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Die Erfindung betrifft einen Radiallüfter zum Fördern von Luft sowie eine Klimatisierungsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Radiallüfter.
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Radiallüfter kommen in Klimatisierungsanlagen von Kraftfahrzeugen zum Einsatz, um die mittels der Klimatisierungsanlage temperierte Luft in den Fahrzeuginnenraum zu fördern. Hierzu besitzt der Radiallüfter typischerweise ein drehbar gelagertes Laufrad zum Antreiben der durch den Radiallüfter geführten Luft. Stromauf des Laufrads kann eine Filtereinrichtung, insbesondere ein Partikelfilter vorgesehen sein, um in der zu fördernden Luft vorhandene Verunreinigungen, insbesondere in der Art von Schmutzpartikeln, auszufiltern.
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Zwischen der Filtereinrichtung und dem Laufrad ist oftmals eine sogenannte Einlaufzarge vorgesehen, welche den zwischen der Filtereinrichtung und dem Laufrad erforderlichen Luftkanal begrenzt. Typischerweise nimmt - durch geeignete Dimensionierung der Einlaufzarge - der Strömungsquerschnitt des Luftkanals von der Filtereinrichtung zum Laufrad hin ab. Auf diese Weise wird die zu fördernde Luft beschleunigt, bevor sie anschließend auf das Laufrad des Radiallüfters trifft, was die Förderleistung des Radiallüfters erhöht.
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Als nachteilig bei solchen Radiallüftern erweist sich die im Betrieb auftretende, nicht unerhebliche Geräuschentwicklung der durch den Radiallüfter geführten Luft. Diese Geräuschentwicklung wird von Fahrzeuginsassen oftmals als unangenehm wahrgenommen. Störende Geräusche entstehen insbesondere, wenn die aus der Filtereinrichtung ausgetretene Luft nach dem Durchströmen der Einlaufzarge auf das Laufrad des Radiallüfters trifft.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für einen Radiallüfter zu schaffen, die sich insbesondere durch eine reduzierte Geräuschentwicklung auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Grundidee der Erfindung ist demnach, an der Einlaufzarge zumindest ein Strömungsleitelement zum Ablenken der durch den Luftkanal geführten Luft, bevor diese auf das Laufrad trifft, vorzusehen. Erfindungsgemäß ist ein solches Strömungsleitelement an einem Öffnungskragen angeordnet, der eine in der Einlaufzarge vorgesehene und von der Luft durchströmbare Durchgangsöffnung ausgebildet. Simulationsrechnungen in Verbindung mit experimentellen Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Maßnahme eine Umlenkung der durch den Luftkanal strömenden Luft derart bewirkt, dass besonders wenig Geschwindigkeitsvektoren der Luft senkrecht auf das Laufrad treffen. Mittels des erfindungswesentlichen Strömungsleitelements wird der Luft vielmehr eine Geschwindigkeitskomponente in Drehrichtung des Laufrad auf geprägt. Damit einher geht eine deutliche Reduzierung der Geräuschentwicklung. Folglich ist das Betriebsgeräusch des gesamten Radiallüfters gegenüber herkömmlichen Radiallüftern verringert.
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Ein erfindungsgemäßer Radiallüfter zum Fördern von Luft umfasst ein Spiralgehäuse und ein im Spiralgehäuse angeordnetes und Laufschaufeln aufweisendes Laufrad. Stromauf bzw. des Spiralgehäuses des Laufrads ist ein Luftfilter zum Reinigen der Luft angeordnet. Das Luftfilter kann ein von der Luft durchströmbares Filtergehäuse aufweisen, in welchem ein Filtermedium zum Ausfiltern von Verunreinigungen, insbesondere von Schmutzpartikeln aus der Luft, angeordnet ist.
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Der Radiallüfter umfasst außerdem eine zwischen dem Spiralgehäuse und dem Luftfilter angeordnete Einlaufzarge, welche einen vom Luftfilter zum Laufrad führenden Luftkanal begrenzt. Der Kanalquerschnitt des Luftkanals nimmt dabei vom Luftfilter zum Spiralgehäuse hin zumindest abschnittsweise ab. Dabei ist die Einlaufzarge durch eine Gehäusewandung gebildet, in welcher eine von der Luft durchströmbare Durchgangsöffnung angeordnet ist. Die Gehäusewandung kann mit dem Spiralgehäuse und/oder mit der Filtereinrichtung, insbesondere mit dessen Filtergehäuse, verbunden sein. Die in der Gehäusewandung vorgesehene Durchgangsöffnung ist von einem Öffnungskragen eingefasst, der vom Laufrad weg und somit zur Filtereinrichtung hin von der Gehäusewandung absteht. Bevorzugt steht der Öffnungskragen dabei zum Luftfilter hin von der Gehäusewandung ab. Erfindungsgemäß ist am Öffnungskragen wenigstens ein Strömungsleitelement zum Beeinflussen der Strömungsführung der durch den Luftkanal geführten und auf das Laufrad treffenden Luft ausgebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind am Öffnungskragen wenigstens zwei Strömungsleitelemente vorgesehen. Auf diese Weise kann der mittels der Strömungsleitelemente bewirkte technische Effekt, nämlich die Geräuschreduzierung beim Durchströmen des Radiallüfters mit Luft, verstärkt werden. Besonders bevorzugt kann am Öffnungskragen daher eine Mehrzahl von Strömungsleitelementen vorgesehen werden.
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Zweckmäßig kann das wenigstens eine Strömungsleitelement mit dem Öffnungskragen verbunden sein. Theoretische Simulationsrechnungen haben gezeigt, dass mit dieser Maßnahme eine zusätzliche Reduzierung der Geräuschentwicklung einhergeht.
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Besonders bevorzugt steht das wenigstens eine Strömungsleitelement radial nach außen vom Öffnungskragen weg ab. Besonders bevorzugt gilt dies für alle am Öffnungskragen vorgesehenen Strömungsleitelemente. Computergestützte Simulationsrechnungen haben gezeigt, dass mit dieser Maßnahme eine besonders hohe Reduzierung der Geräuschentwicklung einhergeht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein Strömungsleitelement bandförmig ausgebildet und weist zwei Längsenden, nämlich ein erstes und ein zweites Längsende, auf, von welchen das erste Längsende mit dem Öffnungskragen verbunden ist. Besonders bevorzugt gilt dies für alle am Öffnungskragen vorgesehenen Strömungsleitelemente. Mit dieser Ausführungsform gehen besonders geringe Herstellungskosten einher.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung geht das erste Längsende wenigstens eines bandförmigen Strömungsleitelements tangential in den Öffnungskragen über. Besonders bevorzugt gilt dies für alle am Öffnungskragen vorgesehenen Strömungsleitelemente. Eine solche Geometrie führt zu einer besonders ausgeprägten Abschwächung der auftretenden Strömungsgeräusche, wenn die durch den Luftkanal strömende Luft durch die in der Einlaufzarge vorgesehene Durchgangsöffnung hindurchtritt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das bandförmige Strömungsleitelement in einem Querschnitt zwei Breitseiten und zwei Schmalseiten auf. Bei dieser Ausführungsform ist eine der beiden Schmalseiten mit der Gehäusewandung verbunden. Auf diese Weise können die Strömungsleitelement mechanisch stabil an der Einlaufzarge gehalten werden. Zweckmäßig kann das Strömungsleitelement über diese Schmalseite integral an der Gehäusewandung ausgeformt sein. Diese Variante erweist sich besonders kostengünstig.
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Besonders bevorzugt ist wenigstens ein Strömungsleitelement gekrümmt und/oder gebogen, vorzugsweise knickfrei, ausgebildet. Besonders bevorzugt gilt dies für alle am Öffnungskragen vorgesehenen Strömungsleitelemente.
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Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung ist ein erstes Längsende wenigstens eines erstens Strömungsleitelements mit dem Öffnungskragen verbunden. Bei dieser Weiterbildung bildet ein dem ersten Längsende gegenüberliegendes zweites Längsende mit dem ersten Längsende einen stumpfen Winkel aus. Vorzugsweise beträgt dieser stumpfe Winkel zwischen 135° und 180°, höchst vorzugsweise zwischen 160° und 180°. Auf diese Weise wird die auf das erste Strömungsleitelement treffende Luft besonders günstig abgelenkt, so dass die Schallerzeugung, wenn die Luft auf das auf die Einlaufzarge folgende Laufrad trifft, gegenüber herkömmlichen Radiallüftern, deutlich reduziert werden kann.
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Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung ist ein erstes Längsende wenigstens eines zweiten Strömungsleitelements mit dem Öffnungskragen verbunden. Bei dieser Weiterbildung bildet ein dem zweiten Längsende gegenüberliegendes zweites Längsende mit dem ersten Längsende einen spitzen Winkel aus. Bevorzugt beträgt der spitze Winkel höchstens 45°, besonders bevorzugt höchstens 30°. Auch auf diese Weise wird die auf das erste Strömungsleitelement treffende Luft besonders günstig abgelenkt, so dass die Schallerzeugung, wenn die Luft auf das auf die Einlaufzarge folgende Laufrad trifft, gegenüber herkömmlichen Radiallüftern deutlich reduziert werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind am Öffnungskragen, insbesondere am Ringkragen, entlang der Umfangsrichtung abwechselnd wenigstens zwei erste und zwei zweite Strömungsleitelemente angeordnet. Mit einer solchen Konfiguration kann der Geräuschentwicklung durch die auf das Laufrad treffende Luft besonders effektiv entgegengewirkt werden.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Gehäusewandung gewölbt ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform verjüngt sich wenigstens ein Strömungsleitelement zum zweiten Längsende hin zumindest abschnittsweise. Besonders bevorzugt gilt dies für alle am Öffnungskragen vorgesehenen Strömungsleitelemente.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung läuft wenigstens ein Strömungsleitelement vom ersten Längsende zum zweiten Längsende spitz zu. Besonders bevorzugt gilt dies für alle am Öffnungskragen vorgesehenen Strömungsleitelemente. Experimentelle Untersuchungen haben ergeben, dass mit dieser Maßnahme eine besonders starke Reduzierung der Geräuschentwicklung einhergeht.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist das wenigstens eine Strömungsleitelement integral am Öffnungskragen ausgeformt. Besonders bevorzugt gilt dies für alle am Öffnungskragen vorgesehenen Strömungsleitelemente. Diese Weiterbildung ist besonders einfach herstellbar und somit kostengünstig.
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Gemäß einer besonders bevorzugten vorteilhaften Weiterbildung sind das wenigstens eine Strömungsleitelement sowie der Öffnungskragen und die Gehäusewandung integral aneinander ausgeformt. Besonders bevorzugt gilt dies für alle am Öffnungskragen vorgesehenen Strömungsleitelemente. Auch diese Weiterbildung ist einfach herstellbar und daher kostengünstig.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Klimatisierungsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem vorangehend vorgestellten Radiallüfter. Die voranstehen erläuterten Vorteile des Radiallüfters übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße Klimatisierungsanlage.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Es zeigen, jeweils schematisch:
- 1 ein Beispiel einer Klimatisierungsanlage mit einem erfindungsgemäßen Radiallüfter,
- 2 eine Einlaufzarge des Radiallüfters in einer Draufsicht,
- 3 die Einlaufzarge der 2 in einer perspektivischen Darstellung.
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1 zeigt in einer Teildarstellung ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsanlage 20 für ein Kraftfahrzeug. Die Klimatisierungsanlage 20 umfasst einen erfindungsgemäßen Radiallüfter 1 zum Fördern von Luft L.
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Der Radiallüfter 1 umfasst ein Spiralgehäuse 2, in welchem ein in 1 nur grobschematisch angedeutetes Laufrad 3 angeordnet ist, welches drehbar am Spiralgehäuse 2 gelagert ist und Laufschaufeln (nicht gezeigt) zum Fördern der Luft L aufweist. Entsprechend 1 ist stromauf des Spiralgehäuses 2 ein Luftfilter 4 angeordnet, mittels welchem die vom Radiallüfter 1 zu fördernde Luft L vor dem Eintritt in das Spiralgehäuse 2 von Verunreinigungen, beispielsweise in Form von Schmutzpartikeln, gereinigt werden kann.
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Das Luftfilter kann ein von der Luft L durchströmbares Filtergehäuse 16 aufweisen, in welchem ein Filtermedium 17 zum Ausfiltern von Verunreinigungen, beispielsweise von Schmutzpartikeln, aus der Luft angeordnet ist. Die Einlaufzarge 10 ist somit zwischen dem Filtergehäuse 16 und dem Spiralgehäuse 2 angeordnet. Insbesondere kann die Einlaufzarge 10 direkt an das Filtergehäuse 16 anschließen und direkt in das Spiralgehäuse 2 übergehen. Von dem Luftfilter 4 führt ein Luftkanal 5 in das Spiralgehäuse 2, welcher von einer Einlaufzarge 10 begrenzt wird. Die Einlaufzarge 10 ist also zwischen dem Spiralgehäuse 2 und dem Luftfilter 4 angeordnet. Die Einlaufzarge 10 wird durch eine Gehäusewandung 11 gebildet, in welcher eine von der Luft durchströmbare Durchgangsöffnung 12 angeordnet ist. Die Durchgangsöffnung 12 wiederum ist von einem Öffnungskragen 13 eingefasst. Die Einlaufzarge 10 ist dabei so ausgebildet, dass der Kanalquerschnitt des Luftkanals 5 vom Luftfilter 4 zum Spiralgehäuse 2 hinabnimmt. Hierzu kann die Gehäusewandung 11 gewölbt ausgebildet sein.
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Die 2 und 3 zeigen die Gehäusewandung 11 mit der Durchgangsöffnung 12 und dem Öffnungskragen 13 in separater Darstellung, wobei die 2 die Gehäusewandung 11 in einer Draufsicht und die 3 in einer perspektivischen Darstellung zeigt. Demnach ist die Durchgangsöffnung 12 in einer Zargen-Ebene Z angeordnet, die sich orthogonal zu einer Hauptströmungsrichtung H der durch die Einlaufzarge 10 strömenden Luft L erstreckt. Der Öffnungskragen 13 steht entlang der Hauptströmungsrichtung H von der Gehäusewandung 11 der EinlaufZarge 10 entgegengesetzt zur Hauptströmungsrichtung H der Luft L weg ab. Wie die 2 und 3 außerdem erkennen lassen, können an einem äußeren Rand 18 der Gehäusewandung 11 Befestigungselemente 19 zum Befestigen der Einlauf Zarge 10 am Spiralgehäuse 2 vorgesehen sein.
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Gemäß den 2 und 3 ist der Öffnungskragen 13 als sich entlang einer Umfangsrichtung U erstreckender Ringkragen 6 ausgebildet. Entlang der Umfangsrichtung U sind zwischen dem Öffnungskragen 13 bzw. dem Ringkragen 6 und der Gehäusewandung 11 vier sich entlang der Umfangsrichtung erstreckende, schlitzartige Durchgangsöffnungen 7a, 7b, 7c, 7d im Abstand zueinander angeordnet. Zwischen zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Durchgangsöffnungen 7a-7d geht der Öffnungskragen 13 bzw. Ringkragen 6 dabei in die Gehäusewandung 11 über. In Varianten des Beispiels kann auch eine andere Anzahl an Durchgangsöffnungen 7a-7d vorgesehen sein.
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Wie die 2 und 3 ferner erkennen lassen, sind am Öffnungskragen 13 vier Strömungsleitelemente 14a, 14b, 14c, 14d zum Beeinflussen der Strömungsführung der durch den Luftkanal 5 geführten und auf das Laufrad 3 treffenden Luft L ausgebildet, die mit dem Öffnungskragen 13 verbunden sind. In Varianten des Beispiels kann eine andere Anzahl an Strömungsleitelementen 14a-14d vorgesehen sein. Zweckmäßig sind die Strömungsleitelemente 14a-14d integral am Öffnungskragen 13 bzw. am Ringkragen 6 ausgeformt. Besonders zweckmäßig können die Strömungsleitelemente 14a-14d sowie der Öffnungskragen 13 und auch die Gehäusewandung 1 integral aneinander ausgeformt sein.
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Die vier Strömungsleitelemente 14a-14d sind in einer Ebene parallel zur Zargen-Ebene Z gekrümmt bzw. gebogen, vorzugsweise knickfrei, ausgebildet und stehen jeweils radial nach außen von dem Öffnungskragen 13 weg ab. Jedes der Strömungsleitelemente 14a-14d ist bandförmig ausgebildet, erstreckt sich entlang einer Erstreckungsrichtung E, die nicht geradlinig, sondern gekrümmt bzw. gebogen verläuft, und weist zwei Längsenden 15a, 15b auf, von welchen ein erstes Längsende 15a mit dem Öffnungskragen 13 verbunden ist. Das jeweilige erste Längsende 15a der Strömungsleitelement 14a-14d geht dabei tangential in den Öffnungskragen 13 bzw. in den Ringkragen 6 über. Jedes der bandförmigen Strömungsleitelemente 14a, 14b weist in dem Querschnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung E zwei Breitseiten 8a, 8b und zwei Schmalseiten 9a, 9b auf und ist mittels einer der beiden Schmalseiten 9a mit der Gehäusewandung 11 verbunden.
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Wie die 1 und 2 erkennen lassen, sind am Öffnungskragen 13 bzw. am Ringkragen 6 zwei Arten von Strömungsleitelemente 14a-14d - im Folgenden als erste Strömungsleitelemente 14a, 14b und zweite Strömungsleitelement 14c, 14d bezeichnet - vorgesehen, die sich hinsichtlich ihrer Geometrie voneinander unterscheiden. Im Beispielszenario sind am Öffnungskragen 13 bzw. am Ringkragen 6 entlang der Umfangsrichtung U abwechselnd zwei erste Strömungsleitelemente 14a, 14b und zwei zweite Strömungsleitelemente 14c, 14d angeordnet. In Varianten des Beispiels kann eine andere Anzahl an ersten und zweiten Strömungsleitelementen 14a, 14b bzw. 14c, 14d vorgesehen sein.
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Das mit dem Öffnungskragen 13 verbundene erste Längsende 15a eines jeweiligen ersten Strömungsleitelements 14a, 14b und ein dem ersten Längsende 15a gegenüberliegendes, zweites Längsende 15b sind in einem Querschnitt senkrecht zur Hauptströmungsrichtung H der Luft L unter einem stumpfen Winkel zwischen 135° und 180°, vorzugsweise zwischen 160° und 180°, zueinander angeordnet. Das mit dem Öffnungskragen 13 verbundene erste Längsende 15a eines jeweiligen zweiten Strömungsleitelements 14c, 14d und ein dem ersten Längsende 15a gegenüberliegendes zweites Längsende 15b sind in dem Querschnitt senkrecht zur Hauptströmungsrichtung H der Luft L unter einen spitzen Winkel von höchstens 45°, vorzugsweise von höchstens 30°, zueinander angeordnet.
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Im Beispiel der Figuren verjüngen sich alle vorhandenen Strömungsleitelemente 14a-14d, also sowohl die beiden ersten Strömungsleitelemente 14a, 14b als auch die beiden zweiten Strömungsleitelement 14c, 14d jeweils vom ersten Längsende 15a zum zweiten Längsende 15b hin zumindest abschnittsweise. Darüber hinaus läuft im Beispiel der Figuren jedes der Strömungsleitelemente 14a-14d vom ersten Längsende 15a zum zweiten Längsende 15b hin spitz zu.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013204054 A1 [0004]
