und sich radial nach außen bewegt, wobei die Luft in Richtung auf die Gebläseschaufeln provides a converging section prepared in which the air accelerates and moves radially outward, the air towards the fan blades 18 18 geführt wird. is performed. Der Luftstrom wird dann durch die rotierenden Gebläseschaufeln The air flow is then by the rotating fan blades 18 18 in die Begradigungsschaufeln in the straightening vanes 20 20 getrieben, nach denen er in den Diffusorabschnitt driven, after which he in the diffuser section 40 40 des Gebläses eintritt. the blower occurs. Der Vorsprung The projection 36 36 setzt sich in den Diffusorabschnitt continues in the diffuser section 40 40 hinein fort und verjüngt sich nach innen, um eine Gondel bzw. einen Leitkörper in continuing and tapers inwardly to a gondola or a draw bar 42 42 zu bilden. to form. Die Verjüngung des Leitkörpers The taper of the guide body 42 42 ist so geformt, um die Menge an Turbulenz zu verringern, die durch die Luft erzeugt wird, die von der Oberfläche des Leitkörpers is shaped to decrease the amount of turbulence generated by the air from the surface of the guide body 42 42 abströmt. flows. Die allmähliche Verringerung des Radius des Leitkörpers The gradual reduction of the radius of the guide body 42 42 in der stromab weisenden Richtung vergrößert die Querschnittsfläche des Diffusorabschnitts in the downstream facing direction increases the cross-sectional area of the diffuser section 40 40 und der inneren Kammer and the inner chamber 15 15 , so daß dadurch der Luftstrom, der durch die Pfeile C angedeutet ist, auf eine kontrollierte Weise verzögert wird. , So that thereby the air flow, which is indicated by the arrows C, is delayed in a controlled manner. Selbstverständlich geht die Abnahme der Geschwindigkeit der Luftströmung mit einem entsprechenden Anstieg der statischen Energie einher, was von Bedeutung ist, da die Geschwindigkeit der Luftströmung verringert werden muß, um die Möglichkeit zu schaffen, die Luft auf eine effiziente Weise umzulenken. Of course, the decrease in the velocity of the air flow with a corresponding increase in static energy is associated, which is important because the air flow velocity must be decreased in order to create the possibility to direct the air in an efficient manner.
  • [0031] [0031]
    Sobald die Luftströmung aus dem Diffusorabschnitt Once the flow of air from the diffuser section 40 40 austritt, tritt sie in den Übergangsdiffusor emerges, it occurs in the transition diffuser 46 46 ein. a. Der Übergangsdiffusor The transition diffuser 46 46 setzt die Zunahme der Querschnittsfläche der inneren Kammer is the increase in cross-sectional area of the interior chamber 15 15 fort, während er die Geometrie der inneren Kammer continue while the geometry of the inner chamber 15 15 ausgehend von der zylindrischen Geometrie, die durch das Gebläse starting from the cylindrical geometry, by the blower 16 16 vorgegeben ist, in eine bevorzugte rechteckige Geometrie umwandelt. is given, into a preferred rectangular geometry. Der Übergangsdiffusor The transition diffuser 46 46 verzögert die Luftströmung weiterhin und vergrößert ihre statische Energie, bevor die Luftströmung in die Schnecke delays the air flow continues and increases its static energy before the air flow in the cochlea 48 48 gelenkt wird. is directed.
  • [0032] [0032]
    In Abhängigkeit davon, ob die Schnecke In dependence upon whether the screw 48 48 in Form eines Paars von symmetrischen Kammern, wie in in the form of a pair of symmetrical chambers, as in 5 5 dargestellt ist, gestaltet ist, oder in Form einer hyperbolischen Spirale, wie in is shown, is designed or in the form of a hyperbolic spiral as in 2 2 dargestellt ist, oder nicht, wird der Weg der Luft in der nachfolgend beschriebenen Weise beeinflußt, um die Luftströmung gleichmäßig um den Umfang is shown or not, the path of the air is influenced in the manner described below, to the flow of air evenly around the periphery 55 55 der konvergierenden Austrittsdüse the converging nozzle 57 57 herum zu verteilen. to spread around.
  • [0033] [0033]
    Im Falle der symmetrischen Kammern, wobei auf In the case of symmetric chambers, on 5 5 verwiesen sei, wird die Luft, die aus dem Übergangsdiffusor Reference is made, the air exiting the transition diffuser 46 46 austritt, wie durch die Pfeile D dargestellt ist, im allgemeinen in zwei Luftströmungen aufgeteilt: Ungefähr die Hälfte der Luft tritt in die erste Kammer exits, D is as shown by the arrows, generally split into two air flows: roughly half the air enters the first chamber 50 50 ein, und die verbleibende Hälfte tritt in die zweite Kammer , and the remaining half enters the second chamber 52 52 ein. a. Jede Kammer ist so geformt, daß die Querschnittsfläche der Kammer abnimmt, während sich die Luftströmung in der stromab weisenden Richtung fortsetzt, so daß dadurch zu der Verteilung der Luftströmung auf eine relativ gleichmäßige Weise um den Umfang Each chamber is shaped so that the cross sectional area of the chamber decreases as the air flow in the downstream facing direction continues, so that thereby the distribution of the air flow in a relatively uniform manner about the circumference 55 55 der Düse the nozzle 57 57 herum beigetragen wird. about contributing. Der Eintritt der Luft in die Kammern The entry of the air into the chambers 50 50 , . 52 52 wird durch eine Anzahl von drehbaren Schaufeln is by a number of rotatable blades 54 54 , . 56 56 gelenkt. steered. Die drehbaren Schaufeln The rotating blades 54 54 , . 56 56 sind in bevorzugter Weise gekrümmte Stücke aus Metallblech und sind im wesentlichen in ihrer Form identisch. are preferably curved pieces of sheet metal and are substantially identical in shape. Auf diese Weise wird die Luftströmung, wenn sie aufgeteilt und in die Kammern In this way, the air flow when divided into the chambers and 50 50 , . 52 52 umgelenkt wird, in einer Richtung um die äußeren Wände der Kammern is deflected in a direction around the outer walls of the chambers 50 50 , . 52 52 herum und in Richtung auf den Umfang around and in the direction of the circumference 55 55 der Düse the nozzle 57 57 gelenkt. steered. Die Düse The nozzle 57 57 ist so positioniert, daß sie oberhalb des Bodens is positioned such that it above the bottom 60 60 der Schnecke the screw 48 48 aufgehängt ist, so daß dadurch die Möglichkeit besteht, daß die Luftströmung um den Umfang is suspended, thereby it is possible that the air flow around the periphery 55 55 der Düse the nozzle 57 57 herum unter der Bodenfläche around under the bottom surface 49 49 der Düse the nozzle 57 57 in Richtung auf die zentrale Achse in the direction of the central axis 59 59 der Düse the nozzle 57 57 eintritt, wie durch die Pfeile E dargestellt ist. occurs, as shown by the arrows E.
  • [0034] [0034]
    In ähnlicher Weise wird im Falle der bevorzugten hyperbolischen Spiralform Similarly, in the case of the preferred hyperbolic spiral shape 47 47 , wobei auf Where to 2 2 verwiesen sei, die Luftströmung um die äußere Wand der Spirale Reference is made, the flow of air around the outer wall of the spiral 47 47 herum gelenkt, die sich spiralförmig um die zentrale Achse steered around, the spirally about the central axis 59 59 der Düse the nozzle 57 57 herum windet. around winds. Da sich die Querschnittsfläche der Spirale Since the cross-sectional area of the spiral 47 47 proportional mit der radialen Bewegung um den äußeren Umfang proportionally with the radial movement around the outer periphery 55 55 der Düse the nozzle 57 57 herum verkleinert, wird die Luftströmung proportional und gleichmäßig unter der Bodenfläche reduced around, the air flow is proportionally and evenly under the bottom surface 49 49 der Düse the nozzle 57 57 in Richtung auf die zentrale Achse in the direction of the central axis 59 59 der Düse the nozzle 57 57 geleitet. passed. Die verbleibende Luft, soweit vorhanden, bei der Beendigung der Luftströmung um die Spirale The remaining air, if any, at the completion of the air flow around the spiral 47 47 herum wird so gelenkt, daß sie sich der ankommenden Luftströmung in die Schnecke around is directed that they be of the incoming air flow in the cochlea 48 48 an einem Wiedereintrittspunkt on a re-entry point 51 51 anschließt. connects. Diese hyperbolische Spiralform This hyperbolic spiral shape 47 47 für die Schnecke for the worm 48 48 wird bevorzugt, da die Energieverluste und die Störungen der Luftströmung geringer sind als die, die bei Verwendung der vorstehend beschriebenen symmetrischen Kammern is preferred because energy losses and air flow disturbances are less than those when using the symmetric chambers described above 50 50 , . 52 52 angetroffen werden. are encountered.
  • [0035] [0035]
    Allerdings ist es so, daß unabhängig davon, welche Form einer Schnecke verwendet wird, wenn Luft um den Umfang However, it is such that regardless of which form is used a screw, when the air around the periphery 55 55 der Düse the nozzle 57 57 herum zirkuliert, die untersten Bereiche der Strömung unter der Bodenfläche circulates around the lowermost regions of the flow under the floor surface 49 49 der Düse the nozzle 57 57 unmittelbar in die Düse directly into the nozzle 57 57 eintreten. kick in. Die oberen Bereiche der Luftströmung in der Schnecke The upper portions of the air flow in the screw 48 48 gehen dann nach unten, um die abgegangene Luftströmung zu ersetzen. then go down to replace the culled air flow. Die Strömung der Luft in die Düse The flow of air into the nozzle 57 57 hinein, die durch die Pfeile E dargestellt ist, wird durch eine Anzahl von Düsenleitschaufeln in which is shown by the arrows E, is a number of nozzle vanes 53 53 unterstützt. supported. Die Düsenleitschaufeln The nozzle guide vanes 53 53 sind so geformt, daß sie die Luftströmung auf einen im wesentlichen radial nach innen gerichteten Weg in Richtung auf die zentrale Achse are so shaped that the air flow to a substantially radially inward path towards the central axis 59 59 der Düse the nozzle 57 57 in die Düse into the nozzle 57 57 hinein lenken. steer into it.
  • [0036] [0036]
    Wenn die radial nach innen gerichtete Luft in die Düse When the radially inwardly directed air into said nozzle 57 57 eintritt, wie durch die Pfeile E dargestellt ist, treffen die einzelnen Luftströmungen aufeinander, um eine im wesentlichen konisch geformte Stagnationszone occurs, as shown by the arrows E, take the individual air flows successively, about a substantially conically shaped stagnation zone 62 62 zu bilden, die sich nach oben ausgehend von dem Boden to form, extending upwardly from the floor 60 60 der Schnecke erstreckt, ungefähr auf der zentralen Achse of the screw extends, approximately on the central axis 59 59 der Düse the nozzle 57 57 , wie am besten aus , As best shown in 4 4 hervorgeht, wobei die Stagnationszone shows the stagnation zone 62 62 dafür zuständig ist, daß die Luft ausgehend von einem im wesentlichen radial einwärts gerichteten Weg in eine axiale Strömung umgelenkt wird, senkrecht zu dem Boden is responsible for ensuring that the air is deflected starting from a generally radially inward path to an axial flow, perpendicular to the bottom 60 60 der Schnecke the screw 48 48 . , Die Krümmung der Düse The curvature of the nozzle 57 57 ist so gewählt, so daß die geeignete Stagnationszone is chosen to so that the appropriate stagnation zone 60 60 in dem unteren Bereich der Düse in the lower portion of the nozzle 57 57 erzeugt wird. is generated. Sobald die Luft durch die Geometrie des Bodens Once the air by the geometry of the bottom 60 60 , der Düse , The nozzle 57 57 und der Stagnationszone and the stagnation zone 62 62 umgelenkt wird, wird die Luft in vertikaler Richtung beschleunigt und tritt aus der Oberseite is deflected, the air is accelerated vertically and exits the top 65 65 der Düse the nozzle 57 57 aus, wie durch die Pfeile F dargestellt ist. from, as shown by the arrows F. In bevorzugter Weise hat die Luft, die aus der Düse In a preferred manner, the air blown out from the nozzle 57 57 austritt, ein ziemlich gleichförmiges Geschwindigkeitsprofil mit sehr geringen Verlusten an Geschwindigkeit in der Nähe der Ränder der Strömung. outlet, a fairly uniform velocity profile with very little loss of velocity near the edges of the flow. In höchst bevorzugter Weise wird die Luftströmung kontrolliert und ist weniger turbulent, und sie wird auf eine effizientere Weise erzeugt, als dies bei aus dem Stand der Technik bekannten, vertikal abgebenden Windkanälen der Fall ist. In a most preferred way, the air flow is controlled, less turbulent, and it is produced in a more efficient manner than known in prior art, vertically-emitting wind tunnels is the case.
Classifications
International ClassificationB64D23/00, G01M9/02, A63G31/00, G01M9/04, F15D1/02
Cooperative ClassificationG01M9/04
European ClassificationG01M9/04