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Stand der Technik
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Leitungsanschlussstück, insbesondere eines Ablaufstutzens eines Kraftstoffinjektors, mit einem Rohrteil und einem Strömungskanal in dem Rohrteil nach der Gattung des Patentanspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Ablaufstutzen insbesondere eines Kraftstoffinjektors mit einem Leitungsanschlussstück nach der Gattung des Patentanspruchs 11. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf einen Kraftstoffinjektor mit einem Leitungsanschlussstück nach der Gattung des Patentanspruchs 12 sowie ein System zur Führung eines Mediums, insbesondere ein Kraftstoffrücklaufsystem nach der Gattung des Patentanspruchs 13.
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In Kraftstoffeinspritzsystemen wie beispielsweise in sog. Common-Rail-Systemen werden die den verschiedenen Zylindern eines Motors zugeordneten Kraftstoffinjektoren mit Kraftstoff aus einer gemeinsamen Hochdruckleitung versorgt. Ein Teil des den Kraftstoffinjektoren zugeführten Kraftstoffs gelangt über sog. Rücklaufleitungen wieder in den Kraftstofftank zurück, wobei die Rückförderung des rückströmenden Kraftstoffs auf einem wesentlich niedrigeren Druckniveau erfolgt als die Kraftstoffzufuhr zu den Kraftstoffinjektoren. Üblicherweise wird dieser Niederdruck-Kraftstoffrücklauf mit den einzelnen Kraftstoffinjektoren über sog. Rücklaufstecker verbunden. Derartige Rücklaufstecker sind in der Regel aus Kunststoff gefertigt und sind sowohl mit Leitungsanschlüssen zum Anschluss an die Kraftstoff-Rücklaufleitung als auch zudem mit einem Anschluss für einen jeweils zugeordneten Kraftstoffinjektor ausgestattet, wobei dieser Anschluss an den Kraftstoffinjektor über dessen sog. Ablaufstutzen mittels einer elastischen Dichtung bzw. O-Ring-Abdichtung montiert und über einen Haltebügel fixiert wird. In Relation zu diesem Stand der Technik steht ein relativ hoher Montageaufwand, der durch Auftrennen der Kraftstoff-Rücklaufleitung, anschließendes Montieren der Leitungsenden an den Steckerleitungsanschlüssen des Rücklaufsteckers und Montage des Anschlusses des Rücklaufsteckers am Ablaufstutzen des Kraftstoffinjektors verursacht wird.
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Vorteile der Erfindung
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Das Leitungsanschlussstück mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass bei Ansetzen und anschließendem Anpressen der medienführenden Anschlussleitung an das Rohrteil, z.B. einen Ablaufstutzen eines Kraftstoffinjektors, der spitz zulaufende Kopplungsbereich des Rohrteils den Außenmantelabschnitt der medienführenden Anschlussleitung durchdringt, wobei gleichzeitig auch in strömungstechnischer Hinsicht eine Verbindung zwischen der medienführenden Anschlussleitung und dem Rohrteil erfolgt, da der spitz zulaufende Kopplungsbereich in den Innenraum der medienführenden Anschlussleitung hineinragt und somit der dort ausmündende Strömungskanal, der sich durch den Ablaufstutzen des Injektors erstreckt, sich in den im Innenraum der medienführenden Anschlussleitung verlaufenden Strömungspfad für das Medium, z.B. den Kraftstoff, fortsetzen kann, wodurch der Kontakt für den Volumenstrom des Mediums freigegeben wird. Gegenüber dem Stand der Technik, bei dem die Verbindung zwischen dem Ablaufstutzen des Kraftstoffinjektors und der Kraftstoffrücklaufleitung dadurch erfolgt, dass in die Kraftstoffrücklaufleitung ein Rücklaufstecker eingesetzt wird, der mit einem Anschluss für die Kopplung an den Ablaufstutzen des Kraftstoffinjektors ausgestattet ist, entfällt bei der Erfindung aufgrund der direkten Verbindung zwischen dem Ablaufstutzen und der medienführenden Anschlussleitung ein derartiger Rücklaufstecker als zusätzliches Bauteil, so dass sich dadurch eine Kostenreduktion ergibt. Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Lösung einen im Unterschied zum Stand der Technik geringeren Montageaufwand, denn beim Stand der Technik ist es erforderlich, dass an jedem Kraftstoffinjektor, der einem einzelnen Zylinder eines Verbrennungsmotors zugeordnet ist, ein Rücklaufstecker angeflanscht werden muss, wobei die medienführende Anschlussleitung an der jeweiligen Position des jeweiligen Rücklaufsteckers relativ umständlich und zeitraubend aufgetrennt wird und die entsprechenden Trennstellen mit dem jeweiligen Rücklaufstecker mittels Schlauchschellen oder dergleichen verbunden werden, während demgegenüber gemäß der erfindungsgemäßen Lösung kein Auftrennen der medienführenden Anschlussleitung, d.h. der Kraftstoffrücklaufleitung, in einzelne Leitungsabschnitte erfolgt, sondern durch direktes Einpressen des dafür ausgebildeten Kopplungsbereichs des Ablaufstutzens in die Kraftstoffrücklaufleitung an der gewünschten Leitungsposition eine Kopplung des im Ablaufstutzen des Kraftstoffinjektors verlaufenden Strömungskanals mit dem Leitungsinnenquerschnitt der Kraftstoffrücklaufleitung erfolgt. Vorteilhaft ist dann beispielsweise bei einem Mehrzylinderverbrennungsmotor, bei dem jedem Zylinder ein Kraftstoffinjektor zugeordnet ist, die Kraftstoffrücklaufleitung durchgängig und direkt von einem Kraftstoffinjektor eines Zylinders zum jeweils benachbart angeordneten Kraftstoffinjektor des nächstfolgenden Zylinders anbringbar, so dass für eine derartige Rücklaufleitung nur noch ein umlaufender Schlauch erforderlich ist. Demgemäss entfällt eine Montage von Rücklaufsteckern und entsprechenden Leitungssegmenten zum Aufbau einer entsprechenden Rücklaufleitung, so dass die erfindungsgemäße Lösung nicht nur einen gegenüber dem Stand der Technik erheblichen Kostenvorteil, sondern auch einen signifikant geringeren Montageaufwand bietet.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Leitungsanschlussstücks ergeben sich durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und in den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Letztere zeigen in schematisch gehaltenen Ansichten:
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1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leitungsanschlussstücks in einem vertikalen Längsschnitt, und
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2 eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leitungsanschlussstücks in einem ebenfalls vertikalen Längsschnitt.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt in einer vertikalen Längsschnittansicht eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ablaufstutzens 10 eines Kraftstoffinjektors. An einen unteren Sockelbereich 11 des Ablaufstutzens 10 schließt sich nach unten hin der – nicht dargestellte – übrige Injektorkörper an, während sich in der entgegengesetzten Richtung von dem unteren Sockelbereich 11 längs der Längsmittelachse 12 des Ablaufstutzens 10 ein länglicher halsförmiger Anschlussbereich 13 mit einem gegenüber dem Außenumfang des unteren Sockelbereichs 11 deutlich reduzierten Außendurchmesser wegerstreckt. Koaxial zu der Längsmittelachse 12 als Symmetrieachse verläuft ein Strömungskanal 14 innerhalb des Ablaufstutzens 10.
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Wie in 1 weiterhin veranschaulicht ist, ist der an den unteren Sockelbereich 11 angrenzende Anschlussbereich 13 im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet. An den hohlzylindrisch ausgebildeten Anschlussbereich 13 schließt sich mittig ein sich konusförmig verjüngender Endabschnitt 15 an, der in einer Kegelspitze 16 endet, wobei der Fuß des sich konusförmig verjüngenden Endabschnitts 15 im Übergangsbereich zum Anschlussbereich 13 von einem ringförmig umlaufenden und konkav geformten Absatz 21 umschlossen ist. Der koaxial zur Längsmittelachse 12 verlaufende Strömungskanal 14 durchsetzt den Ablaufstutzen 10 nicht vollständig, sondern erstreckt sich lediglich durch den unteren Sockelbereich 11 und den hohlzylindrischen Anschlussbereich 13 bis hin zum Fuß des konusförmig ausgebildeten Endabschnitts 15, wo sich der bis dahin axial verlaufende Strömungskanal 14 in radialer Richtung in mehrere etwa radial wegerstreckende Querkanäle 17, die als Querbohrungen zum Strömungskanal 14 ausgebildet sind, auffächert, wobei diese Querbohrungen 17 an der Kegelmantelfläche des konusförmigen Endabschnitts 15 ungefähr rechtwinklig zur Kegelmanteloberfläche ausmünden.
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Der konusförmige Endabschnitt 15 dient als Kopplungsbereich zur Ankopplung des Ablaufstutzens 10 des Injektors an eine Kraftstoff-Rücklaufleitung 18, welche als flexibler Schlauch ausgebildet ist. Zur Kopplung bzw. Montage wird die Kegelspitze 16 des konusförmigen Endabschnitts 15 auf den Außenumfang bzw. Außenmantel der Kraftstoff-Rücklaufleitung 18 radial aufgesetzt, worauf die Kraftstoff-Rücklaufleitung 18 und der Ablaufstutzen 10 des Injektors gegeneinander gedrückt werden, wobei sich die Kegelspitze 16 des konusförmigen Endabschnitts 15 unter Einwirkung des von außen manuell ausgeübten Drucks in den Mantelabschnitt der Kraftstoff-Rücklaufleitung 18 bohrt und diesen in radialer Richtung durchdringt bzw. perforiert, bis der konkav geformte Absatz 21, welcher den Fuß des konusförmigen Endabschnitts 15 als umlaufende Vertiefung bzw. Ringschulter umschließt, an dem entsprechenden Mantelabschnitt dichtend anliegt, der das von der Kegelspitze 16 des konusförmigen Endabschnitts 15 unter Druckausübung gebohrte Loch in der Kraftstoff-Rücklaufleitung 18 umgibt. Die umlaufende Ringschulter 21 fungiert somit beim Kopplungsvorgang als Anschlag für den Mantelabschnitt der Leitung 18.
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Die konusförmige Ausbildung des Endabschnitts bzw. Kopplungsbereichs 15 hat den Vorteil, dass sich beim Kopplungsvorgang infolge der in den Mantelabschnitt der Leitung 18 eindringenden Kegelspitze 16 dieser Mantelabschnitt ausgehend von der perforierten Stelle aufspreizt und dadurch eine radiale Verspannung der Leitung 18 in diesem Mantelabschnitt erfolgt, durch welche sich der an die perforierte Stelle unmittelbar angrenzende Mantelabschnitt dichtend an die Kegelspitze 16 anpresst bzw. verpresst und gleichzeitig sich der der Ringschulter 21 zugewandte konvexe Bereich des Mantelabschnitts dichtend an die dazu komplementär ausgebildete konkave Ringschulter 21 anschmiegt, wodurch die Dichtwirkung zwischen dem Ablaufstutzen 10 und dem angekoppelten Mantelabschnitt der Leitung 18 erzielt wird. Zusätzlich wird die Dichtwirkung erhöht, indem aufgrund des bei bestimmungsgemäßem Betrieb in der Leitung 18 herrschenden Innendrucks der Mantelabschnitt der Leitung 18 gegen den spitz zulaufenden Kopplungsabschnitt 15 gepresst wird, so dass die Verbindung aus Ablaufstutzen 10 und entsprechendem Leitungsabschnitt unter diesem Innendruck selbstdichtend ausgeführt ist.
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In diesem nunmehr gekoppelten bzw. verbundenen Zustand, den 1 veranschaulicht, münden die Austrittsöffnungen der Querkanäle 17 in den Innenraum der Kraftstoff-Rückleitung 18; dadurch ist der Durchfluss des aus dem Injektor über die Querkanäle 17 und den axial verlaufenden Strömungskanal 14 in die Rücklaufleitung 18 zurückströmenden Kraftstoffs sichergestellt.
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Um den Strömungswiderstand innerhalb der Rücklaufleitung 18 aufgrund des in der Montagestellung in den Mantelabschnitt hineinragenden Kopplungsbereichs 15 niedrig zu halten, ist der konusförmige Endabschnitt 15 des Ablaufstutzens 10 im bevorzugten Ausführungsbeispiel so bemessen, dass die axiale Länge bzw. Höhe des konusförmigen Endabschnitts 15 größer als die Manteldicke der Rücklaufleitung 18 und nicht größer als deren Innenradius ist. Ferner ist zur optimalen Anpassung des Ablaufstutzens an die Rücklaufleitung in radialer Richtung der Durchmesser der Kegelgrundfläche, d.h. am Fuß des konusförmigen Endabschnitts 15, nicht größer als der radiale Außendurchmesser der Rücklaufleitung 18 und bevorzugt etwa in der Größenordnung des Durchmessers des Innenquerschnitts der Rücklaufleitung 18. Um die strömungstechnische Verbindung zwischen Ablaufstutzen 10 und der Rücklaufleitung 18 sicherzustellen, ist der axiale Abstand der auf dem Kegelmantel des Endabschnitts 15 ausmündenden Austrittsöffnungen der Querkanäle 17 zum Fuß des Kegels und damit zur axialen Position der dazu radial angrenzenden Ringschultern 21 geringfügig größer als die Manteldicke der Rücklaufleitung 18.
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Um die Rücklaufleitung 18 an dem Ablaufstutzen 10 in der Montagestellung, d.h. in dem miteinander gekoppelten bzw. verbundenen Zustand, dauerhaft und stabil zu fixieren sowie gegen Vibrationen bzw. Schüttelbelastungen und unbeabsichtigtes Lösen zu sichern, ist eine federnd ausgebildete Halteklammer 19 vorgesehen, welche bevorzugt aus Federstahl oder dergleichen gebildet ist und in der Form eines offenen Sicherungsrings zum Festklemmen am Ablaufstutzen ausgebildet ist. Die Halteklammer 19 ist in der Montagestellung in einer Ringnut 20 verrastet, die im oberen Abschnitt des halsförmigen Anschlussbereichs 13 an dessen Außenumfang umlaufend angeordnet ist. Dabei umfasst die Halteklammer 19 mit ihrem Ringsegmentabschnitt den an den Ablaufstutzen 10 angekoppelten Mantelabschnitt der Rücklaufleitung 18 derart, dass der dem von der kegeligen Spitze 16 gebohrten Loch und damit dem halsförmigen Anschlussbereich 13 radial gegenüberliegende Teil des Mantelabschnitts annähernd formschlüssig von der Halteklammer 19 eingefasst ist, während die beiden Eingriffsenden 23 der Halteklammer 19 an den beiden einander gegenüberliegenden Seiten des hohlzylindrischen Bereichs 13 des Ablaufstutzens 10 in die am Außenumfang dieses halsförmigen Anschlussbereichs 13 radial umlaufende Ringnut 20 federnd eingreifen bzw. verrasten. Dazu ist die umlaufende Ringnut 20 axial zwischen der Ringschulter 21 und dem unteren Sockelbereich 11 derart angeordnet, dass die von ihr definierte Ebene senkrecht zur Längsmittelachse 12 des Ablaufstutzens 10 verläuft. Die Eingriffsenden 23 der Halteklammer 19 sind dadurch gebildet, dass die Enden 24 des die Halteklammer 19 bildenden Federstahls winklig nach außen zurückgebogen sind, wobei bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Halteklammer 19 deren jeweils winklig zurückgebogenen Stellen die der umlaufenden Ringnut 20 zugeordneten Eingriffsenden 23 bilden. Die nach außen abgewinkelten Enden 24 dienen somit lediglich der manuellen Handhabung, um die Halteklammer 19 an diesen Enden zum Lösen bzw. Arretieren aufzuspreizen.
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2 zeigt ebenfalls in einer vertikalen Längsschnittansicht eine alternative zweite Ausführungsform der Erfindung. Der untere Sockelbereich 31 des erfindungsgemäßen Ablaufstutzens 30, an den sich nach unten hin der – in 2 nicht dargestellte – übrige Injektorkörper anschließt, geht in einen durchmesserkleineren halsförmigen und hohlzylindrischen Anschlussabschnitt 33 über, auf den ein Endabschnitt 35 folgt, welcher als Kopplungsbereich zur Perforation und Ankopplung eines Außenmantelabschnitts einer Rücklaufleitung 38 bestimmt ist. Indem – im Unterschied zu der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform – ein koaxial zur Längsmittelachse 32 des Ablaufstutzens 30 verlaufender Strömungskanal 34 nicht nur den unteren Sockelbereich 31 und den Anschlussabschnitt 33, sondern auch den Endabschnitt 35 vollständig durchsetzt, ist dieser Endabschnitt 35 in der Form eines Kegelstumpfs ausgebildet. Indem der Strömungskanal 34 als axial durchgehende Bohrung den Kegelstumpf des Endabschnitts 35 mittig durchsetzt, ist das Ende des Kegelstumpfs bzw. Endabschnitts 35 als spitz zulaufender und radial umlaufender Kragen ausgeformt, so dass sich eine injektionsnadelähnliche Konfiguration ergibt. Den Fuß des Kegelstumpfs umschließt radial ein konkav ausgeformter Absatz 41 in der Form einer Ringschulter. Zur Kopplung bzw. Montage wird das Ende, d.h. der Kragen des Endabschnitts 35, auf den Außenmantel bzw. Außenumfang der Kraftstoff-Rückleitung 38 radial aufgesetzt, worauf die Kraftstoff-Rücklaufleitung 38 und der Ablaufstutzen 30 des Injektors gegeneinander gedrückt werden; dabei bohrt sich das Ende, d.h. der Kragen des kegelstumpfförmigen Endabschnitts 35, unter Einwirkung eines von außen manuell ausgeübten Drucks in den Mantelabschnitt der Kraftstoff-Rücklaufleitung 38 und durchdringt diesen in radialer Richtung, bis die konkav ausgeformte Ringschulter 41, welche den Fuß des kegelstumpfförmigen Endabschnitts 35 umlaufend umschließt, an dem Mantelabschnitt dichtend anliegt, welcher die von dem Ende des kegelstumpfförmigen Endabschnitts 35 unter Druckausübung gebohrte Öffnung in der Kraftstoff-Rücklaufleitung 38 umgibt. Auch bei dieser zweiten Ausführungsform fungiert somit die Ringschulter 41 beim Kopplungsvorgang als Anschlag für den Mantelabschnitt der Rücklaufleitung 38.
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In diesem gekoppelten bzw. verbundenen Zustand, den 2 veranschaulicht, mündet der Strömungskanal 34 direkt in den Innenraum der Kraftstoff-Rückleitung 38, wodurch der Durchfluss von Kraftstoff aus dem Injektor in die Kraftstoff-Rücklaufleitung 38 bei bestimmungsgemäßem Einsatz des erfindungsgemäßen Ablaufstutzens 30 sichergestellt ist.
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Um den Strömungswiderstand innerhalb der Rücklaufleitung 38 niedrig zu halten, ist der konusförmige Endabschnitt 35 des Ablaufstutzens 30 im bevorzugten Ausführungsbeispiel so bemessen, dass die axiale Länge bzw. Höhe des Kegelstumpfs des Endabschnitts 35 größer ist als die Manteldicke der Rücklaufleitung 38 und nicht größer als deren Innenradius. Ferner ist in radialer Richtung der Durchmesser der Kegelgrundfläche, d.h. am Fuß des Kegelstumpfs bzw. Endabschnitts 35, nicht größer als der radiale Außendurchmesser der Rücklaufleitung 38 und bevorzugt etwa in der Größenordnung des Durchmessers des Innenquerschnitts der Rücklaufleitung 38.
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Wie 2 weiterhin veranschaulicht, dient zur dauerhaften und stabilen Fixierung bzw. Sicherung der Kraftstoff-Rücklaufleitung 38 an dem Ablaufstutzen 30 in der Montagestellung eine federnd ausgebildete Halteklammer 39, welche aus Federstahl oder dergleichen gebildet ist. Im Gegensatz zu der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform, bei der beide Eingriffsenden der Halteklammer 19 bei deren bestimmungsgemäßen Gebrauch in einer am Umfang des halsförmigen Anschlussbereichs 13 umlaufend ausgebildeten Ringnut verrastet sind, zeigt 2, dass bei der zweiten Ausführungsform in der Montagestellung lediglich ein Ende 43 der Halteklammer 39 zum Verankern in der am Umfang des Anschlussbereichs 33 umlaufend ausgebildeten Ringnut 40 dient. Dieses Ende 43 greift an einem Ring 42 an, der in der Ringnut 40 aufgenommen ist, während das andere Ende 45 der Halteklammer 39 frei bleibt und der sich zwischen dem Ende 43 und dem frei bleibenden Ende 45 erstreckende halbringförmig gewölbte Abschnitt der Halteklammer 39 den angekoppelten Mantelabschnitt der Rücklaufleitung 38 auf dessen dem Endabschnitt 35 des Ablaufstutzens 30 abgewandten Außenumfangsseite formschlüssig auf einem Umfang von etwa 180° umfasst. Zur besseren manuellen Handhabung ist das frei bleibende Ende 45 nach außen abgewinkelt, um die Halteklammer 39 an diesem Ende 45 zum Lösen bzw. Arretieren aufzuspreizen.
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Bei der zweiten Ausführungsform wird ebenfalls die Dichtwirkung zwischen dem Mantelabschnitt und dem Ablaufstutzen 30 durch radiale Verspannung der Rücklaufleitung 38 in ihrem angekoppelten Mantelabschnitt erzielt, der sich beim Kopplungsvorgang infolge des in den Mantelabschnitt eindringenden injektionsnadelähnlichen Kopplungsbereichs 35 ausgehend von der perforierten Stelle im Mantelabschnitt aufspreizt, wobei sich der an diese Stelle unmittelbar angrenzende Bereich des Mantelabschnitts dichtend an den kegelstumpfförmigen Kopplungsbereich 35 anpresst und gleichzeitig sich der weiter benachbarte und der Ringschulter 41 zugewandte konvexe Bereich des Mantelabschnitts dichtend an die komplementär ausgebildete konkave Ringschulter 41 anschmiegt. Die Dichtwirkung wird zusätzlich aufgrund des bei bestimmungsgemäßem Betrieb in der Rücklaufleitung 38 herrschenden Innendrucks noch erhöht, indem infolge dieses Innendrucks der Mantelabschnitt der Rücklaufleitung 38 gegen den kegelstumpfförmigen Kopplungsabschnitt 35 gepresst wird und dadurch die Verbindung aus Ablaufstutzen 30 und entsprechendem Leitungsabschnitt selbstdichtend ausgeführt ist.
