DE102014218411A1 - Kältegerät mit mehreren Lagerkammern - Google Patents
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Abstract
Ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, umfasst einen in einer Verdampferkammer (15) angeordneten Verdampfer (16) und wenigstens zwei durch Luftaustausch mit der Verdampferkammer (15) gekühlte Lagerkammer (2, 3). In der Verdampferkammer (15) ist vor einer Anströmseite (18) des Verdampfers (16) ein Einlassvolumen (17) freigehalten, das über erste Ansaugöffnungen (27) mit der ersten Lagerkammer (2) und über zweite Ansaugöffnungen (29) mit der zweiten Lagerkammer (3) kommuniziert. Eine Führungsrippe (31) erstreckt sich in dem Einlassvolumen (17) in Längsrichtung der Anströmseite (18) und von einer der Anströmseite (18) gegenüberliegenden Wand (32) aus auf die Anströmseite (18) zu. Die ersten und zweiten Ansaugöffnungen (27, 29) sind auf verschiedenen Seiten der Führungsrippe (31) angeordnet.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einem Gehäuse, in dem mehrere Lagerkammern, insbesondere Lagerkammern für unterschiedliche Betriebstemperaturen wie etwa ein Gefrierfach und ein Normalkühlfach, untergebracht sind.
- Derartige Haushaltskältegeräte sind häufig als Full-NoFrost-Geräte ausgeführt. Bei Geräten dieses Typs sind die einzelnen Lagerkammern durch einen gemeinsamen Lamellenverdampfer gekühlt, der in einer meist von der kältesten Lagerkammer abgeteilten Verdampferkammer untergebracht ist. Wenn in den Lagerkammern erwärmte Luft durch den Lamellenverdampfer zirkuliert, schlägt sich die von der Luft mitgeführte Feuchtigkeit an den Lamellen des Verdampfers nieder und bildet darauf eine Reifschicht, die zum einen den Wärmeaustausch zwischen den Lamellen und der zirkulierenden Luft behindert und zum anderen die Durchgänge zwischen den Lamellen des Verdampfers verengt und dadurch auch die Luftzirkulation erschwert. Die Reifschicht muss deshalb regelmäßig abgetaut werden. Eine ungleichmäßige Verteilung des Reifs im Verdampfer führt dazu, dass dünn bereifte Bereiche des Verdampfers schneller eisfrei werden als dick bereifte und sich in der Zeit, die die dick bereiften Bereiche zum Abtauen brauchen, auf eine Temperatur deutlich oberhalb des Gefrierpunkts erwärmen. Dies führt zu hohem Energieverbrauch, einerseits wegen der langen Dauer des Abtauvorgangs und andererseits weil die unnötig aufgeheizten Teile des Verdampfers wieder heruntergekühlt werden müssen, bevor der Verdampfer wieder die Lagerkammern kühlen kann.
- Eine Aufgabe der Erfindung ist, ein Kältegerät in NoFrost-Bauart zu schaffen, bei dem der Verdampfer schnell und energieeffizient abtaubar ist.
- Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Kältegerät mit einem in einer Verdampferkammer angeordneten Verdampfer und wenigstens zwei durch Luftaustausch mit der Verdampferkammer gekühlten Lagerkammern, bei dem in der Verdampferkammer vor einer Anströmseite des Verdampfers ein Einlassvolumen freigehalten ist, das über erste Ansaugöffnungen mit der ersten Lagerkammer und über zweite Ansaugöffnungen mit der zweiten Lagerkammer kommuniziert, eine Führungsrippe sich in dem Einlassvolumen in Längsrichtung der Anströmseite und von einer der Anströmseite gegenüberliegenden Wand aus auf die Anströmseite zu erstreckt und indem die ersten und zweiten Öffnungen auf verschiedenen Seiten dieser Führungsrippe angeordnet sind.
- Die Führungsrippe stellt sicher, dass Luft aus beiden Kammern sich über die gesamte Breite des Verdampfers verteilen kann, so dass nicht über die Breite des Verdampfers hinweg verschiedene Regionen existieren, die, da sie der im Allgemeinen mehr Feuchtigkeit mitführenden Luft aus der wärmeren Lagerkammer stärker ausgesetzt sind, stärker Reif ansetzen als andere Regionen. Indem die Führungsrippe eine turbulente Durchmischung der Luftströme aus der ersten und der zweiten Lagerkammer im Einlassvolumen behindert, sorgt sie überdies für einen geringen Druckverlust im Kreislauf der Luft zwischen der Verdampferkammer und den Lagerkammern, so dass ein erforderlichenfalls zum Antreiben der Luftzirkulation eingesetzter Ventilator mit geringerer Leistung auskommt.
- Die Führungsrippe ermöglicht es dem Einlassvolumen, die Funktion einer Strahlpumpe wahrzunehmen, in der die stärkere der beiden Luftströmungen die schwächere mitzieht, anstatt sie durch Verwirbelung zu blockieren. Auch dies trägt dazu bei, dass über die gesamte Breite der Anströmseite hinweg beide Luftströme übereinander in den Verdampfer eintreten.
- Andererseits bewirkt die eingeschränkte Turbulenz in dem Einlassvolumen, dass die Luftströme aus der ersten und der zweiten Lagerkammer weitgehend undurchmischt, einer oberhalb und der andere unterhalb der Führungsrippe, in den Verdampfer eintreten. Diese fehlende bzw. unvollständige Durchmischung kann zwar dazu führen, dass sich in dem Bereich der Anströmseite, der der feuchteren Luft ausgesetzt ist, schneller Reif bildet als in dem dem trockeneren Luftstrom ausgesetzten Bereich, doch hat eine daraus resultierende Ungleichverteilung des Reifs nur einen geringen Einfluss auf die Abtauzeit, da der Abstand zwischen den Bereichen klein ist.
- Infolge der eingeschränkten Durchmischung bleibt Schneebildung, zu der es kommen kann, wenn sich die relativ warme, feuchte Luft aus einer Lagerkammer in Kontakt mit der kälteren Luft aus der anderen Lagerkammer abkühlt, auf einen kleinen Bereich des Einlassvolumens, zwischen der Kante der Führungsrippe und der Anströmseite, begrenzt.
- Daher fällt eventuell entstehender Schnee nicht in dem Einlassvolumen zu Boden, sondern wird in den Verdampfer hineingespült, wo er haftenbleibt und anschließend problemlos abgetaut werden kann.
- Außerdem können Lamellen des Verdampfers quer zu der Führungsrippe orientiert sein und, indem so jede Lamelle sowohl in den stärker bereiften als auch in den schwächer bereiften Bereich des Verdampfers eingreift, einen effizienten Wärmeübergang zwischen den beiden Bereichen beim Abtauen gewährleisten.
- Die Verdampferkammer kann platzsparend in einer Trennwand zwischen der ersten und der zweiten Lagerkammer untergebracht sein. Die Längsrichtung der Anströmseite ist dann im Allgemeinen eine horizontale Richtung; typischerweise entspricht sie der Breitenrichtung des Kältegeräts.
- Um unterschiedliche Betriebstemperaturen in den Lagerkammern energiesparend aufrecht zu erhalten, ist die Verdampferkammer zweckmäßigerweise von der ersten Lagerkammer durch eine Wärmedämmschicht und von der zweiten Lagerkammer durch eine Schale getrennt, deren Wärmedämmwirkung schwächer als die der Wärmedämmschicht ist.
- Die Schale kann wenigstens einen Teil einer der Anströmseite gegenüberliegenden Wand des Einlassvolumens bilden, wobei dann die mit der zweiten Lagerkammer kommunizierenden zweiten Öffnungen in der Schale selbst oder zwischen der Schale und der Dämmschicht vorgesehen sein können.
- Wenn die Führungsrippe das Einlassvolumen in zwei entlang der Anströmseite des Verdampfers langgestreckte Teilräume gliedert, liegen zweckmäßigerweise in dem zweiten Teilraum die zweiten Öffnungen der Anströmseite gegenüber, um eine intensive Luftströmung von der zweiten Lagerkammer zum Verdampfer mit minimaler Richtungsänderung zu ermöglichen, die eine Strahlpumpenwirkung auf die von der ersten Lagerkammer herrührende Luftströmung ausüben kann. Auf diese Weise gelingt es, auch die von der ersten Lagerkammer herrührende Luftströmung über die gesamte Breite des Verdampfers zu verteilen, selbst wenn die ersten Öffnungen, über die diese Luftströmung das Einlassvolumen erreicht, an Längsenden des ersten Teilraums angeordnet sind.
- Diese ersten Öffnungen sind vorzugsweise über Rohrleitungen, die sich durch die Wärmedämmschicht erstrecken, mit der ersten Lagerkammer verbunden.
- Zweckmäßigerweise, und um eine Blockierung durch am Boden der ersten Lagerkammer angeordnete Gegenstände, insbesondere durch einen Auszugkasten, zu vermeiden, können diese Rohrleitungen jeweils wenigstens auf einem Teil ihrer Länge in einer Seitenwand der ersten Lagerkammer verlaufen.
- Um den Zusammenbau des Kältegeräts zu vereinfachen, kann die Führungsrippe einteilig mit der Schale ausgebildet sein.
- Einer alternativen Ausgestaltung zu Folge ist die Führungsrippe einteilig mit der Wärmedämmschicht ausgebildet.
- Ein Ventilator kann vorgesehen sein, um einen Luftaustausch mit beiden Lagerkammern gleichzeitig anzutreiben. Länge und Durchlassquerschnitte von Leitungen, die die Verdampferkammer mit der ersten und der zweiten Lagerkammer verbinden, können entsprechend dem mittleren Kältebedarf der beiden Lagerkammern so ausgelegt sein, dass die Kühlleistung des Verdampfers sich bedarfsgerecht auf beide Lagerkammern verteilt. Kostenaufwändige Klappen zum Steuern des Luftaustauschs mit den beiden Lagerkammern können dann entfallen.
- Da die zweite Lagerkammer im Allgemeinen eine niedrigere Betriebstemperatur als die erste Lagerkammer hat, und dementsprechend einen größeren Anteil an der Kühlleistung des Verdampfers beansprucht, sollte der Luftdurchsatz durch die zweiten Öffnungen stärker sein als durch die ersten.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
-
1 einen schematischen Schnitt in Tiefenrichtung durch ein erfindungsgemäßes Haushaltskältegerät; -
2 einen Detailquerschnitt entlang der Linie II-II aus1 ; -
3 ein vergrößertes Detail des Kältegeräts gemäß einer zweiten Ausgestaltung im Schnitt in Tiefenrichtung; und -
4 einen zu3 analogen Schnitt gemäß einer dritten Ausgestaltung. -
1 zeigt ein NoFrost-Kombinationskältegerät in einem schematischen Schnitt in Tiefenrichtung. In einem Korpus1 des Kältegeräts sind zwei Lagerkammern2 ,3 , hier ein Normalkühlfach und ein Gefrierfach, durch eine horizontale Zwischenwand4 voneinander getrennt. Der Korpus1 umfasst in fachüblicher Weise einen aus Kunststoff einteilig tiefgezogenen Innenbehälter5 , eine aus mehreren plattenförmigen Elementen zusammengesetzte Außenhaut6 und eine Wärmedämmschicht7 aus zwischen dem Innenbehälter5 und der Außenhaut6 aufgeschäumten Kunststoff. In dem Innenbehälter5 können die zwei Lagerkammern2 ,3 als voneinander getrennte Vertiefungen ausgebildet sein, so dass auch die Zwischenwand4 einteiliger Bestandteil des Innenbehälters5 ist. - Im hier betrachteten Fall weist der Innenbehälter
5 nur eine einzige Vertiefung auf, in die die Zwischenwand4 als separates Bauteil eingefügt ist. Die Zwischenwand4 umfasst hier eine plattenförmige Wärmedämmschicht8 , vorzugsweise aus expandiertem Polystyrol, die wenigstens an ihrer Oberseite9 , einer die Lagerkammern2 ,3 verschließenden Türen10 ,11 zugewandten Stirnseite12 und einem vorderen Bereich13 ihrer Unterseite von einer Platte überdeckt ist, die aus demselben Kunststoff wie der Innenbehälter5 gefertigt ist. An einem unteren hinteren Rand dieser Platte ist eine aus Kunststoff spritzgeformte Schale14 befestigt, die eine Verdampferkammer15 von der unteren, zweiten Lagerkammer3 abtrennt. In dem von der Schale14 überdeckten Bereich der Zwischenwand4 kann die Platte fehlen, so dass die Wärmedämmschicht8 unmittelbar die Verdampferkammer15 begrenzt. Da die untere Lagerkammer3 als Gefrierfach vorgesehen ist, wird zwischen ihr und der Verdampferkammer15 keine starke Isolation benötigt. Die Schale14 ist daher aus einem nicht aufgeschäumten Kunststoff mit im Vergleich zur Wärmedämmschicht8 geringer Isolationswirkung gefertigt. - Ein flach quaderförmiger Lamellenverdampfer
16 füllt die Verdampferkammer15 zum großen Teil aus und unterteilt sie in ein Einlassvolumen17 vor einer Anströmseite18 des Lamellenverdampfers16 und ein Auslassvolumen19 hinter der gegenüberliegenden Seite des Lamellenverdampfers16 . - Unter dem Lamellenverdampfer
16 ist eine Abtauheizung38 angebracht, hier in Form einer Aluminiumplatte, deren Grundfläche im Wesentlichen der des Lamellenverdampfers16 gleicht, und einer Heißgasleitung, die einerseits auf der Aluminiumplatte befestigt und andererseits in Kerben an den Unterkanten der Lamellen des Verdampfers16 eingeklemmt ist. - In dem Auslassvolumen
19 ist ein Ventilator20 untergebracht, um Luftzirkulation durch den Lamellenverdampfer16 anzutreiben. Die vom Ventilator20 ausgestoßene Luft verteilt sich über einen sich in der Rückwand des Korpus1 erstreckenden Kanal21 und entlang des Kanals21 am Innenbehälter5 verteilte Auslassöffnungen22 auf die beiden Lagerkammern2 ,3 . - In der Lagerkammer
2 erwärmte Luft fließt über sich in Seitenwänden23 des Korpus1 gegenüberliegende Durchgänge24 , über sich in den Seitenwänden erstreckende Rohrleitungen25 , über mit letzteren steckverbundene Rohrleitungen26 der Zwischenwand4 und Öffnungen27 an einer Oberseite des Einlassvolumens17 zurück in die Verdampferkammer15 . Die Durchgänge24 sind an den Seitenwänden in einer Höhe platziert, in der sie von einem in üblicher Weise am Boden der Lagerkammer2 angeordneten Auszugkasten28 nicht blockiert werden können. - In der zweiten Lagerkammer
3 erwärmte Luft gelangt zurück in die Verdampferkammer15 über Öffnungen29 , die in einer der Tür11 zugewandten Stirnwand30 der Schale14 und/oder zwischen einer Oberkante der Stirnwand30 und der Zwischenwand4 vorgesehen sind. Die Öffnungen29 sind über die gesamte Breite der Schale14 und des darin untergebrachten Verdampfers16 verteilt, so dass auch die Luftströmung aus der zweiten Lagerkammer2 gleichmäßig über die gesamte Breite der Anströmseite18 verteilt ist. - Wie aus dem Schnitt der
2 deutlich wird, befinden sich die mit der ersten Lagerkammer2 kommunizierenden Öffnungen27 jeweils an den seitlichen Enden des Einlassvolumens17 . Wenn die über die Öffnungen27 und29 verlaufenden Luftströmungen in dem Einlassvolumen17 ungesteuert aufeinander treffen würden, dann wäre damit zu rechnen, dass die über die Öffnungen27 zuströmende, relativ feuchte Luft deren Verdampfer16 im Wesentlichen nur in dessen unmittelbar hinter den Öffnungen27 liegenden seitlichen Bereichen durchströmt und diese daher deutlich schneller bereifen als ein mittlerer Bereich des Verdampfers16 , der im Wesentlichen nur von Luft aus der Lagerkammer3 durchflossen wird. Um dies zu verhindern, ist das Einlassvolumen17 auf seiner gesamten Breite durch eine Führungsrippe31 unterteilt, die sich in Breitenrichtung des Korpus1 , wie in2 zu sehen, horizontal von einer Seitenwand23 des Korpus1 zur anderen erstreckt und die sich in Tiefenrichtung ausgehend von einer vorderen Wand32 des Einlassvolumens17 bis kurz vor die Anströmseite18 erstreckt. Die vordere Wand32 ist hier in einem unteren Bereich durch die Stirnwand30 der Schale14 gebildet, oberhalb der Führungsrippe31 ist sie durch eine Flanke der Wärmedämmschicht8 gebildet. Die Führungsrippe31 unterteilt das Einlassvolumen17 in einen oberen Teilraum33 , in dem sich die aus der Lagerkammer2 zuströmende Luft, ungehindert durch die von der zweiten Lagerkammer3 herrührende Luftströmung über die gesamte Breite des Einlassvolumens17 verteilen kann, und einen unteren Teilraum35 zwischen der Führungsrippe31 und einer Bodenplatte34 der Schale14 , in dem die Luftströmung aus der zweiten Lagerkammer3 im Wesentlichen laminar horizontal geführt ist und zwischen der Anströmseite18 und der ihr gegenüberliegenden Hinterkante der Führungsrippe31 einen dynamischen Unterdruck erzeugt, durch den Luft aus dem oberen Teilraum33 abgesaugt und durch den Verdampfer16 hindurch gezogen wird. - Wie ferner in
2 zu erkennen, sind die Lamellen36 des Lamellenverdampfers16 jeweils quer zu der Führungsrippe31 orientiert. Jede einzelne Lamelle36 ist daher in ihrem oberen Bereich überwiegend Luft aus der Lagerkammer2 und in ihrem unteren Bereich Luft aus der Lagerkammer3 ausgesetzt. Dies kann zwar dazu führen, dass im Betrieb die Reifschicht an einem oberen Teil der Lamellen36 etwas schneller wächst als an einem unteren Teil, doch führt eine solche ungleichmäßige Bereifung allenfalls zu einer geringfügigen Verdrängung der Luftströmungen in der Verdampferkammer15 nach unten und hat daher keinen merklichen Einfluss auf die Verteilung der Kühlleistung auf die beiden Lagerkammern2 ,3 . Da außerdem während des Abtauens Wärme von der Abtauheizung38 innerhalb der einzelnen Lamellen36 schnell und effizient transportiert wird, kommt es beim Abtauen des Verdampfers16 selbst dann, wenn die Lamellen36 in ihren oberen Bereichen länger zum Abtauen benötigen als in den unteren, allenfalls zu geringen Temperaturgradienten. So ist eine schnelle und energieeffiziente Abtauung gewährleistet. - In der Ausgestaltung der
1 ist die Führungsrippe31 als ein eigenständiges Bauteil dargestellt, das an der Unterseite der Zwischenwand4 befestigt ist. Einer in3 gezeigten bevorzugten Weiterbildung zu Folge ist die Führungsrippe31 ein einteiliger Bestandteil der Schale14 , der von einer Oberkante der Stirnwand30 in das Einlassvolumen17 hinein vorspringt und an der die Wärmedämmschicht8 überdeckenden, hier mit37 bezeichneten Platte, verankert ist. - Einer in
4 gezeigten alternativen Weiterentwicklung zu Folge ist die Führungsrippe31 einteiliger Bestandteil der Wärmedämmschicht8 . - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Korpus
- 2
- Lagerkammer
- 3
- Lagerkammer
- 4
- Zwischenwand
- 5
- Innenbehälter
- 6
- Außenhaut
- 7
- Wärmedämmschicht
- 8
- Wärmedämmschicht
- 9
- Oberseite
- 10
- Tür
- 11
- Tür
- 12
- Stirnseite
- 13
- Vorderer Bereich
- 14
- Schale
- 15
- Verdampferkammer
- 16
- Lamellenverdampfer
- 17
- Einlassvolumen
- 18
- Anströmseite
- 19
- Auslassvolumen
- 20
- Ventilator
- 21
- Kanal
- 22
- Auslassöffnung
- 23
- Seitenwand
- 24
- Durchgang
- 25
- Rohrleitung
- 26
- Rohrleitung
- 27
- Öffnung
- 28
- Auszugkasten
- 29
- Öffnung
- 30
- Stirnwand
- 31
- Führungsrippe
- 32
- vordere Wand
- 33
- oberer Teilraum
- 34
- Bodenplatte
- 35
- unterer Teilraum
- 36
- Lamelle
- 37
- Platte
- 38
- Abtauheizung
Claims (10)
- Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit einem in einer Verdampferkammer (
15 ) angeordneten Verdampfer (16 ) und wenigstens zwei durch Luftaustausch mit der Verdampferkammer (15 ) gekühlten Lagerkammern (2 ,3 ), wobei in der Verdampferkammer (15 ) vor einer Anströmseite (18 ) des Verdampfers (16 ) ein Einlassvolumen (17 ) freigehalten ist, das über erste Ansaugöffnungen (27 ) mit der ersten Lagerkammer (2 ) und über zweite Ansaugöffnungen (29 ) mit der zweiten Lagerkammer (3 ) kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führungsrippe (31 ) sich in dem Einlassvolumen (17 ) in Längsrichtung der Anströmseite (18 ) und von einer der Anströmseite (18 ) gegenüberliegenden Wand (32 ) aus auf die Anströmseite (18 ) zu erstreckt und dass die ersten und zweiten Ansaugöffnungen (27 ,29 ) auf verschiedenen Seiten der Führungsrippe (31 ) angeordnet sind. - Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Lamellen (
36 ) des Verdampfers (16 ) quer zu der Führungsrippe (31 ) orientiert sind. - Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampferkammer (
15 ) in einer Trennwand (4 ) zwischen der ersten und der zweiten Lagerkammer (2 ,3 ) untergebracht ist und von der ersten Lagerkammer (2 ) durch eine Wärmedämmschicht (8 ) und von der zweiten Lagerkammer (3 ) durch eine Schale (14 ) getrennt ist, deren Wärmedämmwirkung schwächer als die der Wärmedämmschicht (8 ) ist. - Kältegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale (
14 ) wenigstens einen Teil der einer Anströmseite (18 ) gegenüberliegenden Wand (32 ) des Einlassvolumens (17 ) bildet und die zweiten Öffnungen (30 ) in der Schale (14 ) oder zwischen der Schale (14 ) und der Dämmschicht (8 ) vorgesehen sind. - Kältegerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrippe (
31 ) das Einlassvolumen (17 ) in zwei entlang der Anströmseite (18 ) langgestreckte Teilräume (33 ,35 ) gliedert, wobei in dem zweiten Teilraum (35 ) die zweiten Ansaugöffnungen (29 ) der Anströmseite (18 ) gegenüberliegen und die ersten Ansaugöffnungen (27 ) an Längsenden des ersten Teilraums (22 ) angeordnet sind. - Kältegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Ansaugöffnungen (
27 ) über sich durch die Wärmedämmschicht (8 ) erstreckende Rohrleitungen (26 ) mit der ersten Lagerkammer (2 ) verbunden sind. - Kältegerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrippe (
31 ) einteilig mit der Schale (14 ) ausgebildet ist. - Kältegerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrippe (
31 ) einteilig mit der Wärmedämmschicht (8 ) ausgebildet ist. - Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilator (
20 ) angeordnet ist, um einen Luftaustausch mit beiden Lagerkammern (2 ,3 ) gleichzeitig anzutreiben. - Kältegerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdurchsatz durch die zweiten Ansaugöffnungen (
29 ) stärker ist als durch die ersten Ansaugöffnungen (27 ).
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