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Die
Erfindung betrifft einen Kanal, insbesondere zur Luftführung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie eine Heiz-, Klima- oder Belüftungsanlage
eines Kraftfahrzeuges nach Anspruch 12 und einen Luftausströmer nach
Anspruch 13, die einen solchen Kanal aufweisen.
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Derartige
Kanäle
dienen z. B. der Luftführung
in Lüftungs-,
Heiz- oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen. Um die Menge und Richtung
des Luftstroms am Austritt eines Lüftungs-, Heiz- oder Klimasystems
regulieren zu können,
werden Düsen
verwendet, die eine Mehrzahl an Klappen aufweisen. Durch eine drehbar
gelagerte Klappe im Inneren des Düsenkanals wird dessen Querschnitt
vergrößert bzw.
verkleinert, um den Volumenstrom der austretenden Luft zu erhöhen bzw.
zu reduzieren. Am Düsenaustritt
befinden sich mehrere Luftleitklappen mit deren Hilfe die Richtung
des Luftstroms eingestellt werden kann.
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Aus
fertigungstechnischen Gründen
ist es günstig,
die Düse
als gesondertes Teil herzustellen und in oder über das offene Ende des Luftleitkanals des
Lüftungs-,
Heiz- oder Klimasystems zu schieben. Der Übergangsbereich zwischen Luftleitkanal
und Düse
muss so gestaltet werden, dass zwischen den beiden Gehäusewandungen
kein Spalt entsteht durch den Luft austreten kann. Diese Luft würde für den Innenraum
des Fahrzeugs nicht mehr zur Verfügung stehen. Eine Möglichkeit
zur Lösung
dieses Problems wäre
der Einsatz einer Presspassung zwischen Düse und Luftleitkanal. Die Herstellung
und Montage des Systems würde
dadurch jedoch erschwert werden. Aus diesem Grund erscheint der Einsatz
von Dichtungen, mit Hilfe derer eventuelle Zwischenräume zwischen
Düse und
Luftleitkanal abgedichtet werden, zweckmäßiger.
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Wegen
der unterschiedlichen Durchmesser entsteht beim Zusammenstecken
von Düse
und Luftleitkanal eine Abstufung. Diese erzeugt bereits bei sehr
geringen Strömungsgeschwindigkeiten
Turbulenzen im Luftstrom wodurch Strömungsverluste entstehen.
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Es
ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kanal, insbesondere
zur Luftführung, bereitzustellen,
der eine verlustarme Strömung
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Kanal mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist ein
Kanal vorgesehen, bestehend aus mindestens zwei zueinander verschiebbaren
Kanalbauteilen und mindestens einem zwischen den zumindest zwei
Kanalbauteilen angeordnetem Dichtmittel zur Minimierung von Strömungsverlusten,
wobei ein Strömungsleitelement
an zumindest einem Kanalbauteil oder an dem Dichtmittel angeordnet
ist, um strömungs mechanische
Turbulenzen zu verringern. Dadurch dass die Kanalbauteile zueinander
verschiebbar sind, ist ein axialer Toleranzausgleich bei der Montage
sehr leicht möglich. Außerdem wird
im Falle eines Unfalls das Verletzungsrisiko beim Aufschlagen des
Kopfes auf die Düse
durch ein Nachgeben der Düse
reduziert. Durch das Dichtmittel zwischen den Kanalbauteilen wird
ein ungewolltes Entweichen von Luft weitgehend verhindert. Mit Hilfe
des Strömungsleitelements wird
ein strömungsgünstigerer Übergang
zwischen Luftleitkanal und Düse
gewährleistet.
Die Strömung der
Luft durch den Kanal kann dadurch auch bei größeren Strömungsgeschwindigkeiten laminar
und somit verlustärmer
sein.
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Vorzugsweise
ist das Strömungsleitelement an
einer inneren und/oder äußeren Gehäusewandung
eines Kanalbauteils oder am Dichtmittel einstückig ausgebildet. Somit entstehen
keine Zwischenräume,
die die Luftströmung
negativ beeinflussen.
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Das
Dichtmittel weist bevorzugt einen im Wesentlichen quadratischen,
rechteckförmigen,
trapezförmigen,
kreisförmigen,
ellipsenförmigen,
drei- oder mehreckigen Querschnitt oder einen aus diesen Grundformen
zusammengesetzten Querschnitt auf.
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Vorzugsweise
besteht das Dichtmittel aus einem expandierbaren Material. Vor der
Expansion ist das Dichtmittel gerade so groß, dass eine einfache Montage
möglich
ist. Nach der Montage, z. B. im Betrieb, expandiert das Dichtmittel
und gewährleistet
so eine optimale Abdichtung.
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Bevorzugt
weist das Strömungsleitelement einen
im Wesentlichen teilkreisförmigen
Querschnitt auf. Dadurch ist ein guter Übergang zwischen Luftleitkanal
und Düse
gegeben.
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Vorzugsweise
ist zwischen dem Strömungsleitelement,
zumindest einer Gehäusewandung und/oder
dem Dichtmittel ein Spalt ausgebildet, um Toleranzen auszugleichen.
Liegt das Strömungsleitelement
im Idealzustand direkt am Kanal an, kann ein Übermaß bei dem Strömungsleitelement
oder eine Ausdehnung desselben, z. B. bei Wärme, ein Verbiegen des Strömungsleitelements
verursachen. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, das Strömungsleitelement
etwas kürzer
zu dimensionieren, um eine Längenabweichung
auszugleichen.
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Vorzugsweise
ist der Spalt mit Hilfe zumindest einer Dichtlippe geschlossen.
Dadurch werden Strömungsverluste
reduziert und ein Pfeifen, das entsteht, wenn die Luft mit höherer Geschwindigkeit durch
den Spalt zwischen Strömungsleitelement
und Kanal strömt,
verhindert.
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Bevorzugt
ist das Dichtmittel als Filmscharnier mit einer Materialverjüngung ausgebildet,
das dichtend an zumindest einer Gehäusewandung anliegt. Dadurch
ist das Dichtmittel sowohl bezüglich
eines axialen als auch eines radialen Toleranzausgleichs sehr flexibel.
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Vorzugsweise
bildet das Dichtmittel zur Selbstverstärkung gesondert und/oder zusammen mit
zumindest einer Gehäusewandung
und/oder mit dem Strömungsleitelement
einen geschlossenen Hohlraum, der auf der der Strömung zugewandten Seite
eine Öffnung
aufweist. Im Betrieb strömt
somit Luft in den Hohlraum und bläst die Dichtung auf. Die Wände der
Dichtung werden gegen die Kanalwände gedrückt und
die Dichtwirkung wird verbessert.
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Vorzugsweise
stellt der Kanal einen Luftführungskanal
für die
Heiz-, Klima- oder
Belüftungsanlage
eines Kraftfahrzeugs dar.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Bezugnahme
auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt
einen Schnitt durch einen Luftausströmer mit einem als Luftführungskanal
ausgebildeten, erfindungsgemäßen Kanal.
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2 zeigt
eine Detailansicht des Bereichs A aus 1.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
des Dichtmittels mit Strömungsleitelement
eines erfindungsgemäßen Kanals,
wobei zwischen Strömungsleitelement
und äußerem Kanalbauteil
ein Spalt vorhanden ist.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei dem der Spalt mit einer Dichtlippe verschlossen ist, die sich
in einer ersten Position befindet.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei dem sich die Dichtlippe in einer zweiten Position befindet.
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6 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei dem ein Spalt zwischen Strömungsleitelement
und innerem Kanalbauteil ausgebildet ist.
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7 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei dem das Strömungsleitelement
und/oder das innere Kanalbauteil unterschiedlich dimensioniert sind
und die beiden Teile sich überlappen.
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8 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei dem das Strömungsleitelement
und/oder das innere Kanalbauteil unterschiedlich dimensioniert und
voneinander beabstandet sind.
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9 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei dem das Strömungsleitelement
als ausgefüllter
Körper
ausgebildet ist.
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10 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem das Dichtmittel parallelogrammförmig ausgebildet ist.
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11 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
bei dem Strömungsleitelement
und Dichtmittel in einem Übergangselement
zusammengefasst sind, das vom äußeren Kanalbauteil
beabstandet ist.
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12 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
mit dem Übergangselement,
das am äußeren Kanalbauteil
anliegt.
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13 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem das innere Kanalbauteil ein Strömungsleitelement bildet und
mit einer Kerbe zur Aufnahme des Dichtmittels versehen ist.
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14 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei dem das innere Kanalbauteil ein Strömungsleitelement bildet und
im Bereich der Aufnahmekerbe für
das Dichtmittel verstärkt
ist.
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15 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem das Dichtmittel als Dichtlippe ausgebildet ist.
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16 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
mit selbstverstärkendem
Dichtmittel.
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17 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem das äußere Kanalbauteil
eine Abstufung bildet.
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18 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei dem das äußere Kanalbauteil
eine Abstufung bildet an der das Dichtmittel anschlägt.
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Ein
in 1 dargestellter, erfindungsgemäßer Kanal 1 besteht
aus zwei zueinander verschiebbaren Kanalbauteilen 1a und 1b.
Zwischen den beiden Kanalbauteilen 1a und 1b befindet
sich das Dichtelement 2. Damit erfolgt neben einer Abdichtung
des Raums zwischen den beiden Kanalbauteilen 1a und 1b auch
eine Verbindung dieser Teile. Das Strömungsleitelement 3 weist
einen viertelkreisförmigen Querschnitt
auf, um einen stetigen Übergang
zum inneren Kanalbauteil 1a zu erreichen. Im inneren des Kanals 1 befindet
sich eine drehbare Klappe 4, die je nach Stellung den Querschnitt
des Kanals 1 mehr oder weniger freigibt. Am Düsenaustritt
sind mehrere Klappen 5 zur Beeinflussung der Luftaustrittsrichtung angeordnet.
Die stärker
dargestellten Pfeile symbolisieren die Strömungsrichtung der Luft, die
von der Belüftungs-,
Heiz-, oder Klimaanlage über
den Luftführungskanal
in den Fahrzeuginnenraum strömt. Idealerweise
sind vor dem Zusammenbau sowohl das Dichtmittel 2 als auch
das Strömungsleitelement 3 fest,
z. B. durch Kleben, mit dem inneren Kanalbauteil 1a verbunden.
Im Rahmen der Montage muss das Kanalbauteil 1a dann nur
noch in das Kanalbauteil 1b eingesteckt werden. Das Zusammenführen wird
durch eine trichterförmige
Erweiterung 1c am äußeren Kanalbauteil 1b erleichtert.
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Der
in 1 als Bereich A gekennzeichnete Übergangsbereich
zwischen den beiden Kanalbauteilen 1a und 1b ist
in 2 vergrößert dargestellt. Der Übergangsbereich
umfasst das Dichtmittel 2, das zwischen innerem Kanalbauteil 1a und äußerem Kanalbauteil 1b angeordnet
ist. Das Strömungsleitelement 3 ist
viertelkreisförmig
ausgebildet und liegt an beiden Kanalbauteilen 1a und 1b an.
Das Strömungsleitelement 3 kann
einstückig
am Kanalbauteil 1a ausgebildet sein. Alternativ dazu kann
das Strömungsleitelement 3 auch
einstückig
am Kanalbauteil 1b ausgebildet sein und somit einen Anschlag,
insbesondere beim Einschieben des Kanalbauteils 1a, bilden.
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In 3 ist
ein verkürztes
Strömungsleitelement 31 am
inneren Kanalbauteil 1a angeordnet. Somit entsteht zwischen äußerem Kanalbauteil 1b und Strömungsleitelement 31 ein
Spalt um Toleranzen auszugleichen, oder um eine Ausdehnung des Strömungsleitelements 31,
z. B. durch Wärme,
auszugleichen. Weiter ergibt sich daraus eine weniger kraftaufwändige Montage,
da keine Reibung zwischen äußerem Kanalbauteil 1b und
Strömungsleitelement 31 herrscht.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel nach
dem Einschieben der Komponenten 1a, 2 und 31 in
das äußere Kanalbauteil 1b,
wobei der Spalt aus 3 durch eine Dichtlippe 6,
die bevorzugt aus einem elastomeren Kunststoff besteht, verschlossen ist.
Ein Teil der Dichtlippe 6 ist fest mit dem Strömungsleitelement 31 verbunden,
ein anderer Teil liegt an dem äußeren Kanalbauteil 1a an.
Dieser letztere Teil wird durch das Einschieben des inneren Kanalbauteils 1a in
das äußere Kanalbauteil 1b in
den Spalt gedrückt.
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Um
dies rückgängig zu
machen, wird das innere Kanalbauteil 1a wieder ein Stück weit
aus dem äußeren Kanalbauteil 1b gezogen,
wodurch die Dichtlippe 6 aus dem Spalt heraustritt, wie
in 5 dargestellt. Die Dichtlippe 6 bildet
nun einen strömungsmechanisch
günstigen Übergang
zwischen äußerem Kanalbauteil 1b und
Strömungsleitelement 31.
Außerdem
wird durch das Verschließen
des Spalts ein Pfeifen verhindert, das entsteht, wenn Luft mit höherer Geschwindigkeit
durch den Spalt strömt.
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In 6 ist
ein Spalt zwischen Strömungsleitelement 32 und
innerem Kanalbauteil 1a ausgebildet. Dieser kann dadurch
entstehen, dass das Luftleitelement 32 verkürzt ist
oder das innere Kanalbauteil 1a nicht so weit wie möglich in
das äußere Kanalbauteil 1b eingesteckt
wird. Dadurch dass die Einschubtiefe variiert werden kann, ist ein
Toleranzausgleich in axialer Richtung möglich.
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7 zeigt
das Ausführungsbeispiel
aus 6, wobei das innere Kanalbauteil 1a maximal
in das äußere Kanalbauteil 1b eingeschoben
ist, wodurch sich Strömungsleitelement 32 und
inneres Kanalbauteil 1a überlappen. Dadurch wird sowohl
ein Pfeifen verhindert, das durch einen Spalt entstehen würde, als
auch ein Toleranzausgleich möglich.
Dieser Effekt kann auch dadurch erzielt werden, indem das Strömungsleitelement 32 größer ausgebildet
ist.
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Anstatt
das Strömungsleitelements 32 größer zu gestalten,
kann das Dichtelement 21, wie in 8 gezeigt,
auch verkleinert werden. Dadurch ist ein Toleranzausgleich sowohl
in axialer als auch in radialer Richtung möglich.
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9 zeigt
ein Strömungsleitelement 33 als ausgefüllten Körper. Somit
wird die Stabilität
des Bauteils erhöht.
Auch hier ist ein Toleranzausgleich zwischen Strömungsleitelement 33 und
Dichtmittel 2 durch einen Spalt möglich.
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10 zeigt
das in 9 dargestellte Ausführungsbeispiel, wobei das innere
Kanalbauteil 1a maximal in das äußere Kanalbauteil 1b eingeschoben
ist. Dadurch nimmt das Dichtmittel 2 eine trapez-, bzw.
parallelogrammförmige
und das Strömungsleitelement 33 eine
dazu passende Form an. Alternativ dazu können Strömungsleitelement 33 und
Dichtmittel 2 bereits in der entsprechenden Form gefertigt sein.
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In 11 sind
Strömungsleitelement
und Dichtmittel in einem Übergangselement 7 zusammengefasst.
Dieses ist nach der Montage vom äußeren Kanalbauteil
beabstandet um die Zusammenführung
der beiden Kanalbauteile 1a und 1b zu erleichtern.
Das Übergangselement 7 besteht
aus einem expandierbarem Material, das sich z. B. durch Wärme- oder
Feuchtigkeitseinwirkung ausdehnt.
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12 zeigt
das Ausführungsbeispiel
aus 11 nach der Expansion des Übergangselements 7,
das nun dichtend am äußeren Kanalbauteil 1b anliegt
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In 13 ist
eine Kante des inneren Kanalbauteils 11a abgerundet und
bildet so das Strömungsleitelement.
Außerdem
weist das Kanalbauteil 11a eine Kerbe auf, in der das Dichtelement 22 platziert
ist. Das Dichtelement 22 weist einen kreisförmigen Querschnitt
auf und kann beim Zusammenführen
der beiden Kanalbauteile 1a und 11b durch eine gestrichelt
dargestellte Montagehilfe 8 gestützt werden um ein Heraustreten
des Dichtmittels 22 aus der Kerbe zu verhindern.
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Eine
Montagehilfe wird nicht benötigt,
wenn das innere Kanalbauteil 12a, wie in 14 dargestellt,
im Bereich der Aufnahmekerbe für
das Dichtmittels 22 einen dickeren Bereich aufweist, um
die Kerbe für
das Dichtmittel 22 zu vertiefen und so ein Heraustreten
des Dichtmittels 22 aus der Kerbe zu verhindern.
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In
dem in 15 gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das Dichtmittel als Dichtlippe 23 realisiert, die an
das innere Kanalbauteil 13a angespritzt ist. Damit können große Toleranzen
ausgeglichen werden, da die Dichtlippe 23 weite Relativbewegungen
möglich macht.
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In 16 ist
ein Dichtmittel 24 mit Selbstverstärkung dargestellt. Das Dichtmittel 24 bildet
mit dem inneren Kanalbauteil 14a einen Hohlraum H. Das
innere Kanalbauteil 14a ist in seinem Endbereich zum äußeren Kanalbauteil 1b hin
gekrümmt
und weist auf der der Strömung
zugewandten Seite eine Öffnung 10 auf.
Strömt
im Betrieb Luft durch den Kanal, strömt diese durch die Öffnung 10 und
bläst den Hohlraum
H auf, wodurch das Dichtmittel 24 dichtend gegen das äußere Kanalbauteil
gedrückt
wird. Diese Ausführungsform
hat den Vorteil, dass eine bedarfsabhängige Abdichtung realisiert
ist. Bei geringerer Strömung
ist ein geringerer Druck zwischen Dichtmittel 24 und äußerem Kanalbauteil 1b notwendig.
Ist keine Strömung
vorhanden, z. B. bei der Montage oder der Wartung, ist der Druck
zwischen Dichtmittel 24 und äußerem Kanalbauteil 1b gering,
was einen einfachen Ein- und Ausbau erlaubt.
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17 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem das äußere Kanalbauteil 11b einen
Absatz bildet. Dieser kann als Anschlag für das Dichtmittel 25 dienen,
um ein zu weites Einstecken des inneren Kanalbauteils 15a zu
verhindern.
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In 18 ist
das innere Kanalbauteil 15a so weit in das äußere Kanalbauteil 11b geschoben,
dass sich das Dichtmittel 25 verformt.