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Die Erfindung betrifft ein Verdampfereinspritzrohr für eine Fahrzeugklimaanlage gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1.
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Verdampfereinspritzrohre für Fahrzeugklimaanlagen, mit einem Hohlraum, einem Einlass und einem Auslass sind in zahlreichen Variationen bekannt. Ein unter Druck stehendes flüssiges Kältemittel wird durch ein Expansionsventil in das Verdampfereinspritzrohr mit niedrigerem Druck entspannt und in einen Verdampfer geleitet. Hierbei wird das Kältemittel gasförmig und entzieht der Umgebung Wärmeenergie. Ein zu kühlendes Medium umströmt das Verdampfereinspritzrohr und den Verdampfer und gibt Wärmeenergie an das in dem Verdampfereinspritzrohr und dem Verdampfer strömende Kältemittel ab. Dadurch kann das zu kühlende Medium abgekühlt werden. Insbesondere bei niedrigen Lastpunkten im Kältekreis, das bedeutet dass die Umgebungstemperatur nahe der Zieltemperatur im Fahrzeug ist, kann es zu einem so genannten „Verdampferzischeln“ kommen, das im Fahrzeuginnenraum störend wahrgenommen wird, da sich der Frequenzbereich deutlich von maskierenden Geräuschen der Fahrzeugumgebung abhebt.
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Aus der
DE 10 2012 208 708 A1 ist eine Strömungskanalanordnung zum geräuscharmen Leiten und Regulieren eines Stroms eines gasförmigen Mediums bekannt. Das gasförmige Medium ist insbesondere ein Luftstrom in einem Klimatisierungssystem. Die Strömungsanordnung umfasst einen durchströmten Rohrkörper, welcher einen Einlass und einen Auslass aufweist. Des Weiteren ist ein den Strom beeinflussender Körper in dem Rohrkörper zwischen dem Einlass und dem Auslass angeordnet. Der den Strom beeinflussende Körper umfasst ein akustisch wirksames Material, welches für Schallwellen zumindest teilweise durchlässig ist. Durch den, den Strom beeinflussenden Körper können Resonanzen innerhalb des Rohrkörpers und dadurch die Erzeugung von Schallemissionen zumindest reduziert werden.
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Aus der
DE 10 2010 041 554 A1 ist eine Strömungskanalanordnung mit einem innerhalb des Kanals geführten und über eine verstellbare Klappe regulierbaren Luftstrom bekannt. Die Klappe weist entlang einer Anströmkante eine zackenförmige Struktur mit Zähnen und zwischenliegenden Ausnehmungen auf. Diese Struktur bewirkt, dass eine sich dort ausbildende Scherschicht mit dem Strömungsabriss gestört wird. Durch einen raschen Zusammenbruch der Scherschicht wird eine kleinere Ablöseblase auf der Oberseite der Klappe bewirkt. Dadurch können Amplituden von dominanten Eigenfrequenzen solcher Scherschichten reduziert werden.
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Aus der
US 6,148,631 A und der
JP S57-132 167 U ist jeweils ein gattungsgemäßes Verdampfereinspritzrohr für eine Fahrzeugklimaanlage, mit einem ersten Hohlraum, einem Einlass, einem Auslass und einer Innenwand bekannt. Hierbei ist im ersten Hohlraum eine Zerstäubungsanordnung angeordnet, welche mindestens ein Zerstäubungselement aufweist, welches mindestens eine Kante umfasst, welche beim Auftreffen eines in einem Fluidstrom vorhandenen Fluidtropfens eine Zerstäubung des Fluidtropfens bewirkt.
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Aus der
DE 92 03 857 U1 ist eine Kälteanlage mit einem Kältemittelkreis bekannt, welcher einen Verdampfer, einen Verdichter, einen Verflüssiger, ein Expansionsventil und einen Kältemittelsammler umfasst. Hierbei ist in die Saugleitung zwischen Verdampfer und Verdichter ein Schalldämpfer eingebaut. Der Schalldämpfer besteht aus einem rohrförmigen Gehäuse mit einem Eingangsstutzen und einem Ausgangsstutzen, in dessen Innenraum ein Innenrohr angeordnet ist, dass den Innenraum des Gehäuses zusammen mit mindestens einer Trennwand in mehrere Kammern aufteilt. Zudem sind Bohrungen in der Trennwand und im Innenrohrmantel vorgesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verdampfereinspritzrohr für eine Fahrzeugklimaanlage bereitzustellen, welches störende Schallemissionen zumindest teilweise reduziert und/oder die Entstehung von störenden Schallemissionen zumindest teilweise verhindert.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung eines Verdampfereinspritzrohrs für eine Fahrzeugklimaanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Verdampfereinspritzrohr für eine Fahrzeugklimaanlage bereitzustellen, welches störende Schallemissionen zumindest teilweise reduziert und/oder die Entstehung von störenden Schallemissionen zumindest teilweise verhindert, ist in einem Hohlraum eine Zerstäubungsanordnung angeordnet, welche mindestens ein Zerstäubungselement aufweist, welches mindestens eine Kante umfasst, welche beim Auftreffen eines in einem Fluidstrom vorhandenen Fluidtropfens eine Zerstäubung des Fluidtropfens bewirkt.
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Erfindungsgemäß weist die Innenwand eine gezackte Struktur auf, welche das mindestens eine Zerstäubungselement ausbildet. Hierbei kann die gezackte Struktur ein Nadelprofil und/oder ein Pyramidenprofil und/oder ein Rippenprofil und/oder einen Gewindeschnitt ausbilden. In vorteilhafter Weise bilden Zacken und/oder die Nadelspitzen und/oder die Pyramidenspitzen und/oder die Spitzen des Gewindeprofils die mindestens eine Kante aus, welche die Fluidtropfen zerstäuben und/oder zerreißen. Zudem weist die Innenwand mit der gezackten Struktur in vorteilhafter Weise keine große gleichförmige Oberfläche mehr auf, auf welcher die Fluidtropfen verdampfen können.
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Unter einem Verdampfereinspritzrohr wird im Folgenden ein zu einem Verdampfer führendes Rohr verstanden, welches mit einem Expansionsventil gekoppelt ist. Ein unter Druck stehendes flüssiges Kältemittel kann durch das Expansionsventil über einen Einlass in das Verdampfereinspritzrohr mit niedrigerem Druck entspannt werden. Hierbei wird das Kältemittel größtenteils gasförmig und entzieht der Umgebung Wärmeenergie. Ein zu kühlendes Medium umströmt das Verdampfereinspritzrohr und den Verdampfer und gibt Wärmeenergie an das in dem Verdampfereinspritzrohr und dem Verdampfer strömende Kältemittel ab. Dadurch kann das zu kühlende Medium abgekühlt werden.
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Unter einem Fluidstrom wird im Folgenden insbesondere ein Gasstrom mit einem verdampften Kältemittel verstanden. In einem Niedriglastbereich befindet sich weniger Kältemittel im Verdampfer als im Hochlastbereich. Unter dem Niedriglastbereich wird der Zustand verstanden, in welchem die Temperatur des zu kühlenden Mediums bzw. die Umgebungstemperatur nahezu der Zieltemperatur entspricht. Nach dem Expansionsventil kann das Kältemittel im Niedriglastbetrieb nicht vollständig verdampfen. Dadurch können sich einzelne Kältemitteltropfen im Fluidstrom des Verdampfereinspritzrohrs bilden. Wenn im Rohrverlauf ein solcher Kältemitteltropfen auf eine Innenwand des Verdampfereinspritzrohrs trifft, kann das Kältemittel schlagartig verdampfen. Das Verdampfen der Kältemitteltropfen im Fluidstrom kann als störendes Zischeln im Fahrzeuginnenraum wahrgenommen werden.
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In vorteilhafter Weise kann ein im Fluidstrom vorhandener Kältemitteltropfen bzw. Fluidtropfen auf die Kante des Zerstäubungselements auftreffen, wobei die Kante mit der wirkenden kinetische Energie den Fluidtropfen im Auftreffbereich einschnüren und in die Länge ziehen bis die Oberflächenspannung des Fluidtropfens überwunden ist, und sich aus dem einen größeren Fluidtropfen mehrere kleinere Fluidtropfen bilden. In vorteilhafter Weise können die zerstäubten Fluidtropfen beim Auftreffen auf die Innenwand weniger Geräusche beim Verdampfen erzeugen. Dadurch kann die Entstehung von störenden Schallemissionen zumindest teilweise oder vollständig verhindert werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise auf zusätzliche Masse auf dem Verdampfereinspritzrohr verzichtet werden, um die Abstrahlung des Verdampfungsgeräuschs zu reduzieren. Durch den Verzicht auf Schwerefolien und/oder auf Butylschichten können in vorteilhafter Weise Fertigungsprozesse erleichtert und Kosten sowie Gewicht verringert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdampfereinspritzrohrs kann mindestens ein weiteres Zerstäubungselement als rohrförmige Gitterstruktur ausgeführt werden, welche im Wesentlichen parallel zur Innenwand verläuft und einen vorgegeben Abstand zur Innenwand aufweist. Die Gitterstruktur kann die mindestens eine Kante ausbilden. In vorteilhafter Weise kann die rohrförmige Gitterstruktur längs zur Strömungsrichtung eingebracht werden. In vorteilhafter Weise können die Fluidtropfen vor dem auftreffen auf der Innenwand von den Kanten der Gitterstruktur zerstäubt werden. Hierbei kann die Gitterstruktur als durchlässiges Geflecht und/oder als durchlässiges Netz ausgeführt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdampfereinspritzrohrs kann mindestens ein weiteres Zerstäubungselement als Gitterstruktur ausgeführt werden, welche senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet ist. In vorteilhafter Weise kann die Gitterstruktur als durchlässiges Netz und/oder Sieb und/oder Geflecht und/oder als durchlässiger Filter ausgeführt werden. Hierbei können die Fluidtropfen in vorteilhafter Weise vor dem Auftreffen auf die Innenwand zerrissen und/oder zerstäubt werden. Des Weiteren kann eine als Filter ausgeführte Gitterstruktur neben dem Zerstäuben der Fluidtropfen weitere Aufgaben erfüllen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdampfereinspritzrohrs kann ein Lochabstand und/oder eine Lochgröße der Gitterstruktur vorgegeben werden. In vorteilhafter Weise können durch den Lochabstand und/oder die Lochgröße die Abstände der Kanten festgelegt werden, welche die Fluidtropfen zerstäuben.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdampfereinspritzrohrs können mehrere durchlässige Zerstäubungselemente in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet werden. Dadurch können in vorteilhafter Weise verschiedene Lochgrößen und/oder Lochabständen einfach miteinander kombiniert werden. Des Weiteren können die Löcher zweier in Strömungsrichtung hintereinander angeordneter Gitterstrukturen versetzt zu zueinander angeordnet werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdampfereinspritzrohrs kann zwischen der Innenwand und einer Außenwand ein weiterer Hohlraum ausgebildet werden, wobei die Innenwand über mindestens einen Steg mit der Außenwand verbunden werden kann. In vorteilhafter Weise kann durch die koaxiale doppelwandige Rohrführung das Verdampfereinspritzrohr steifer ausgeführt werden. Des Weiteren kann der zweite Hohlraum zur Dämpfung von vorhandenen Störgeräuschen und/oder von störenden Schallemissionen genutzt werden. Des Weiteren kann der der zweite Hohlraum als Saugrohr ausgeführt werden, über welches das erwärmte Kältemittel zurück in einen Kompressor geleitet werden kann. Dadurch kann in vorteilhafter Weise Bauraum für die Klimaanlage reduziert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdampfereinspritzrohrs kann mindestens eine Wand eine Kunststoffummantelung aufweisen. In vorteilhafter Weise kann durch ein Aufbringen einer Kunststoffummantelung an der Innenwand und/oder der Außenwand eine höhere Eigendämpfung der korrespondierenden Wand erzielt werden, so dass eine Dämpfung von vorhandenen Störgeräuschen und/oder störenden Schallemissionen durch die Wand erfolgen kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdampfereinspritzrohrs kann mindestens eine Wand als Kunststoffwand ausgeführt werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise das Gewicht reduziert werden, da eine Kunststoffwand in der Regel leichter als eine Metallwand ist.
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In vorteilhafter Weise können die genannten Ausgestaltungen je nach Bedarf und Bauraum miteinander kombiniert werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen. Hierbei zeigt:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verdampfereinspritzrohrs für eine Fahrzeugklimaanlage,
- 2 eine schematische perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verdampfereinspritzrohrs,
- 3 eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verdampfereinspritzrohrs, und
- 4 eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verdampfereinspritzrohrs.
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Wie aus 1 bis 4 ersichtlich ist, weist ein Verdampfereinspritzrohr 10A, 10B, 10C 10D für eine Fahrzeugklimaanlage einen ersten Hohlraum 12, einen Einlass 11, einen Auslass 13 und eine Innenwand 14A, 14B, 14C, 14D auf.
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Hierbei ist im ersten Hohlraum 12 eine Zerstäubungsanordnung 20A, 20B, 20C, 20D angeordnet, welche mindestens ein Zerstäubungselement 22A, 22B, 22C, 22D aufweist. Das Zerstäubungselement 22A, 22B, 22C, 22D umfasst mindestens eine Kante 22.2A, 22.2B, 22.2C, 22.2D, welche beim Auftreffen eines in einem Fluidstrom vorhandenen Fluidtropfens eine Zerstäubung des Fluidtropfens bewirkt.
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Das erfindungsgemäße Verdampfereinspritzrohr 10A, 10B, 10C, 10D ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen nur schematisch dargestellt und kann mehrere nicht dargestellte Biegungen aufweisen.
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Wie aus 1 bis 4 weiter ersichtlich ist, unterscheiden sich die vier Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verdampfereinspritzrohrs 10A, 10B, 10C, 10D durch die Ausführung der Zerstäubungsvorrichtung 20A; 20B, 20C, 20D. Des Weiteren unterscheiden sich das in 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel und das in 4 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel dadurch von dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel und dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel, dass das erfindungsgemäße Verdampfereinspritzrohr 10C, 10D koaxial ausgeführt ist.
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Das in 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verdampfereinspritzrohrs 10A weist eine Innenwand 14A mit einer gezackten Struktur 14.2A auf, welche das mindestens eine Zerstäubungselement 22A ausbildet.
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Analog zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist das in 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verdampfereinspritzrohrs 10C ebenfalls eine Innenwand 14C mit einer gezackten Struktur 14.2C auf, welche das mindestens eine Zerstäubungselement 22C ausbildet.
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Wie aus 1 und 3 weiter ersichtlich ist, ist die gezackte Struktur 14.2A 14.2C als Pyramidenprofil ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann die gezackte Struktur ein Nadelprofil oder ein Rippenprofil oder einen Gewindeschnitt aufweisen. Des Weiteren ist eine Kombination der genannten Profile vorstellbar. Die zerstäubende Kante 22.2A, 22.2C wird jeweils von den Spitzen der Profile ausgebildet.
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Das in 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel und das in 4 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verdampfereinspritzrohrs 10B, 10D umfassen jeweils eine Zerstäubungsvorrichtung 20B, 20D mit mindestens einem weiteren Zerstäubungselement 22B, 22D, welches als Gitterstruktur ausgeführt ist. Diese Gitterstruktur ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet. Ein Lochabstand und eine Lochgröße der Gitterstruktur sind vorgegeben. Die Löcher werden von Kanten 22.2B, 22.2D begrenzt, welche auch die zerstäubenden Kanten 22.2B, 22.2D ausbilden. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Zerstäubungselement 22B, 22D als durchlässiges Netz mit rautenförmigen Maschen ausgeführt. Alternativ können die durch die Maschen gebildeten Löcher auch eine andere Form aufweisen. Des Weiteren kann die Gitterstruktur als durchlässiges Sieb oder durchlässiger Filter ausgeführt werden. Des Weiteren können mehrere Zerstäubungselemente 22B, 22D in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet werden. Hierbei können bereits von einem ersten Zerstäubungselement 22B, 22D zerstäubte Fluidtropfen von einem zweiten Zerstäubungselement 22B, 22D weiter zerstäubt werden. Zudem können Fluidtropfen, welche ein erstes Zerstäubungselement 22B, 22D passiert haben, ohne zerstäubt zu werden, von einem zweiten Zerstäubungselement 22B, 22D zerstäubt werden.
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Im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind die Innenwände 14A, 14C mit der gezackten Struktur 14.2A, 14.2C und die als Gitterstruktur ausgeführten weiteren Zerstäubungselemente 22B, 22D, welche senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet sind, miteinander kombiniert.
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In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist mindestens ein weiteres Zerstäubungselement 22A, 22B, 22C, 22D als rohrförmige Gitterstruktur ausgeführt, welche im Wesentlichen parallel zur Innenwand 14A, 14B, 14C, 14D verläuft und einen vorgegeben Abstand zur Innenwand 14A, 14B, 14C, 14D aufweist. Die Gitterstruktur kann die mindestens eine Kante 22.2A, 22.2B, 22.2C, 22.2D ausbilden. Die rohrförmige Gitterstruktur kann als Einlegeteil ausgeführt werden und zerstäubt Fluidtropfen, welche in Richtung Innenwand 14A, 14B, 14C, 14D strömen. Dadurch können die Fluidtropfen vor dem Auftreffen auf der Innenwand 14A, 14B, 14C, 14D von den Kanten 22.2A, 22.2B, 22.2C, 22.2D der Gitterstruktur zerstäubt werden. Hierbei kann die rohrförmige Gitterstruktur als durchlässiges Geflecht und/oder als durchlässiges Netz ausgeführt werden. Des Weiteren kann der Lochabstand und eine Lochgröße der rohrförmigen Gitterstruktur vorgegeben werden. Zusätzlich sind die Innenwände 14A, 14C mit der gezackten Struktur 14.2A, 14.2C und die durchlässigen Zerstäubungselemente 22B, 22D, welche senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet sind, mit der rohrförmigen Gitterstruktur kombiniert.
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Wie aus 3 und 4 weiter ersichtlich ist, ist zwischen der Innenwand 14C, 14D und der Außenwand 16C, 16D ein zweiter Hohlraum 15C, 15D ausgebildet ist, wobei die Innenwand 14C, 14D über mindestens einen Steg 17C, 17D mit der Außenwand 16C, 16D verbunden ist. In den dargestellten Ausführungsbeispielen verbinden vier Stege 17C, 17D die Innenwand 14C, 14D mit der Außenwand 16C, 16D. Es können auch mehr oder weniger Stege 17C, 17D verwendet werden.
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In einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann zusätzlich zu der Innenwand 14C mit der gezackten Struktur 14.2C und des durchlässigen Zerstäubungselements 22D, welches senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet ist, die rohrförmige Gitterstruktur in den ersten Hohlraum 12 eingebracht werden.
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In einem weiteren nicht dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel weist mindestens eine Wand 14A, 14B, 14C, 14D, 15A, 16B, 16C, 16D eine Kunststoffummantelung auf.
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In einem weiteren nicht dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel ist mindestens eine Wand 14A, 14B, 14C, 14D, 15A, 16B, 16C, 16D als Kunststoffwand ausgeführt. Des Weiteren können Wände mit Kunststoffummantelung mit Kunststoffwänden kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10A, 10B, 10C, 10D
- Verdampfereinspritzrohr
- 11
- Einlass
- 12
- erster Hohlraum
- 13
- Auslass
- 14A, 14B, 14C, 14D
- Innenwand
- 15C, 15D
- zweiter Hohlraum
- 16A, 16B, 16C, 16D
- Außenwand
- 17C, 17D
- Steg
- 20A, 20B, 20C, 20D
- Zerstäubungsanordnung
- 22A, 22B, 22C,22D
- Zerstäubungselement
- 22.2A, 22.2B, 22.2C, 22.2D
- Kante
