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Die
Erfindung betrifft ein Kühl-
und/oder Gefriergerät
umfassend mindestens ein Kühlfach
zur Aufnahme von Kühlgut
und einen Kühlkreislauf
für ein
darin zirkulierendes Kühlmittel
zur Kühlung
des Kühlfachs,
wobei der Kühlkreislauf
einen Wärmetauscher
mit einer metallischen Kühlmittelleitung
für das Kühlmittel
aufweist.
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Kältegeräte entziehen
einem Raum (in der Regel einem Innenraum des Kältegeräts) mit einem vergleichsweise
niedrigen Temperaturniveau Wärme,
um sie an einen Raum mit höherem
Temperaturniveau (in der Regel die das Kältegerät umgebende Umgebung) abzugeben.
Hierfür
weist das Kältegerät in der
Regel einen Verflüssiger
auf, der in einem Kühlkreislauf
die Aufgabe hat, warmes, gasförmiges Kältemittel
unter hohem Druck abzukühlen
und dabei zu verflüssigen.
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Die
Wärmeabgabe
erfolgt durch eine Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche des
Verflüssigers
und einer kälteren
Umgebung. Der Wärmeübergangswiderstand
eines Verflüssigers
beeinflusst die Fähigkeit
des Verflüssigers
bei einer gegebenen Temperaturdifferenz, Wärme an die Umgebung abzugeben.
Je größer die
Oberfläche
ist, desto effizienter kann die Wärmeabfuhr gestaltet werden.
Durch den Einsatz von einem Ventilator kann ein Wärmeübergangswiderstand
zwischen dem Verflüssiger
und der Umgebung verringert und somit die Wärmeübertragung vom Verflüssiger an
die Umgebung verbessert werden.
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Ein
großes
Innenvolumen im Verflüssiger
ist nicht erwünscht,
weil sich die im Verflüssiger
befindliche warme Kältemittelmenge
in der Standzeit in den Verdampfer überläuft und damit den zu kühlenden
Innenraum des Kältegeräts erwärmt. Diese
Wärme muss
in der Gangzeit des Kältegeräts wieder
rausgeholt werden und verschlechert den effektiven Wirkungsgrad
des Kältegeräts. Die
damit verbundene Energieaufnahme ist auch aus ökologischen Gründen unerwünscht und
sollte möglichst
vermieden werden.
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Bekannte
Verflüssiger
von Kältegeräten weisen
in der Regel Rohrschleifen auf, durch welche das Kältemittel
strömt.
Zur Vergrößerung der
für den
Wärmeübertrag
relevanten Oberfläche
des Verflüssigers sind
an den Rohrschleifen. Lamellen oder Drähte angebracht, welche von
der umgebenden Luft umströmt
werden und somit die Wärmeübertragung
an die Umgebung unterstützen.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kältegerät anzugeben, welches besonders
effizient arbeitet.
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Diese
Aufgabe wird gelöst,
wie in dem unabhängigen
Anspruch angegeben.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, welche jeweils
einzeln angewandt oder beliebig miteinander kombiniert werden können, sind
Gegenstand der abhängigen
Ansprüche
oder sind in der folgenden Beschreibung angegeben.
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In
einer Ausführungsform
umfasst das Kühl- und/oder
Gefriergerät
mindestens ein Kühlfach
zur Aufnahme von Kühlgut
und einen Kühlkreislauf
für ein
darin zirkulierendes Kühlmittel
zur Kühlung
des Kühlfachs,
wobei der Kühlkreislauf
einen Wärmetauscher
mit einer metallischen Kühlmittelleitung
für das Kühlmittel
aufweist, wobei die Kühlmittelleitung
extrudiert ist.
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Bei
dem so genannten Extrusionsverfahren werden zähflüssige härtbare Materialien wie zum Beispiel
Metalle bei entsprechenden hohen Drücken und/oder hohen Temperaturen
kontinuierlich durch eine Düse
gepresst. Hierfür
wird das Material zunächst
aufgeschmolzen, gegebenenfalls homogenisiert und mit Hilfe eines
Extruders unter hohem Druck durch die Düse gedrückt. Nach dem Austreten aus der
Düse erstarrt
das Material bei geeigneter Kühlung
und verfestigt sich.
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Je
nach Formgebung der Düse
kann eine Querschnittsform des extrudierten Materials vorgegeben
werden. Insbesondere gestattet das Extrusionsverfahren im Querschnitt
beliebig geformte Hohlprofile herzustellen.
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Durch
eine geeignete Vorgabe der Druck- bzw. Strömungsverhältnisse an der Düse, sind
mit dem Extrusionsverfahren jedoch nicht nur stabförmige Hohlprofile,
sondern auch gekrümmte
Hohlprofile herstellbar. Beispielsweise wird zur Erzeugung eines gekrümmten Hohlprofils
an der Düse
an der Krümmungsaußenseite
mehr Material zugeführt
als an der Innenseite der Krümmung.
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Mit
Hilfe der extrudierten Kühlmittelleitung lassen
sich Kühlkreisläufe mit
einem optimalen Verhältnis
von Innenvolumen zur Außenoberfläche realisieren.
Insbesondere lässt
sich die Oberfläche
der Kühlmittelleitung
vergrößern, während die
vom Kühlmittel
durchströmte
Innenquerschnittsfläche
verringert ist. Eine unnötig
große
Menge an Kühlmittel
in der Kühlmittelleitung
wird vermieden und die Oberfläche
zur Aufnahme bzw. Abgabe von Wärme
vergrößert. Hierdurch
wird eine besonders effiziente Wärmeübertragung
ermöglicht.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Wärmetauscher ein Verflüssiger.
Mit Hilfe der extrudierten Kühlmittelleitung
lassen sich somit Kühl- und/oder
Gefriergeräte
mit hochkompakten Verflüssigern
realisieren, welche eine vergleichsweise große Oberfläche zur Wärmeabgabe aufweisen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist der Wärmetauscher ein Verdampfer.
Auch hier lässt
sich mit Hilfe einer extrudierten Kühlmittelleitung im Verdampfer
der Verdampfer vergleichsweise kompakt gestalten, wobei die für die Kälteabgabe
wirksame Oberfläche
vergleichsweise groß gestaltet
werden kann.
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Ein
gutes Verhältnis
der Oberfläche
zum Innenvolumen der Kühlmittelleitung
im Wärmetauscher,
beispielsweise im Verflüssiger
oder im Verdampfer, verbessert die Wärme- bzw. Kälteabgabe und steigert den
Wirkungsgrad des Kühl-
und/oder Gefriergeräts.
Weiterhin lässt
sich der Raumbedarf des Wärmetauschers
und damit des Kühlkreislaufs reduzieren.
In der Folge wird die Kompaktheit des Wärmetauschers gesteigert.
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Mit
Hilfe des Extrusionsverfahrens können Kühlmittelleitungen
mit verschiedenen Querschnittsformen realisiert werden.
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Beispielsweise
weist die Kühlmittelleitung eine
Querschnittsform auf, welche zumindest bereichsweise abgeflacht
ist. Abgeflacht bedeutet, dass die Querschnittsform nicht kreisförmig sondern
oval, elliptisch, recheckig usw. ist.
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Unter
dem Ausdruck ”Querschnittsform
der Kühlmittelleitung” ist die
Form des Querschnitts der Kühlmittelleitung
in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung
der Kühlmittelleitung
zu verstehen. Im Bereich von Krümmungen
bedeutet ”Querschnittsform
der Kühlmittelleitung” den Querschnitt
der Kühlmittelleitung
entlang einer Ebene, welche parallel zu der die Krümmung definierenden
Krümmungsachse verläuft und
diese beinhaltet. Die Krümmungsachse kann
gegebenenfalls nur bereichsweise definiert sein.
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Vorteilhafterweise
weist die Querschnittsform ein Verhältnis der Breite zur Höhe von mindestens
2:1, insbesondere mindestens 3:1, vorzugsweise mindestens 5:1, auf.
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In
einer weiteren Ausgestaltung steht die Kühlmittelleitung in Wärme leitender
Verbindung mit Wärmeaustauschelementen,
insbesondere Kühlrippen,
Lamellen oder Drähten.
Mit Hilfe der Wärmeaustauschelemente
wird die Wärmeabgabe
bzw. Wärmeaufnahme
der Kühlmitteleitung
verbessert, da diese jene für
die Wärmeabgabe
bzw. -aufnahme relevante Oberfläche
vergrößern.
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Die
Wärmeaustauschelemente
sind vorteilhafter Weise aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Kupfer,
Kupferlegierungen oder Magnesiumlegierungen gefertigt.
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Die
Kühlmittelleitung
ist vorteilhafter Weise aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Kupfer,
Kupferlegierungen oder Magnesiumlegierungen gefertigt.
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Vorteilhafterweise
sind die Wärmeaustauschelemente
an der Kühlmittelleitung
verlötet
oder verschweißt.
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Die
Wärmeaustauschelemente
können
auch an der Kühlmittelleitung
verklebt sein.
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Vorteilhafterweise
ist die Kühlmittelleitung entlang
der Leitungsrichtung, d. h. der Längsrichtung der Kühlmittelleitung,
gebogen oder gekrümmt,
insbesondere mäanderförmig.
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Mit
Hilfe von Biegungen und Krümmungen können Wärmetauscher
mit geringem Innenvolumen und großer Oberfläche realisiert werden. Darüber hinaus
können
diese besonders kompakt gestaltet werden, ohne dass deren Wirkungsweise
beeinträchtigt
wird.
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In
einer speziellen Ausgestaltung verläuft die Kühlmittelleitung innerhalb einer
Ebene und weist eine Querschnittsform auf, welche in Bezug auf eine zu
dieser Ebene senkrechte Richtung abgeflacht ist. Hierdurch lassen
sich besonders flache Wärmetauscher
realisieren.
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Flache
Wärmetauscher
sind in Hinblick auf das üblicheweise
knappe Raumangebot bei Kühl- und/oder
Gefriergeräten
bedeutsam. Hierdurch wird weiterhin weitere Designfreiheit zur Verfügung gestellt.
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Vorteilhafterweise
ist dem Wärmetauscher
in unmittelbarer Nähe
ein Ventilator zugeordnet. Beispielsweise ist ein Ventilator direkt
am Wärmetauscher
angeordnet. Der Ventilator kann beispielsweise direkt an dem Verflüssigen fixiert
werden, insbesondere an dessen Gehäuse, wodurch der von dem Ventilator
generierte Luftstrom nahezu vollständig durch den Verflüssiger strömt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kühlmittelleitung ein MPE-Profil
(Multi Port Extruded-Profil).
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist die Kühlmittelleitung mehrkanalig
ausgestaltet oder umfasst mehrere parallel geschaltete Teilleitungen
für das Kühlmittel.
Hierbei teilt sich der am Eingang des Verflüssigers eingeführte Kühlmittelstrom
auf die mehrkanalige Kühlmittelleitung
bzw. die mindestens zwei parallel geschalteten Teilleitungen auf.
Die beiden Teilströme
durchströmen
den Verflüssiger
dann auf getrennten Wegen und werden am Ende des Verflüssigers
wieder vereint. Durch die Aufteilung des Kühltmittelstroms kann die Kapazität und der
Wirkungsgrad des Wärmetauschers
erheblich verbessert werden, insbesondere kann die Kühlleistung
bzw. das Kühlvermögen erhöht werden.
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Weitere
vorteilhafte Aspekte und Einzelheiten werden anhand der folgenden
Zeichnung, welche die Erfindung exemplarisch illustrieren soll,
näher erläutert. Es
zeigen schematisch:
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1 ein
erfindungsgemäßes Kühl- und/oder
Gefriergerät
im Querschnitt von der Seite;
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2 ein
Verflüssiger
zur Verwendung in dem Kühl-
und/oder Gefriergerät
nach 1 in perspektivischer Ansicht;
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3 ein
Querschnitt durch eine Kühlmittelleitung
des Verflüssigers
nach 2 im Querschnitt;
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4 eine
weitere Ausführungsform
einer Kühlmittelleitung
für ein
erfindungsgemäßes Kühl- und/oder
Gefriergerät
nach 1;
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5 eine
Kompressor-Verflüssiger-Einheit für eine weitere
Ausführungsform
eines Kühl- und/oder
Gefriergeräts;
und
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6 und 7 verschiedene
Querschnittsformen einer Kühlmittelleitung.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Kühl- und/oder
Gefriergerät 1 im
Querschnitt von der Seite. Ein Kühlfach 2 des
Kühl- und/oder
Gefriergeräts 1 ist über eine
Tür 23 zugänglich.
Das Kühlfach 2 dient
zur Aufnahme von zu kühlendem
Kühlgut 3 und
wird mit Hilfe eines Kühlkreislaufs 4 gekühlt. Das
Kühl- und/oder
Gefriergerät 1 umfasst
einen Kühlkreislauf 4,
welcher einen Kompressor 17 zur Komprimierung von Kältemittel,
einen Verflüssiger 14 zur
Abgabe von in dem Kühlmittel
enthaltener Wärme
an die Umgebung und zur Verflüssigung
des Kühlmittels,
einen Strömungswiderstand 15 zum
Aufbauen eines höheren
Drucks im Verflüssiger 14 und
zur Expansion des Kühlmittels
in einem Verdampfer 7 so wie einen Verdampfer umfasst. Der
Kompressor 7, der Verflüssiger 14,
der Strömungswiderstand 15 und
der Verdampfer 7 stehen über Kühlkreislaufleitungen 16 in
strömungsleitender
Verbindung und bilden den Kühlkreislauf 4.
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Das
Kühl- und/oder
Gefriergerät 1 umfasst zwei
Wärmetauscher 5,
wobei der Wärmetauscher 5 zur
Abgabe von Kälte
als Verdampfer 7 ausgebildet und der Wärmetauscher 5 zur
Abgabe von Wärme als
Verflüssiger 14 ausgebildet
ist.
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2 zeigt
den Verflüssiger 14 nach 1 in
perspektivischer Ansicht. Der Verflüssiger 14 umfasst
eine Kühlmittelleitung 6,
welche sich in einer Ebene mäanderförmig erstreckt
und mit Wärmeaustauschelementen 8 zur
Vergrößerung der
für die
Abgabe von Wärme
relevanten Oberfläche
versehen ist. Die Wärmeaustauschelemente 8 sind
als Lamellen 10 ausgebildet, welche an der Kühlmittelleitung verklebt
bzw. damit verlötet
sind. Der Verflüssiger 14 weist
ein als Einlass 18 ausgebildetes Anschlussstück zur Beaufschlagung
mit warmem Kühlmittel
in der Dampfphase und ein als Auslass 19 ausgebildetes
Anschlssstück
zur Abgabe von kühlerem
Kühlmittel
in der flüssigen
Phase auf. Sowohl das einlassseitige als auch das auslassseitige
Anschlussstück
ist im vorliegenden Fall als geschlitzter Aluminium-Rohrstutzen
ausgebildet. Die Kühlmittelleitung 6 kann
mehrkanalig ausgestaltet sein. Beispielsweise wird die Kühlmittelleitung
durch den Verflüssiger durch
eine erste Teilleitung und eine zweite hierzu parallel geschaltete
zweite Teilleitung (beide nicht dargestellt) gebildet. Der am Eingang
des Verflüssigers
beaufschlagte Kühlmittelstrom
teilt sich auf die mehrkanalige Kühlmittelleitung 6 bzw.
die mindestens zwei parallel geschalteten Teilleitungen auf. Die beiden
Teilströme
durchströmen
den Verflüssiger
auf getrennten Wegen und werden am Ende des Verflüssigers
wieder vereint. Durch die Aufteilung des Kühlmittelstroms kann die Kapazität und der
Wirkungsgrad des Wärmetauschers
erheblich verbessert werden, insbesondere kann die Kühlleistung
bzw. das Kühlvermögen erhöht werden.
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3 zeigt
eine Querschnittsform 11 einer weiteren Ausführungsform
einer Kühlmittelleitung 6, beispielsweise
der Kühlmittelleitung 6 nach 4, auf,
welche abgeflacht ist und eine größere Breite B als Höhe H aufweist.
Das Verhältnis
B zu H beträgt
in etwa 1:6. Durch die Abflachung wird das Verhältnis zwischen Innenvolumen
der Kühlmittelleitung 6 und der
Außenoberfläche verbessert.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Kühlmittelleitung 6 für ein Kühl- und/oder
Gefriergerät 1 in
der Draufsicht, wobei die Kühlmittelleitung 6 Krümmungen 20 aufweist. Mit
Hilfe der Krümmungen 20 wird
eine besonders kompakte Bauform eines Wärmetauschers 5, in
welchem die Kühlmittelleitung 6 eingebaut
ist, ermöglicht. 3 zeigt
die Querschnittsform 11 der Kühlmittelleitung 6 entlang
der Linie I-I. Hieraus ist ersichtlich, dass die Kühlmittelleitung 6 im
Wesentlichen innerhalb einer Ebene verläuft und die Querschnittsform 11 in
Bezug auf eine zu dieser Ebene senkrechte Richtung abgeflacht ist. Durch
eine derartig abgeflachte Ausbildung der Kühlmittelleitung 6 sind
besonders flache Wärmetauscher 5,
d. h. Verdampfer 7 bzw. Verflüssiger 14 mit niedriger
Bauhöhe,
realisierbar. Flache Wärmetauscher 5 sind
in Hinblick auf den Bau besonders kompakter Kühl- bzw. Gefriergeräte besonders
vorteilhaft.
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5 zeigt
eine Einheit mit einem Kompressor 17 und einem Verflüssiger 14.
Der Kompressor 17 und der Verflüssiger 14 sind als
Modul auf einem Träger 21 angeordnet.
Ein Ventilator 12 ist in unmittelbarer Nähe vor dem
Verflüssiger 14 angeordnet und
beaufschlagt diesen mit einem Umluftstrom. Hierdurch wird die Wärmeabgabe
des Verflüssigers 14 verbessert.
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6 und 7 zeigen
zwei weitere Ausgestaltungen einer Querschnittsform 11 einer
Kühlmittelleitung 6 für einen
Wärmetauscher 5 einer
Ausgestaltung eines Kühl-
und/oder Gefriergeräts 1.
Zu erkennen ist, dass die Querschnittsform 11 der Kühlmittelleitung 6 Wellungen
oder Korrugationen 22 zur Vergrößerung der Oberfläche aufweist,
um eine Wärmeabgabe
bzw. Wärmeaufnahme
besonders effizient zu gestalten. Die Kühlmittelleitung 6 ist
aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und ist mittels eines
Extrusionsverfahrens hergestellt. Mit diesem Herstellungsverfahren
lassen sich auf einfach Weise Kühlmittelleitungen
mit beliebigen Querschnittsformen realisieren.
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Die
Erfindung betrifft ein Kühl-
und/oder Gefriergerät 1 umfassend
mindestens ein Kühlfach 2 zur Aufnahme
von Kühlgut 3 und
einem Kühlkreislauf 4 für ein darin
zirkulierendes Kühlmittel
zur Kühlung des
Kühlfachs 2,
wobei der Kühlkreislauf 4 einen Wärmetauscher 5 mit
einer metallischen Kühlmittelleitung 6 für das Kühlmittel
aufweist und die Kühlmittelleitung 6 extrudiert
ist, und zeichnet sich durch eine besonders hohe Energieeffizienz,
Kompaktheit und einfache Herstellbarkeit aus.
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- 1
- Kühl- und/oder
Gefriergerät
- 2
- Kühlfach
- 3
- Kühlgut
- 4
- Kühlkreislauf
- 5
- Wärmetauscher
- 6
- Kühlmittelleitung
- 7
- Verdampfer
- 8
- Wärmeaustauschelemente
- 9
- Kühlrippe
- 10
- Lamelle
- 11
- Querschnittsform
- 12
- Ventilator
- 13
- Bereich
- 14
- Verflüssiger
- 15
- Strömungswiderstand
- 16
- Kühlkreislaufleitung
- 17
- Kompressor
- 18
- Einlass
- 19
- Auslass
- 20
- Krümmung
- 21
- Träger
- 22
- Wellungen
oder Korrugationen
- 23
- Tür
- B
- Breite
der Querschnittsform
- H
- Höhe der Querschnittsform