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Die
Erfindung betrifft einen Ventilblock gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Bekannt
sind Ventilblöcke,
welche wenigstens einen ersten und einen zweiten Anschluss aufweisen,
welche innerhalb des Ventilblocks miteinander verbunden sind. Dadurch
wird es möglich,
Strömungswege
in einer Kühlmittelanlage
zeitweilig zu ändern,
die Kühlmittelanlage
zu befüllen
oder zu entleeren.
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Die
bekannten Ventilblöcke
sind dabei entweder aus dem Vollen gefräst oder als Halbzeug ausgebildet.
Daher ist die Herstellung der Ventilblöcke kostenintensiv und ermöglicht kaum
eine flexible Gestaltung der Ventilblöcke.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Ventilblock bereitzustellen,
welcher kostengünstig
herzustellen ist, wobei jedoch eine flexible Gestaltung des Ventilblocks
möglich
ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird gelöst
durch einen Ventilblock mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1
und ein Verfahren zur Herstellung des Ventilblocks mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 15.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird der
Ventilblock aus einem kältemittelbeständigen,
druckfesten Kunststoff gefertigt. Kunststoff ist besonders einfach
und vielseitig zu verarbeiten, so dass die Herstellungskosten für die Herstellung
des Ventilblocks deutlich gesenkt werden. Eine aufwendige Metallbearbeitung
mit vielen Nachbearbeitungsschritten entfällt dabei.
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Um
den Anforderungen eines Ventilblocks gerecht zu werden, ist der
Ventilblock vorzugsweise aus einem Kunststoff gefertigt, welcher
bis etwa 150 bar druckfest ist.
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Um
die gewünschte
Druckfestigkeit zu erreichen, ist der Kunststoff vorzugsweise ein
durch Zusatzstoffe verstärkter
Kunststoff. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen faserverstärkten, vorzugsweise
einen glasfaserverstärkten
Kunststoff.
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Die
Verwendung von Kunststoff als Material für den Ventilblock hat den besonderen
Vorteil, dass der Ventilblock im Spritzgussverfahren herstellbar
ist. Die Fertigung des Ventilblocks aus Kunststoff im Spritzgussverfahren
hat den Vorteil, dass Kunststoff besonders einfach zu verarbeiten
und vielfältig
und flexibel formbar ist. Daher ist es möglich, auf einfache Art und
Weise die Gestaltung des Ventilblocks zu variieren, um insbesondere
zusätzliche
Funktionen in den Ventilblock zu integrieren.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist der Ventilblock Strukturelemente zur Erhöhung der
Stabilität
auf. Diese Strukturelemente können
beispielsweise als Bögen und/oder
Rippen am Gehäuse,
insbesondere auf der Außenseite
des Gehäuses
des Ventilblocks ausgebildet sein, welche vorzugsweise ihrerseits
weitere Strukturelemente wie Öffnungen,
beispielsweise kreisförmige Öffnungen,
aufweisen. Durch derartige Strukturelemente kann einerseits das
Gewicht des Ventilblocks drastisch gesenkt und Material eingespart
werden. Weiterhin erhöht
sich die Stabilität
des Ventilblocks, was insbesondere bei hohem Druck von Vorteil ist.
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Vorzugsweise
weist der Ventilblock einen dritten und/oder einen vierten Anschluss
auf, um die Möglichkeiten
der Änderung
der Strömungswege
zu erhöhen
und insbesondere gleichzeitig eine Befüllung und/oder Entleerung bei Änderung
der Strömungswege
vornehmen zu können.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind die Anschlüsse
an den Ventilblock angeformt, insbesondere angespritzt. Dadurch
entfällt
die separate Herstellung der Anschlüsse, die somit verliersicher
an dem Ventilblock angeordnet sind. Zudem werden die Herstellungskosten weiter
gesenkt.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an dem Ventilblock
wenigstens eine Aufnahme für
ein Ventil ausgebildet, mit welchem einer der Anschlüsse öffenbar
und verschließbar
ist. Dadurch, dass derartige Aufnahmen direkt in den Kunststoff
des Ventilblocks eingeformt werden können, entfallen aufwendige
Nachbearbeitungen des Ventilblocks.
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Vorzugsweise
sind an dem Ventilblock Rastvorsprünge angeordnet, welche mit
entsprechenden Rastvorsprüngen
eines Ventils derart zusammenwirken, dass das Ventil in seiner Höhe verstellbar
ausgebildet ist. Auch derartige Rastvorsprünge können direkt bei der Fertigung
des Ventilbocks ausgebildet werden, ohne dass kostenintensive Nachbearbeitungen
und zusätzliche
Bearbeitungsschritte vonnöten sind.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist in dem Ventilblock eine Öffnung zur Anordnung eines
Schau glases ausgebildet. Ein derartiges Schauglas ermöglicht es
zu beobachten, ob Luftblasen in dem Kältemittel vorhanden sind oder
mit welcher Geschwindigkeit das Kältemittel durch den Ventilblock
strömt.
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Vorzugsweise
kommt der erfindungsgemäße Ventilblock
in einer Kontrollarmatur zum Messen, Kontrollieren und Auswerten
physikalischer Parameter von im Kreislauf geführten Kältemitteln zum Einsatz.
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Dabei
weist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
die Kontrollarmatur ein Schauglas auf, welches vorzugsweise beleuchtbar ist,
um die Beobachtung des durch den Ventilblock strömenden Kältemittels für den Benutzer
vereinfacht.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Ventilblocks beruht darauf,
den Ventilblock im Spritzgussverfahren herzustellen. Dadurch wird
ein Verfahren verwendet, welches besonders kostengünstig ist
und welches es ermöglicht,
den Ventilblock deutlich flexibler zu gestalten als wenn der Ventilblock
aus dem Vollen gefräst
würde.
Insbesondere wird der Ventilblock durch die Verwendung von Kunststoff
leichter, was insbesondere für
die tragbaren Geräte,
die einen Ventilblock beinhalten, von Vorteil ist. Zudem ermöglicht es das
Spritzgussverfahren, den Ventilblock ohne zusätzliche Bearbeitungsschritte
mit sehr viel mehr Strukturen auszubilden als es in einem Fräsverfahren
möglich
wäre, wobei
die Strukturen unterschiedliche Funktionen des Ventilblocks erfüllen können. Eine
aufwendige Nachbearbeitung der entsprechenden Strukturen entfällt.
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Die
Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren ausführlich erläutert. Es
zeigt
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1a eine
perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Ventilblocks gemäß der Erfindung,
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1b eine
weitere perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels
des Ventilblocks gemäß 1a,
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2a eine
perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Ventilblocks gemäß der Erfindung,
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2a eine
weitere perspektivische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels
des Ventilblocks gemäß 2a,
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3a eine
perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Ventilsblocks gemäß der Erfindung,
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3b eine
weitere perspektivische Darstellung des dritten Ausführungsbeispiels
des Ventilblocks gemäß 3a und
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4 eine
schematische Darstellung eines Schaltplans eines vierten Ausführungsbeispiels
eines Ventilblocks.
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1a und 1b zeigen
zwei verschiedene perspektivische Ansichten eines ersten Ausführungsbeispiels
eines Ventilblocks 100. Der Ventilblock 100 weist
einen ersten Anschluss 111, einen zweiten Anschluss 112 und
einen dritten Anschluss 113 auf, welche innerhalb des Ventilblocks
miteinander verbunden sind, so dass bei Anschluss des Ventilblocks 100 an
eine nicht dargestellte Kältemittelanlage über die
Anschlüsse
eine zeitweilige Änderung von
Strömungswegen
der Kältemittelanlage
möglich ist.
Gegebenenfalls kann über
einen der Anschlüsse 111, 112, 113 Kältemittel
aus der Kältemittelanlage entfernt
oder aus angeschlossenen Kältemittelflaschen
neu zugeführt
werden.
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Der
Ventilblock 100 ist im Spritzgussverfahren hergestellt.
Dabei wird ein Kunststoff, insbesondere ein durch Zusatzstoffe verstärkter Kunststoff
in eine entsprechende Form gespritzt. Vorzugsweise wird der Kunststoff
mit Fasern, insbesondere mit Glasfasern verstärkt. Ein besonders geeigneter Kunststoff
ist der Kunststoff PA 66 30% GF, wobei GF die Abkürzung für Glasfaser
ist. Dieser Kunststoff erfüllt
die Anforderungen an das Material eines Ventilblocks für Kältemittelanlagen,
welcher kältemittelbeständig und
druckfest, insbesondere druckfest bis zu einem Druck von mindestens
150 bar sein muss.
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Um
den Durchfluss durch den Ventilblock 100 regeln zu können, insbesondere
bei einer Befüllung
der Kältemittelanlage,
weist der Ventilblock 100 in der Regel für jeden
Anschluss 111, 112, 113 eine Aufnahme 135 für ein Ventil
auf, über
welche die Anschlüsse 111, 112, 113 geöffnet und
geschlossen werden können.
Weiterhin weist der Ventilblock 100 eine Aufnahme 136 für ein Vakuumschutzventil
auf. Eine weitere Aufnahme 137 ist für ein Schauglas vorgesehen,
durch welches die Strömung
des Kältemittels
in den Ventilblock 100 beobachtet werden kann.
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Weiterhin
sind in dem Ventilblock 100 wenigstens eine, vorliegend
zwei Aufnahmen 131 für Drucksensoren
vorgesehen, um den Druck des Kältemittels
erfassen zu können.
Eine weitere Aufnahme 132 ist für einen Vakuumsensor vorgesehen. Schließlich ist
eine weitere Aufnahme 137 in dem Ventilblock angeordnet, durch
welche eine Beleuchtung für
das Schauglas in den Ventilblock 100 zugeführt werden
kann.
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Sämtliche
Aufnahmen 131, 132, 133, 135, 136, 137 werden
beim Herstellungsprozess des Ventilblocks 100 direkt ausgebildet,
so dass keine Nachbearbeitung vonnöten ist.
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Die
Aufnahmen 131, 132, 133, 135, 136, 137 stellen
zwar Öffnungen
dar, welche von der Außenseite
des Ventilblocks 100 in den Innenraum des Ventilblocks 100 verlaufen.
Während
der Benutzung des Ventilblocks 100 sind diese Aufnahmen
jedoch durch unterschiedliche Komponenten wie beispielsweise Messsonden
oder Ventile verschlossen und druckfest abgedichtet. Lediglich über die
Anschlüsse 111, 112, 113 kann
die Kältemittelanlage,
eine Kältemittelflasche
oder eine Abpumpeinrichtung mit dem Innenraum des Ventilblocks 100 verbunden
werden. Da an der Kältemittelanlage
hohe Drücke
von bis zu 150 bar anliegen können,
muss der Ventilblock 100 entsprechend druckfest ausgebildet
sein. Dazu wird einerseits wie bereits ausgeführt ein entsprechender Werkstoff
für den
Ventilblock 100 verwendet. Allerdings besteht dadurch,
dass der Ventilblock 100 im Spritzgussverfahren gefertigt
wird, zusätzlich
die Möglichkeit,
die Oberfläche
des Ventilblocks 100 mit stabilisierenden Strukturelementen
zu versehen. Diese sind vorliegend als Rippen 125 ausgebildet,
welche im wesentlichen senkrecht auf der Oberfläche des Ventilblocks 100 stehen
und längs,
quer oder diagonal verlaufen können.
Vorzugsweise laufen mehrere Rippen 125 parallel zueinander
und werden durch quer dazu verlaufende Rippen 125 miteinander verbunden,
wodurch die Stabilität
weiter erhöht
wird. Als stabilisierende Strukturelemente können auch sonstige Vorsprünge in Form
von Bögen
oder Hohlzylindern verwendet werden. Zweck der Strukturelemente
ist es, einerseits das Material, welches zur Herstellung des Ventilblocks 100 vonnöten ist,
zu verringern, andererseits dem Ventilblock 100 jedoch
die nötige
Druckfestigkeit und Stabilität
zu verleihen. Je nach Art der Strukturelemente, insbesondere der Rippen 125,
kann es auch von Vorteil sein, innerhalb der von der Oberfläche des
Ventilblocks 100 hervorstehenden Strukturelemente weitere
stabilisierende Strukturen, beispielsweise in Form von Durchbrüchen, insbesondere
in Form von kreisförmigen
Löchern,
vorzusehen, um die Stabilität
der Strukturelemente weiter zu erhöhen. Vorzugsweise sollten die Strukturelemente
eine derartige Höhe
aufweisen, dass alle außen
liegenden Kanten eine Fläche
um den Ventilblock aufspannen, auf welcher beispielsweise ein Außengehäuse um den
Ventilblock zumindest teilweise zu liegen kommen kann, so dass die Strukturelemente
formunterstützend
wirken.
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In
den 2a und 2b ist
ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Ventilblocks 100' in
zwei verschiedenen perspektivischen Ansichten dargestellt, wobei
gleiche Komponenten mit gleichen Bezugsziffern wie in den 1a und 1b bezeichnet sind.
Der Ventilblock 100' unterscheidet
sich von dem Ventilblock 100 gemäß 1 im
wesentlichen dadurch, dass der Ventilblock 100' einen vierten
Anschluss 114 aufweist, welcher zusätzliche Möglichkeiten der Änderung
der Strömungswege
der Kältemittelanlage
oder ein gleichzeitiges Befüllen und/oder
Entleeren bei Änderung
der Strömungswege
der Kältemittelanlage
ermöglicht.
Notwendig für einen
Ventilblock gemäß der Erfindung
sind lediglich zwei Anschlüsse 111, 112,
der dritte Anschluss 113 und der vierte Anschluss 113 bringen
bereits zusätzliche
vorteilhafte Möglichkeiten
mit sich.
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Die 3a und 3b zeigen
zwei unterschiedliche perspektivische Ansichten eines dritten Ausführungsbeispiels
eines Ventilblocks 300. Der Ventilblock 300 weist
einen ersten An schluss 311, einen zweiten Anschluss 312 und
einen dritten Anschluss 313 auf, welche innerhalb des Ventilblocks 300 miteinander
in Verbindung stehen. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel des Ventilblocks 300 sind weiterhin
verschiedene Komponenten einer Kontrollarmatur dargestellt, in welcher
der erfindungsgemäße Ventilblock 300,
aber auch die Ventilblöcke 100, 100' gemäß dem ersten
oder zweiten Ausführungsbeispiel
verwendet werden können.
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In
dem Ventilblock sind Aufnahmen 335 angeordnet, in welchen
Ventile 350 zum Öffnen
und Schließen
der Anschlüsse 311, 312, 313 gegenüber der
Kältemittelanlage
oder entsprechenden Kältemittelflaschen
oder einer Abpumpeinrichtung angeordnet sind. In einer weiteren
Aufnahme 336 kann ein Vakuumschutzventil angeordnet werden,
welches jedoch in der vorliegenden Ausführungsform nicht installiert
ist.
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In
einer weiteren Aufnahme 337 ist ein Schauglas angeordnet,
durch welches der Kältemittelfluss
durch den Ventilblock 300 beobachtet werden kann. Vorzugsweise
ist das Schauglas mit einer Schauglasbeleuchtung 344 ausgestattet,
welche durch eine Aufnahme in den Ventilblock 300 geführt ist.
Schließlich
weist der Ventilblock 300 Aufnahmen auf, durch welche Drucksensoren 342 in
den Innenraum des Ventilbocks 300 geführt werden.
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Die
Drucksensoren 342 und die Schauglasbeleuchtung 344 sind
auf einer Platine 360 angeordnet, welche auf der Außenseite
des Ventilblocks 300 angeordnet ist. Über die Platine 360 können sämtliche
an dem Ventilblock 300 angeordneten Sensoren, insbesondere
die Drucksensoren 342 ausgelesen werden. Weiterhin ermöglicht die
Platine 360 die Ansteuerung der Sensoren und die Aufzeichnung
und Erfassung von Messdaten.
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Der
Ventilblock 300 weist Rastvorsprünge 370 auf, über welche
die Ventile 350 in ihrer Höhe relativ zu dem Ventilblock 300 verstellt
werden können. Die
Ventile 350 können
durch leichten Druck auf die Oberfläche der Stellelemente aus einer
ersten Position, in welcher die Ventile 350 verrastet sind,
aus der Verrastung gelöst
werden und in eine zweite Position bewegt werden, in welcher die
Stellelemente in größerer Höhe über dem
Ventilblock 300 angeordnet sind und zudem verdreht werden
können,
um die Ventile 350 zu öffnen
oder zu schließen.
Durch erneuten Druck auf die Oberfläche der Stellelemente können die
Ventile 350 wieder in der zweiten Position verrastet werden,
in welcher sie weniger über
den Ventilblock hervorragen und in welcher sie vorzugsweise nicht
mehr verdreht werden können.
Ein Ent- und Verriegelungsmechanismus 371 kann in Ausnehmungen 373 der
Rippen 325 angeordnet werden, wobei der Ent- und Verriegelungsmechanismus 371 über einen
Druckknopf 372 betätigbar
ist. Einerseits werden somit die Ventile 350 Platz sparend
auf dem Ventilblock 300 angeordnet, andererseits bietet
ein derartiger Rastmechanismus eine Verstellsicherung, um nicht
versehentlich eines der Ventile 350 während des Betriebs zu öffnen oder
zu schließen.
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Schließlich weist
der Ventilblock 300 Strukturelemente zur Stabilisierung,
insbesondere Rippen 325 auf, welche vergleichbar zu den
Rippen 125 des Ventilblocks 100 des ersten Ausführungsbeispiels gemäß den 1a und 1b oder
zu den Rippen 125 des Ventilblocks 100' des zweiten
Ausführungsbeispiels
gemäß den 2a und 2b sind.
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Ein
Schaltplan 400 eines nicht dargestellten Ventilblocks,
beispielsweise jedoch für
den Ventilblock 100' gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel, welches
in den 2a und 2b dargestellt
ist, ist in 4 schematisch dargestellt. Der Schaltplan zeigt
einen ersten Anschluss 411, einen zweiten Anschluss 412,
einen dritten Anschluss 413 und einen vierten Anschluss 414.
Der erste Anschluss 411 ist über eine erste Verbindungsleitung 421 mit
einer Kammer 425, der zweite Anschluss 412 über eine zweite
Verbindungsleitung 422 mit der Kammer 425, der
dritte Anschluss 413 über
eine dritte Verbindungsleitung 423 mit der Kammer 425 und
der vierte Anschluss 414 über eine vierte Verbindungsleitung 424 mit
der Kammer 425 verbunden, so dass sämtliche Anschlüsse 411, 412, 413, 414 innerhalb
des nicht dargestellten Ventilblocks miteinander in Verbindung stehen.
In die Kammer 425 kann der Benutzer von außerhalb
mit Hilfe eines Schauglases 440 hineinblicken, um den Kältemittelfluss
durch den Ventilblock beobachten zu können.
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Zwischen
dem ersten Anschluss 411 und der Kammer 425 ist
ein erstes Ventil 431, zwischen dem zweiten Anschluss 412 und
der Kammer 425 ein zweites Ventil 432, zwischen
dem dritten Anschluss 413 und der Kammer 425 ein
drittes Ventil 433 und zwischen dem vierten Anschluss 414 und
der Kammer 425 ein viertes Ventil 434 angeordnet,
um die jeweiligen Anschlüsse 411, 412, 413, 414 mit
der Kältemittelanlage,
Kältemittelflaschen
oder einer Abpumpeinrichtung verbinden und die Strömungswege entsprechend ändern zu
können.
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An
der Kammer 425 ist vorzugsweise ein Vakuumschutzventil 435 angeordnet,
welches insbesondere zwischen der Kammer 425 und einem
Vakuumsensor 446 angeordnet ist.
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Zwischen
dem ersten Anschluss 411 und dem ersten Ventil 431 ist
ein erster Drucksensor 442, zwischen dem vierten Anschluss 414 und
dem vierten Ventil 434 ein zweiter Drucksensor 442 angeordnet,
wobei der erste Anschluss 411 und der vierte Anschluss 414 vorzugsweise
an die Kältemittelanlage angeschlos sen
werden, um dort die Strömungswege zu
variieren. Über
den zweiten Anschluss 412 wird die Kältemittelanlage vorzugsweise
mit neuem Kältemittel
aus einer bereitgestellten Kältemittelflasche befüllt, über den
dritten Anschluss 413 kann die Kältemittelanlage vorzugsweise
entleert oder evakuiert werden.
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- 100
- Ventilblock
- 100'
- Ventilblock
- 111
- erster
Anschluss
- 112
- zweiter
Anschluss
- 113
- dritter
Anschluss
- 114
- vierter
Anschluss
- 125
- Rippen
- 131
- Aufnahme
Drucksensor
- 132
- Aufnahme
Vakuumsensor
- 133
- Aufnahme
Schauglasbeleuchtung
- 135
- Aufnahme
Ventil
- 136
- Aufnahme
Vakuumschutzventil
- 137
- Aufnahme
Schauglas
- 300
- Ventilblock
- 311
- erster
Anschluss
- 312
- zweiter
Anschluss
- 313
- dritter
Anschluss
- 325
- Rippen
- 335
- Aufnahme
Ventil
- 336
- Aufnahme
Vakuumschutzventil
- 337
- Aufnahme
Schauglas
- 342
- Drucksensor
- 344
- Schauglasbeleuchtung
- 350
- Ventil
- 360
- Platine
- 370
- Rastvorsprung
- 371
- Ent-
und Verriegelungsmechanismus
- 372
- Druckknopf
- 373
- Ausnehmungen
- 400
- Schaltplan
- 411
- erster
Anschluss
- 412
- zweiter
Anschluss
- 413
- dritter
Anschluss
- 414
- vierter
Anschluss
- 421
- erste
Verbindungsleitung
- 422
- zweite
Verbindungsleitung
- 423
- dritte
Verbindungsleitung
- 424
- vierte
Verbindungsleitung
- 425
- Kammer
- 431
- erstes
Ventil
- 432
- zweites
Ventil
- 433
- drittes
Ventil
- 434
- viertes
Ventil
- 435
- Vakuumschutzventil
- 440
- Schauglas
- 442
- Drucksensor
- 446
- Vakuumsensor