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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Beheizen von Blowby Gasen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen, wie sie aus der
EP 1 460 242 A2 bekannt ist.
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Eine Vorrichtung zum Beheizen von Blowby Gasen ist auch aus der
DE 103 25 965 B4 bekannt. Diese Heizvorrichtung hat ein PTC-Heizelement, das in einer Aussparung eines Kunststoffmantels auf einem Metallrohr sitzt. Ein elektrisches Kontaktelement eines Steckers lastet federnd auf dem PTC-Heizelement, ein zweites Kontaktelement des Steckers drückt in einer zweiten Aussparung des Kunststoffmantels gegen das Metallrohr. Die beiden Aussparungen sind durch eine Abdeckung, die das Gehäuse des Steckers bildet, verschlossen. Die Kontaktstifte des Steckers sind elektrisch leitend mit jeweils einem der beiden Kontaktelemente verbunden. Das Steckergehäuse wird bei der Montage mit dem Kunststoffmantel verschweißt und so der Steckerbereich mit dem PTC-Heizelement abgedichtet.
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Eine weitere Vorrichtung zum Beheizen von Blowby Gasen ist auch aus der
DE 102 37 762 A1 bekannt. Diese Vorrichtung weist ein Rohr zum Leiten der Blowby Gase, eine das Rohr umgebende Heizdrahtwicklung und eine Umhüllung aus Kunststoff, auf, die das Rohr und die Heizdrahtwicklung abdichtend umgibt.
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Aus der
JP H10-231 543 A ist eine Heizvorrichtung bekannt, bei der ein zylindrischer Heizkörper durch eine Bohrung in ein Rohr hineinragt.
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Auch die
WO 99/47805 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Beheizen von Blowby Gasen. Die Heizeinrichtung ist hierbei ebenfalls als die Rohrleitung an der Einleitstelle zur Ansaugleitung umgebender Heizring in verschiedenen Ausführungen ausgestaltet.
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Unter Blowby Gasen versteht man Gase, die während der Kraftstoffverbrennung aus dem Brennraum zwischen Zylinderwand und Kolben austreten. Diese Blowby Gase enthalten Kraftstoff und aggressive Verunreinigungen und dürfen deshalb nicht in die Umgebung abgegeben werden. Üblicher Weise werden Blowby Gase deshalb aus dem Kurbelgehäuse über eine Blowby Leitung wieder in den Ansaugtrakt zurückgeführt. Bei tiefen Temperaturen kann in den Blowgasen enthaltene Feuchtigkeit gefrieren und im Extremfall die Leitung verstopfen. Um dies zu verhindern, wird in der Leitung eine Vorrichtung zum Beheizen von Blowby Gasen eingebaut.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie eine Vorrichtung zum Beheizen von Blowby Gasen geschaffen werden kann, die eine zuverlässigere Abdichtung des Heizelements sowie eine gute thermische Anbindung des Heizelements an das Rohr ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Heizvorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Abdeckung mit dem Rohr um das Heizelement herum umlaufend dicht gefügt, indem zwischen dem Rohr und der Abdeckung eine Dichtzone, beispielsweise eine Dichtung, bevorzugt eine elastomere Dichtung, angeordnet ist. Die Dichtzone, bevorzugt die Dichtung ist erfindungsgemäß so angeordnet, dass jede geometrische Gerade, die senkrecht zur Längsrichtung des Rohres, d. h. in radialer Richtung des Rohres, durch das Heizelement hindurch verläuft, von der Dichtzone, bevorzugt der Dichtung umgeben ist. Das Rohr ist von der Dichtzone bzw. der Dichtung also nicht umgeben und bedeckt keine volle Umfangslinie des Rohres, sondern nur einen Teil des Umfangs und erstreckt sich auch in Längsrichtung des Rohres. Bevorzugt umgibt die Dichtung das Heizelement oder einen das Heizelement tragenden Sockel.
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Auf diese Weise wird ein das Heizelement enthaltendes Volumen, nämlich der von der Abdeckung und dem Metallrohr umgebene Raum, zuverlässiger abgedichtet und vor dem zu erwärmenden Fluid geschützt als dies mit der aus der
DE 103 25 965 B4 bekannten Verschweißung des Steckergehäuses mit einem Kunststoffmantel des Metallrohres möglich wäre. Bei der bekannten Vorrichtung können nämlich Gase zwischen Rohr und Ummantelung einsickern und das Heizelement schädigen.
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Bevorzugt ist die Dichtung ein Dichtring, der eine Fuge zwischen der Abdeckung und dem Rohr abdichtet. Bevorzugt ist ferner, dass die Abdeckung ein Steckergehäuse ist.
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Ein großer Vorteil hierbei ist, dass die Abdeckung mit dem Heizelement, das bevorzugt ein PTC-Heizelement ist, und dem Dichtring als Baugruppe vormontiert werden kann, die dann nur noch an das Rohr, das bevorzugt aus Metall ist, angesetzt und an diesem befestigt werden muss, beispielsweise durch Verrasten, Verprägen, Verkleben, Verschweißen oder Verstemmen. Bevorzugt weist die Abdeckung eine Nut auf, in welcher der Dichtring gehalten ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Dichtring aber beispielsweise auch an die Abdeckung angeklebt oder angespritzt sein. Der Dichtring kann auch an dem Rohr angebracht sein, beispielsweise kann das Rohr hierfür eine Nut oder einen Absatz aufweisen. Der Dichtring kann auch auf das Rohr aufgeklebt oder aufgespritzt sein.
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Das Heizelement kann an einem von der Abdeckung gebildeten Steckergehäuse mittels eines Kontaktstiftes des Steckers befestigt sein, der durch einen Boden des Steckergehäuses hindurchragt und beispielsweise als ein abgebogener Abschnitt eines Kontaktblechs ausgebildet ist. Das Heizelement kann an dieses Kontaktblech angelötet sein. Bevorzugt ist das Heizelement aber zwischen zwei Kontaktblechen gehalten, die jeweils einen abgebogenen Abschnitt aufweisen, der als Kontaktstift durch den Boden des Steckergehäuses hindurchragt. Bei einer Überkopfmontage können die Bauteile auch lose in dem Steckergehäuse positioniert werden.
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Der Dichtring einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann beispielsweise ein O-Ring, eine Formdichtung oder eine Raupe aus elastomerem Material sein. Der Dichtring kann beispielsweise auf einer abgeflachten Trägerfläche des Rohres liegen, die das Heizelement trägt. Möglich ist es auch, dass der Dichtring einen von dem Rohr gebildeten Sockel umgibt, der das Heizelement trägt. Ein solcher Sockel kann vorteilhaft eine abgeflachte Trägerfläche bilden, auf der das Heizelement liegt.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Rohr aus Metall ist und von einem Kunststoffmantel umgeben ist, der eine Aussparung aufweist, die von der Abdeckung bedeckt ist und in welcher der Dichtring angeordnet ist. Der Dichtring bewirkt auch ohne eine aufwändige Verschweißung der Abdeckung mit dem Kunststoffmantel eine zuverlässige Abdichtung des von der Abdeckung bedeckten Volumens und somit einen Schutz des darin zusammen mit zwei Kontaktelementen, beispielsweise Kontaktblechen, angeordneten Heizelements vor Feuchtigkeit und Schmutz. Werden bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Abdeckung und Kunststoffmantel nicht verschweißt, können diese vorteilhaft aus unterschiedlichen Kunststoffen gefertigt werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Kunststoffmantel Befestigungselemente ausbildet, die in die Abdeckung eingreifen. Auf diese Weise wird das korrekte Positionieren der Abdeckung erleichtert. Die Befestigungselemente können beispielsweise als Zapfen ausgebildet sein. Die Befestigungselemente können eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Abdeckung und Kunststoffmantel bewirken, beispielsweise durch Verstemmen. Bevorzugt sind Abdeckung und Kunststoffmantel durch die Befestigungselemente formschlüssig verbunden, beispielsweise durch Verrasten oder indem die Befestigungselemente verprägt, insbesondere heiß verprägt werden, nachdem sie durch Öffnungen der Abdeckung, beispielsweise Löcher in einem Flansch, hindurch gesteckt wurden.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Rohr einen Sockel bildet, der das Heizelement trägt. Die Dichtung kann den Sockel umgeben oder auf dem Sockel aufliegen. Bevorzugt bildet der Sockel eine abgeflachte Trägerfläche für das Heizelement. Eine abgeflachte Trägerfläche erleichtert eine gute thermische Ankopplung des Heizelements an das Rohr, kann aber beispielsweise auch ohne einen Sockel verwirklicht werden, indem einfach ein Teil der Mantelfläche des Rohres abgeflacht wird.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beheizen von Blowby Gasen eines Verbrennungsmotors, mit einem Rohr zum Leiten der Blowby Gase, einem Heizelement, und einer Abdeckung, welche das Heizelement zwischen sich und dem Rohr einschließt, wobei die Abdeckung und das Rohr über eine Dichtzone dicht gefügt sind, die so angeordnet ist, dass eine gedachte Linie, die senkrecht zur Längsrichtung des Rohres und durch das Heizelement hindurch verläuft, von der Dichtzone umgeben ist.
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Die Dichtzone kann dabei von einer Dichtung, wie sie vorstehend beschrieben ist, gebildet bzw. abgedichtet sein. Möglich ist es aber auch, dass die Dichtzone als eine Schweißnaht ausgebildet ist, die das Rohr mit der Abdeckung verbindet. Beispielsweise können sowohl das Rohr als auch die Abdeckung aus Metall oder sowohl das Rohr als auch die Abdeckung aus schweißbarem Kunststoff ausgebildet sein. Ein Kunststoffmantel des Rohres ist bei einer Schweißverbindung nicht erforderlich bzw. wäre sogar hinderlich. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass ein das Rohr umgebender Kunststoffmantel, zwar als Teil der Heizvorrichtung, aber nicht als Teil des Rohres anzusehen ist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Gleiche und einander entsprechende Komponenten sind darin mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet. Es zeigen:
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1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Vorrichtung zum Beheizen von Blowby Gasen,
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2 die in 1 gezeigte Vorrichtung ohne Steckergehäuse;
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3 eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Beheizen von Blowby Gasen,
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4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Beheizen von Blowby Gasen in einer Schnittansicht.
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Die in den 1 und 2 dargestellte Vorrichtung dient zum Beheizen von Blowby Gasen und wird bestimmungsgemäß in eine Blowby-Leitung eingebaut. Die dargestellte Heizvorrichtung hat ein Metallrohr 1, das von einem Kunststoffmantel 2 umgeben ist. Der Kunststoffmantel 2 ist bevorzugt um das Metallrohr 1, das beispielweise aus Aluminium sein kann, herumgespritzt und kann eine größere Länge als das Metallrohr 1 aufweisen, also das Metallrohr 1 verlängern.
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Der Kunststoffmantel 2 hat eine Aussparung, die insbesondere in 2 zu sehen ist. In dieser Aussparung bildet das Metallrohr 1 eine, bevorzugt ebene, Trägerfläche, die ein keramisches PTC-Heizelement 3 trägt. Zwischen dem Metallrohr 1 und dem PTC-Heizelement 3 kann ein Kontaktblech 4 angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, dass das Metallrohr 1 selbst zum elektrischen Kontaktieren des PTC-Heizelements 3 verwendet wird. Auf dem PTC-Heizelement 3 liegt ein Kontaktblech 5. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das PTC-Heizelement 3 also zwischen zwei Kontaktblechen 4, 5 angeordnet.
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Bevorzugt ist zwischen dem Kontaktblech 4 und dem Metallrohr 1 eine Zwischenschicht, die in den Figuren nicht dargestellt ist. Mit einer Zwischenschicht lässt sich die Wärmeankopplung an das Metallrohr 1 verbessern, indem kleine Unebenheiten ausgeglichen werden und somit eine größere Wärmeleitfläche erreicht wird. Die Zwischenschicht ist bevorzugt eine Folie, kann aber auch als ein Lack oder sonstige Beschichtung auf das Metallrohr aufgetragen sein. Alternativ oder zusätzlich kann mit der Zwischenschicht auch eine elektrische Isolation bewirkt werden. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass das Metallrohr potentialfrei ist, was insbesondere bei einer Beheizung mit größeren elektrischen Spannungen vorteilhaft ist. Die Zwischenschicht kann als Folie beispielsweise aus Kunststoff oder einem Keramikmaterial hergestellt sein.
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Die Kontaktbleche 4, 5 weisen jeweils einen abgebogenen Abschnitt 4a, 5a auf, der einen Kontaktstift eines Steckers bildet. Die Kontaktstifte ragen durch einen Boden eines Steckergehäuses 6 hindurch, das die Aussparung des Kunststoffmantels 2 bedeckt. Das PTC-Heizelement 3 ist auf diese Weise in einem Innenraum zwischen dem Metallrohr 1 und dem Steckergehäuse 6 eingeschlossen. Dieser Innenraum ist durch einen Dichtring 7 abgedichtet, der auf dem Metallrohr 1 liegt und das PTC-Heizelement 3 umgibt. Der Dichtring 7 sitzt bevorzugt in einer Nut des Steckergehäuses 6 und wird zwischen dem Steckergehäuse 6 und dem Metallrohr 1, insbesondere zwischen dem Steckergehäuse 6 und der Trägerfläche des Metallrohrs 1, verpresst.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kunststoffmantel 2 Befestigungselemente 2a aus, die in das Steckergehäuse 6 eingreifen, beispielsweise in Löcher eines von dem Steckgehäuse 6 gebildeten Flanschs. Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, dass das Steckergehäuse Befestigungselemente aufweist, die in den Kunststoffmantel eingreifen. Die beispielsweise als Zapfen ausgebildeten Befestigungselemente 2a erleichtern das Positionieren des Steckergehäuses 6 auf der Aussparung des Kunststoffmantels 2. Die Befestigungselemente 2a können nach dem Aufsetzen des Steckergehäuses 6 heiß verprägt werden und auf diese Weise eine formschlüssige oder sogar stoffschlüssige Verbindung von Steckergehäuse 6 und Kunststoffmantel 2 bewirken. Möglich ist auch ein Verschweißen, Verkleben oder Verrasten von Kunststoffmantel 2 und Steckergehäuse 6.
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Das Kontaktblech 5 zwischen dem Boden des Steckergehäuses 6 und dem PTC-Heizelement 3 kann eine Federlasche 5b bilden, die gegen das Steckergehäuse 6 drückt. Solche Federlaschen 5b können aus einer Grundfläche des Kontaktblechs 5b ausgeschnitten und dann aufgestellt werden. Eine oder mehrere Federlaschen 5b verbessern die thermische Ankopplung des PTC-Heizelements 3 an das Metallrohr 1 und gleichen Toleranzen aus. Die Federlaschen 5b drücken nämlich das PTC-Heizelement 3 federnd nach unten gegen das Metallrohr 1 bzw. gegen das zwischen Metallrohr 1 und PTC-Heizelement angeordnete Kontaktblech 4. Als Alternative zu solchen Federlaschen können auch separate Federelemente verwendet werden, die zwischen Kontaktblech und Steckergehäuse angeordnet werden.
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Die dargestellte Vorrichtung zum Beheizen von Blowby Gasen kann hergestellt werden, indem zunächst das Steckergehäuse 6 mit dem Dichtring 7, dem PTC-Heizelement 3 und den Kontaktblechen 4, 5 zu einer Steckerbaugruppe vormontiert wird, die dann auf die Aussparung in dem Kunststoffmantel 2 des Metallrohres 1 gesetzt wird.
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Zum Vormontieren der Steckerbaugruppe wird der Dichtring 7 in die Nut des Steckergehäuses 6 eingelegt. Beim Aufsetzen der Steckerbaugruppe auf die Aussparung des Kunststoffmantels 2 berührt der Dichtring 7 dann das Metallrohr 1 und wird dort verpresst.
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Ferner werden zum Vormontieren der Steckerbaugruppe abgebogene Abschnitte 4a, 5a der beiden Kontaktbleche 4, 5, zwischen denen das PTC-Heizelement 3 angeordnet ist, durch Öffnungen im Boden des Steckergehäuses 6 hindurch gesteckt. Das PTC-Heizelement 3 ist dann zwischen den beiden Kontaktblechen 4, 5 gehalten, die ihrerseits an dem Steckergehäuse 6 befestigt sind.
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Indem das Steckergehäuse 6, genauer gesagt die Steckerbaugruppe, dann auf die Aussparung des Kunststoffmantels 2 gesetzt wird, wird die Heizvorrichtung zusammengefügt. Dabei greifen die Befestigungselemente 2a des Kunststoffmantels 2 in dafür vorgesehene Öffnungen des Steckergehäuses 6 ein. Diese Öffnungen sind bevorzugt in einem Flansch des Steckergehäuses 6 vorgesehen. Die Befestigungselemente 2a können dabei eine Rastverbindung bewirken. Insbesondere wenn die Befestigungselemente einfacher ausgebildet sind, beispielweise als Zapfen, können diese durch Verprägen oder Verstemmen mit dem Steckergehäuse 6 verbunden werden.
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3 zeigt eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Beheizen von Blowby Gasen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sitzt der Dichtring 7 nicht in einer Nut des Steckergehäuses 6, sondern stattdessen in einer Nut, die zwischen dem Kunststoffmantel 2 und einem von dem Metallrohr 1 gebildeten Sockel gebildet ist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 trägt eine abgeflachte Trägerfläche des Metallrohrs 1 das PTC-Heizelement 3. Diese abgeflachte Trägerfläche wird von einem Sockel 1a gebildet, der von dem Dichtring 7 umgeben ist. Der Dichtring 7 liegt deshalb sowohl an den Kunststoffmantel 2, dem Metallrohr 1 als auch an dem Steckergehäuse 6 an und wird zwischen diesen drei Bauteilen verpresst. Vorteilhaft lässt sich so eine Abdichtung nicht nur zwischen Metallrohr 1 und Steckergehäuse 6 erreichen, sondern auch zwischen Metallrohr 1 und Kunststoffmantel 2, so dass auch eine Abdichtung nach außen erfolgt. Alternativ können auch zwei Dichtringe verwendet werden.
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In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Beheizen von Blowby Gasen in einer Schnittansicht dargestellt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel bildet das Metallrohr 1 einen Sockel 1a, der von dem Dichtring 7 umgeben ist.
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Der Dichtring 7 ist aber in einer Nut des Steckgehäuses 6 gehalten. Das Steckergehäuse 6 kann bei einer solchen Ausführungsform formschlüssig an dem Metallrohr 1 befestigt werden, so dass auf einen Kunststoffmantel 2 verzichtet werden kann. Möglich ist es aber auch, einen Kunststoffmantel 2 für das Metallrohr 1 vorzusehen und das Steckergehäuse 6 an diesem Kunststoffmantel 2 zu befestigen.
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Der Sockel 1a des Metallrohrs 1 bildet auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine abgeflachte Trägerfläche für das PTC-Heizelement, das in 4 der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. Die Trägerfläche kann als Innenfläche eines Rohrkanals 8 ausgebildet sind. In einen solchen Rohrkanal 8 kann ein Paket eingeschoben werden, das aus dem PTC-Heizelement, einem oder zwei Kontaktblechen und einer oder zwei Isolationsschichten gebildet ist. Durch Druckbeaufschlagung auf die obere Deckwand des Rohrkanals wird das Paket anschließend verpresst. Auf ein Federelement kann dadurch verzichtet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rohr
- 1a
- Sockel
- 2
- Kunststoffmantel
- 2a
- Befestigungselemente
- 3
- PTC-Heizelement
- 4
- Kontaktblech
- 4a
- Abschnitt
- 5
- Kontaktblech
- 5a
- Abschnitt
- 5b
- Federlasche
- 6
- Abdeckung
- 7
- Dichtring
- 8
- Rohrkanal
