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Stand
der Technik
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DE 20 2004 019 820.7 bezieht
sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für einen Dieselmotor. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
weist mehrere Abzweigrohre auf, die der Kraftstoffabfuhr aus einem Kraftstoffhochdruckspeicher
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung dienen. In jedem dieser Abzweigrohre
ist eine Drossel angebracht, die durch ein Trägerelement verkörpert ist,
welches seinerseits durch Fixierelemente, die mit dem Anstauchen
eines Anschlusskopfes an dem Abzweigrohr herausgebildet werden und
die eine lichte Weite des Abzweigrohres beidseits des Trägerelementes
einengen, im Bereich des Anschlusskopfes fixiert ist. Das Drosselelement
ist in dem Trägerelement
als eine Durchgangsbohrung mit einer ersten Teilbohrung und einer
zweiten Teilbohrung ausgeführt,
wobei das Trägerelement
eine im Wesentlichen zylindrische Mantelfläche aufweist.
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DE 100 60 785 A1 bezieht
sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher.
An dem Kraftstoffhochdruckspeicher sind Abzweigrohre anschraubbar,
die jeweils eine Drossel zum Abbau von Druckpulsationen in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
enthalten. Die Drosseln sind jeweils als ein Rohrstück ausgebildet,
das an einem Ende des Abzweigrohres, an dem ein Anschlusskopf angebracht
ist, oder im Inneren des Abzweigrohres nahe diesem Ende angeordnet
ist. Drosselelemente in Hochdruckspeichern (Common Rail) dienen
der Druckwellendämpfung
innerhalb des Hochdruckspeicherkörpers.
Dazu werden zum Beispiel zylindrische Drosselstücke in Anschlussbohrungen des
Hochdruckspeichers (Common Rail), die zu den einzelnen Kraftstoffinjektoren
oder auch zu der den Hochdruckspeicher beaufschlagenden Hochdruckpumpe
führen,
eingepresst. Die in die Anschlussbohrungen eingepressten Drosselelemente dienen
einer Verbesserung der Dämpfung
von Druckschwingungen innerhalb des Kraftstoffeinspritzsystems und
ermöglichen
dadurch eine Steigerung der Druckfestigkeit der einzelnen Komponenten.
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Bei
bisher verwendeten als Einpressdrossel dienenden zylindrisch ausgebildeten
Trägerelementen
ragt eine der Stirnseiten der Trägerelemente
in den Innenraum des Kraftstoffhochdruckspeichers, welcher bevorzugt
rohrförmig
ist. Aufgrund der herrschenden Druckpulsationen treten im Innenraum
des Hochdruckspeichers (Common Rail) Drücke auf, die oberhalb des Systemdrucks
liegen. Der Systemdruck wird durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe
aufgebracht, welche den Innenraum des Kraftstoffhochdruckspeichers
kontinuierlich mit einem Druck, dem Systemdruck p1,
beaufschlagt. Treten im Innenraum des Kraftstoffhochdruckspeichers
Druckpulsationen auf, die hinsichtlich ihres absoluten Betrages
den Systemdruck p1 übersteigen oder diesen erheblich unterschreiten,
so wirkt auf die in den Innenraum des Kraftstoffhochdruckspeicherkörpers hineinragende Stirnseite
des Trägerelements
eine Kraft, welche ein Wandern des zylindrisch ausgebildeten Trägerelements
aus seinem Sitz im Hochdruckspeicherkörper bewirkt. Je nach Häufigkeit
und Größe der Druckpulsationen
wandert das in die Wand des Hochdruckspeicherkörpers eingepresste Trägerelement
aus seinem Sitz heraus. Dies manifestiert sich durch am Sitz des
Trägerelements
auftretende Leckagen, was zur Funktionsbeeinträchtigung des Hochdruckspeichereinspritzsystems
für Kraftstoff
führt.
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Offenbarung
der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der Lösungen des
Standes der Technik zu beseitigen und eine Einpressdrossel bereitzustellen,
deren dauerhafter Sitz im Hochdruckspeicherkörper einen leckagefreien, zuverlässigen Betrieb des
Hochdruckspeicherkörpers
gewährleistet.
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Der
erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Lösung
folgend, wird eine Einpressdrossel als Drosselrohr ausgebildet und
in die Wand des rohrförmig
ausgebildeten Hochdruckspeicherkörpers
(Common Rail) eingepresst. Die als Drosselrohr ausgebildete Einpressdrossel
kann an ihrem anschlussseitigen Ende einen Presssitz aufweisen,
d.h. an dem Ende, an welchem die Kraftstoffhochdruckleitung zum Kraftstoffinjektor
angeschlossen wird, als auch mit einem weiteren zweiten Presssitz
auf ihrer an ihrem der Anschlussseite gegenüberliegenden Ende versehen
sein. Dazu ist in der Wand des im Allgemeinen rohrförmig ausgebildeten
Hochdruckspeicherkörpers ein
Sackloch vorgesehen, in welches ein Ende der als Drosselrohr ausgebildeten
Einpressdrossel hineinragt. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene als Drosselrohr
ausgebildete Einpressdrossel kann demnach an zwei Sitzen mit dem
Hochdruckspeicherkörper
verbunden werden. Hinsichtlich der Ausgestaltung zwischen dem Anschluss
und dem Sackloch können
mehrere Kombinationen ausgeführt
werden. So kann z. B. die Paarung Anschluss/Sackloch als Presssitz
mit einer Führung
mit geringem Spiel oder als eine Führung mit geringem Spiel und
Presssitz sowie der Anschluss als auch das Sackloch jeweils mit
einem Presssitz ausgeführt
werden.
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Die
als Drosselrohr ausgebildete Einpressdrossel weist einen Durchgangskanal
auf, der über mindestens
eine als Drossel dienende Radialbohrung mit dem Innenraum des Hochdruckspeicherkörpers in
Verbindung steht. Dadurch werden Längskräfte auf die als Drosselrohr
ausgebildete Einpressdrossel vermieden, da die mindestens eine,
als Drossel dienende Radialbohrung in der Wand des Drosselrohres
radial wirkt und somit keine Kräfte
in Längsrichtung
auf die als Drosselrohr ausgebildete Einpressdrossel erzeugt. Aufgrund
der Tatsache, dass die als Drosselrohr ausgebildete Einpressdrossel
an beiden Enden eine nahezu identische wirksame hydraulische Fläche aufweist,
werden Axialkräfte,
die die als Drosselrohr ausgebildete Einpressdrossel in Wanderrichtung
aus dem Hochdruckspeicherkörper hinaus
treiben, vermieden. Die anschlussseitige ringförmige Stirnfläche der
als Drosselrohr ausgebildeten Einpressdrossel steht ebenso unter
Systemdruck, wie die am anderen Ende der Einpressdrossel liegende,
ebenfalls ringförmig
ausgebildete Stirnseite der als Drosselrohr ausgebildeten Einpressdrossel.
Aufgrund des Durchgangskanals herrscht der Systemdruck p1 sowohl am anschlussseitigen Ende wie auch an
dem Ende der als Drosselrohr ausgebildeten Einpressdrossel, welches
in der Sacklochbohrung in der Innenwand des Hochdruckspeicherkörpers aufgenommen
ist. Druckspitzen p2, die sich aufgrund
von Druckpulsationen im Innenraum des Hochdruckspeicherkörpers einstellen
oder auch von der Injektorseite herrühren, werden im Wesentlichen
in radialer Richtung auf das als Drosselrohr ausgebildete Einpressdrosselelement übertragen
und erzeugen keine in Axialrichtung wirkenden Kräfte.
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Zeichnung
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Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
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Es
zeigt:
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1 eine
Einpressdrossel, die als zylindrisches Trägerelement ausgebildet ist,
deren Stirnseite in den Innenraum eines Kraftstoffspeicherkörpers hineinragt
und
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2 eine
erfindungsgemäß als Drosselrohr ausgebildete
Einpressdrossel, die an beiden Enden im Kraftstoffhochdruckspeicherkörper aufgenommen ist,
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3-3.4 Ausführungsvarianten
der als Drosselrohr ausgebildeten Einpressdrossel,
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4-4.2 in
Tangentiallage verlaufende Drosselöffnungen im Drosselrohr und
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5-5.2 in Parallellage verlaufende Drosselöffnungen.
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Ausführungsvarianten
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Der
Darstellung gemäß 1 ist
ein Hochdruckspeicherkörper 10 (Common
Rail) eines Hochdruckspeichereinspritzsystems zu entnehmen. Der Hochdruckspeicherkörper 10 wird
im Allgemeinen rohrförmig
ausgebildet und über
eine in 1 nicht dargestellte Hochdruckpumpe
mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt. Die Hochdruckpumpe
prägt dem
Hochdruckspeicherraum ein Systemdruckniveau p1 auf.
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Entsprechend
der Anzahl von mit unter hohem Kraftstoffdruck zu versorgenden Kraftstoffinjektoren
eines Kraftstoffeinspritzsystems sind in einer Mantelfläche 12 des
Hochdruckspeicherkörpers mehrere
Bohrungen ausgebildet. In diese Bohrungen sind zylindrisch ausgebildete
Einpressdrosseln 18 eingelassen, die mit einer Stirnfläche 24 in
einen Hohlraum 14 des rohrförmig ausgebildeten Hochdruckspeicherkörpers 10 hineinragen.
An Flanschen 16 – in 1 lediglich
angedeutet – werden
Hochdruckzuleitungen zu den einzelnen Kraftstoffinjektoren, die
mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff zu versorgen sind, angeschlossen.
Aus der Darstellung gemäß 1 geht
hervor, dass die dort dargestellten Einpressdrosseln 18 einen
ersten Drosselkanal 20 in einem ersten Drosselkanaldurchmesser
sowie einen zweiten Drosselkanal 22 in einem zweiten Drosselkanaldurchmesser
aufweisen. Eine hydraulisch wirksame Fläche der in den Hohlraum 14 des Hochdruckspeicherkörpers 10 hineinragenden
Stirnseite 24 der Einpressdrossel 18 ist durch
A gekennzeichnet. Aufgrund im Hohlraum 14 auftretenden Druckpulsationen
p2, deren Druckniveau höher liegt als der Systemdruck
p1, tritt eine Axialkraftbeaufschlagung
der zylindrisch ausgebildeten Einpressdrossel in Wanderrichtung 26 auf.
Dadurch kann es zu Beeinträchtigungen
der Funktionssicherheit des Hochdruckspeicherkörpers 10 kommen.
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In 2 ist
eine erfindungsgemäß als Drosselrohr
ausgebildete Einpressdrossel dargestellt.
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Eine
als Drosselrohr 30 ausgebildete Einpressdrossel ist in
einer Bohrung in der Wand des Hochdruckspeicherkörpers 10 als auch
in einem Sackloch 40 aufgenommen. Das Drosselrohr 30 weist
einen Durchgangskanal 48 auf und ist symmetrisch zu einer
Symmetrieachse 32 ausgebildet. Das Drosselrohr 30 kann
in die Anschlussbohrung in der Wand des Hoch druckspeicherkörpers 10 sowie
in das Sackloch 40 im Hochdruckspeicherkörper 10 z. B.
eingeschrumpft werden, so dass sich an einer ersten Sitzfläche 36 im
Bereich der Anschlussbohrung ein Presssitz einstellt. Des Weiteren
ist es ebenfalls möglich,
das Drosselrohr 30 auch in einer zweiten Sitzfläche 38 im
Sackloch 40 durch einen weiteren Presssitz dort zu fixieren.
Wie der Darstellung gemäß 2 entnehmbar
ist, ist das Drosselrohr 30 an seiner in der Anschlussbohrung
liegenden Stirnseite mit Systemdruck p1 beaufschlagt.
Ferner ist das an der ersten Sitzfläche 36 und an der
zweiten Sitzfläche 38 im
Hochdruckspeicherkörper 10 aufgenommene Drosselrohr 30 aufgrund
des Durchgangskanals 48 auch an seiner Unterseite, d.h.
im Bereich des Sackloches an einer dort ausgebildeten zweiten Stirnseite in
Ringform mit Systemdruck p1 beaufschlagt.
Aufgrund der dargestellten Positionierung des Drosselrohres 30 innerhalb
des Hochdruckspeicherkörpers 10 wirken
keine Längskräfte auf
das Drosselrohr 30, insbesondere keine Längskräfte wie
in 1 durch die Wanderrichtung 26 angedeutet,
die das Drosselrohr 30 aus seinen Sitzflächen 36, 38 in
Richtung auf die Anschlussbohrung hinaustreiben könnten.
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Das
Drosselrohr 30 umfasst in seiner Rohrwand 44 mindestens
eine Radialbohrung 34. Die mindestens eine Radialbohrung 34 dient
zur Drosselung von Druckpulsationen p2,
die sich im Hohlraum 14 des Hochdruckspeicherkörpers 10,
der im Allgemeinen rohrförmig
ausgebildet ist, einstellen können. Aufgrund
des Umstands, dass die mindestens eine Radialbohrung 34 in
Bezug auf das Drosselrohr 30 in radialer Richtung verläuft, werden
bei der Dämpfung von
Druckpulsationen p2 im Hohlraum 14 keine
Axialkräfte
auf das Drosselrohr 30 übertragen.
Die Drosselwirkung, die sich durch die mindestens eine Radialbohrung 34 mit
der als Drosselrohr 30 ausgestalteten Einpressdrossel realisieren
lassen, sind abhängig
vom gewählten
Drosseldurchmesser der mindestens einen Radialbohrung 34 sowie
von deren Anzahl am Umfang des Drosselrohres 30. In Bezug
auf das in 2 dargestellte Drosselrohr 30 ist
die mindestens eine Radialbohrung 34 etwa in der Mitte
der Axiallänge
des Drosselrohrs 30 angebracht. Das Sackloch 40 ist
in einer Innenmantelfläche 42,
die den Hohlraum 14 des Hochdruckspeicherkörpers 10 begrenzt,
eingelassen und kann in einem Arbeitsgang mit der Anschlussbohrung,
in die das Drosselrohr 30 eingeschoben wird, hergestellt
werden. Am Flansch 16 wird ein in 2 nicht
dargestellter Anschlusskopf einer Hochdruckzuleitung zu einem Kraftstoffinjektor befestigt.
Am Flansch 16 kann hingegen auch die Versorgungsleitung
der Kraftstoffhochdruckquelle münden,
welche den Systemdruck p1 zur Verfügung stellt.
Die am Flansch 16 angeschlossenen Komponenten erzeugen
Druckschwingungen (p1), z. B. im Falle des
Injektors hervorgerufen durch das Öffnen oder Schließen der
Düsennadel.
Diese Druckschwingungen beeinflussen sowohl die Dauerhaltbarkeit
als auch die Funktionalität
des Einspritzsystems. Beim Schließen der Düsennadel entsteht, hervorgerufen durch
die kinetische Energie des zwischen Hochdruckspeicherkörper 10 und
der Einspritzöffnung
fließenden
Kraftstoffes, an der Düse
des Kraftstoffinjek tors eine Druckspitze. Diese Druckspitze wird
an derselben reflektiert und pflanzt sich dann in Richtung des Hochdruckspeicherkörpers 10 fort.
Durch die Einpressdrosseln 18 werden diese Druckspitzen
gedämpft,
so dass sie nicht mit voller Intensität in den Hohlraum 14 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 (Common
Rail) gelangen. Die mindestens eine im Drosselrohr 30 ausgebildete
Radialbohrung 34 wird in der Rohrwand 44 des Drosselrohrs 30 ausgebildet, dessen
Rohrwandstärke
durch Bezugszeichen 46 gekennzeichnet ist. Bevorzugt werden
in Drosselrohr 30 mehrere Radialbohrungen 34 zur
radialen Bedämpfung
von Druckpulsationen vorgesehen, die in Bezug auf das Drosselrohr 30 einander
gegenüberliegend
angeordnet sind. In der Darstellung gemäß 2 des Drosselrohrs 30 sind
drei Radialbohrungen 34 zu erkennen. Das in 2 nicht
dargestellte Vollrohr des Drosselrohres 30 kann z. B. vier
um 90° zueinander
versetzt angeordnete Drosselbohrungen 34 aufweisen. Auch
eine größere oder
eine geringere Anzahl von Radialbohrungen 34 in der Rohrwand 44 des
Drosselrohres 30 ist je nach den Einsatzerfordernissen
und der Höhe
der auftretenden Druckschwingungsamplituden, denkbar.
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Im
Unterschied zur in 1 dargestellten Ausführungsvariante
mit einer Einpressdrossel 18, deren Stirnseite 24 in
den Hohlraum 14 des Hochdruckspeicherkörpers 10 hineinragt,
ist die als Drosselrohr 30 ausgebildete Einpressdrossel
an mindestens einer der Sitzflächen 36, 38 mit
einem Presssitz im Hochdruckspeicherkörper 10 aufgenommen.
Ferner ist das Drosselrohr 30 druckausgeglichen, d.h. weist
an beiden Seiten nahezu identische hydraulisch wirksame Flächen B1, B2 sowie ein identisches Druckniveau,
d.h. Systemdruckniveau p1 auf, da der Systemdruck
p1 aufgrund des Durchgangskanals 48 auch im Sackloch 40 an
der Innenmantelfläche 42 des
Hochdruckspeicherkörpers 10 (Common
Rail) ansteht.
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Den
Darstellungen gemäß der 3 bis 3.4 sind Ausführungsvarianten
der als Drosselrohr ausgebildeten Einpressdrossel zu entnehmen.
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Im
Einzelnen ist in 3 ein Drosselrohr 30 dargestellt,
welches symmetrisch zur Symmetriachse 32 aufgebaut ist
und den Durchgangskanal 48 umfasst. In der Wand des Drosselrohres 30 sind
in einer ersten Ebene 50, einer zweiten Ebene 52 und
einer dritten Ebene 54 jeweils einander gegenüberliegende
Drosselöffnungen 34 ausgeführt. Anstelle
der in 3 dargestellten drei Ebenen 50, 52 und 54 kann auch
eine größere oder
geringere Anzahl von Ebenen, in welchen die einzelnen Drosselöffnungen 34 einander
gegenüberliegend
zueinander verlaufen, ausgeführt
sein. Die einzelnen Ebenen können – wie in 3 dargestellt – in einem
identischen Abstand zueinander, bezogen auf die axiale Länge des
Drosselrohres 30, ausgeführt sein oder gleichmäßig voneinander
beabstandet ausgeführt
werden. Auch ein Versatz der Drosselöffnungen 34 relativ
zueinander in der Wand des Drosselrohres 30 ist möglich.
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Der
Darstellung gemäß 3.1 ist entnehmbar, dass in der Wand des Drosselrohres 30 mindestens
zwei Drosselöffnungen 34 angeordnet
sind, die einen Abstand 56 in axialer Richtung, bezogen
auf das Drosselrohr 30, zueinander aufweisen. Der Abstand 56 kann
je nach Einbauerfordernissen gewählt werden.
Im in 3.1 dargestellten Ausführungsbeispiel
liegen die Drosselöffnungen 34 auf
einer Seite der Symmetrieachse 32 des Drosselrohres 30.
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Der
Darstellung gemäß 3.2 ist eine Ausführungsvariante des Drosselrohres 30 zu
entnehmen, bei dem in der Wand des Drosselrohres 30 eine Drosselöffnung 34 in
einer Neigung 58 in Bezug auf die Symmetrieachse 32 verläuft.
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In 3.3 sind in der Mantelfläche des Drosselrohres 30 zwei
Drosselöffnungen 34 dargestellt, die
jeweils mit der Neigung 58 im Drosselrohr 30 verlaufen,
angedeutet durch Bezugszeichen 60.
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3.4 zeigt ein Drosselrohr 30, in dessen Mantelfläche in zueinander
fluchtender Ausrichtung 62 zwei Drosselöffnungen 34 angeordnet
sind, deren Mündungsstellen
in den Durchgangskanal 48 einander gegenüberliegend
positioniert sind.
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Der
Darstellung gemäß 4 sind in Tangentiallage verlaufende Drosselöffnungen
im Drosselrohr zu entnehmen.
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4 zeigt in Tangentiallage 64 angeordnete
Drosselöffnungen 34 in
der Mantelfläche
des Drosselrohres 30. Die Drosselöffnungen 34 gemäß der Darstellung
in 4 sind um einen Winkel von etwa 90° zueinander
versetzt tangential in die Mantelfläche des Drosselrohres 30 eingebracht.
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In
der in 4.1 dargestellten Ausführungsvariante
verläuft
lediglich eine Drosselöffnung 34 in Tangentiallage 64 durch
die Mantelfläche
des Drosselrohres 30, das symmetrisch zu seiner Symmetrieachse 32 aufgebaut
ist.
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Der
Darstellung gemäß 4.2 ist ein Paar von Drosselöffnungen 34 zu entnehmen,
die in der in 4.2 dargestellten Schnittebene
tangential in die Mantelfläche
des Drosselrohres 30 eingebracht sind.
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Der
Darstellung gemäß 5 bis 5.2 sind in Parallellage 66 in den Mantel
des Drosselrohres 30 eingebrachte Drosselöffnungen 34 zu
entnehmen.
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In
der Darstellung gemäß 5 verlaufen zwei
Drosselöffnungen 34 parallel
zueinander in den Mantel des Drosselrohres 30.
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In
der Darstellung gemäß 5.1 ist eine Ausführungsvariante dargestellt,
bei der insgesamt vier Drosselöffnungen 34 in
den Mantel des Drosselrohres 30 eingebracht sind, die paarweise
einander gegenüberliegen.
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In
der Darstellung gemäß 5.2 ist eine Ausführungsvariante des Drosselrohres 30 dargestellt,
gemäß der zwei
Drosselöffnungen 34 einander gegenüberliegend
durch den Mantel des Drosselrohres 30 verlaufen.