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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher, einen Entlüftungsstecker sowie ein Energiespeichersystem gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
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Stand der Technik
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Es sind elektrische Energiespeicher mit mindestens einer Batteriezelle bekannt. Die Batteriezellen sind in einem Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse weist eine Entlüftungsöffnung auf. Die Entlüftungsöffnung ist derart ausgebildet, dass sie einen Entlüftungsstecker aufnehmen kann. Die bekannten Entlüftungsstecker weisen Verrastungsmittel, wie Klipse auf. Der Entlüftungsstecker und ein mit dem Entlüftungsstecker verbundener Schlauch ermöglichen Druckausgleich zwischen dem Innenraum der Batterie und der Atmosphäre, führen aber ebenfalls in einem elektrischen Energiespeicher entstehende Gase insbesondere aus einem Kraftfahrzeug heraus.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein erfindungsgemäßer elektrischer Energiespeicher umfasst mindestens eine Batteriezelle, die in einem Gehäuse mit einer Entlüftungsöffnung angeordnet ist, wobei die Entlüftungsöffnung ausgebildet ist einen Entlüftungsstecker aufzunehmen. Ferner stellt die Entlüftungsöffnungen eine durchgängige Ausnehmung in dem Gehäuse dar.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der elektrische Energiespeicher mindestens zwei Schraubaufnahmen, insbesondere Schraubösen, aufweist. Die Schraubaufnahmen sind ausgebildet, jeweils eine Schraube aufzunehmen.
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Mittels einer Schraubverbindung zwischen den Schrauben, der Schraubaufnahme und dem Entlüftungsstecker, ist der Entlüftungsstecker, der in die Entlüftungsöffnung eingeführt ist, fest an dem elektrischen Energiespeicher befestigbar, insbesondere mit diesem fest verbindbar. Vorzugsweise besteht ein Formschluss.
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Vorteilhaft ist, dass bei der Montage die Überprüfung einer sicheren Verbindung gegenüber den bekannten Entlüftungsstecker mit Verrastungsmitteln vereinfacht ist. Vorteilhaft ist, dass eine sichere Entlüftung bei einer dennoch einfachen Montage gewährleistet ist.
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Ferner ist als vorteilhaft anzusehen, dass die mittels einer Schraubverbindung gehaltene Verbindung des Entlüftungssteckers mit der Entlüftungsöffnung eine insbesondere mittig, zentrierte Ausrichtung des Entlüftungssteckers gegenüber der Entlüftungsöffnung möglich ist. Es ergeben sich somit keine Bereiche zwischen dem Entlüftungsstecker und der Entlüftungsöffnung die wesentlich stärker belastet sind bzw. unter starker Spannung stehen als andere Bereiche. Weiterhin wirkt keine einseitige Belastung beispielsweise im Bereich der Rastverbindungen auf die Entlüftungsöffnung und oder den Entlüftungsstecker.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Längsachsen der Schraubaufnahmen gegenüber der Längsrichtung der Entlüftungsöffnung einen Winkel zwischen 40° und 140° Grad aufweisen. Vorteilhaft ist, dass die Verbindung verbessert sowie die Herstellung vereinfacht ist. Vorzugeise ist die Kraftverteilung nochmals verbessert.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.
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Eine mögliche Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Entlüftungsöffnung zwischen den Schraubaufnahmen ausgebildet ist. Es ergibt sich durch die Anordnung der Entlüftungsöffnung zwischen den Schraubaufnahmen eine optimale Verteilung der Kräfte, die insbesondere auf die Verbindung zwischen Entlüftungsöffnung und dem Entlüftungsstecker wirken. Vorzugsweise sind die Schraubaufnahmen und die Entlüftungsöffnung nebeneinander, insbesondere benachbart zueinander angeordnet.
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Ein denkbare Weiterbildung ist, dass der Winkel im Wesentlichen 90 Grad beträgt. Die Längsrichtung der Schrauben, insbesondere der Schraubaufnahmen, ist, insbesondere im Wesentlichen, senkrecht, zur Einführrichtung des Entlüftungssteckers in die Entlüftungsöffnung ausgebildet. Es ergibt sich eine vereinfachte Montage, da die Schrauben mit Standardwerkzeug eingedreht werden können. Es werden keine Winkelschraubendreher oder dergleichen benötigt.
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Als eine vorteilhafte Weiterbildung ist anzusehen, dass die Schraubaufnahmen Aufnahmeöffnungen aufweisen, wobei die Aufnahmeöffnungen in einer Ebene liegen. Hierdurch ergibt sich insbesondere eine Verbesserung der Verteilung der Kräfte, die von dem Entlüftungsstecker auf die Entlüftungsöffnung und umgekehrt wirken.
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Eine mögliche Weiterbildung ist, dass die Entlüftungsöffnung im Wesentlichen kreisrund ausgebildet ist.
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Ferner betrifft die Erfindung einen Entlüftungsstecker. Der Entlüftungsstecker weist ein Einführelement auf. Das Einführelement ist ausgebildet im montierten Zustand in eine Entlüftungsöffnung eines elektrischen Energiespeichers eingeführt zu sein.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Verbindungsstecker mindestens zwei Verbindungselemente aufweist. Die Verbindungselemente weisen jeweils mindestens eine Ausnehmung auf. Die Ausnehmung ist ausgebildet, im montierten Zustand eine Schraube derart aufzunehmen, dass der Entlüftungsstecker, während dieser in die Entlüftungsöffnung eingeführt ist, an dem elektrischen Energiespeicher befestigbar ist. Der Entlüftungsstecker wird in der Entlüftungsöffnung mittels der Schraubverbindung gehalten. Es ist eine verbesserte Überprüfung der ordentlichen Verbindung zwischen der Entlüftungsöffnung und dem Entlüftungsstecker möglich.
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Ferner ist vorteilhaft, dass die Längsachsen der Schrauben gegenüber der Einsteckrichtung des Entlüftungssteckers in die Entlüftungsöffnung einen Winkel zwischen 40 und 140° aufweisen. Vorteilhaft ist, dass die Verbindung verbessert sowie die Montage vereinfacht ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass der Entlüftungsstecker einen Schlauchanschluss zum Anschluss eines Entlüftungsschlauchs aufweist.
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Als vorteilhaft Weiterbildung ist anzusehen, dass der Entlüftungsstecker ein Einführelement aufweist. Das Einführelement bildet den Teil des Entlüftungssteckers, der im montierten Zustand in die Entlüftungsöffnung eingeführt ist. Das Einführelement ist vorteilhaft korrespondierend zu der Entlüftungsöffnung ausgebildet.
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Eine mögliche Weiterbildung ist, dass das Einführelement hohlzylinderförmig bei einer kreisrunden Ausbildung der Entlüftungsöffnung ausgebildet ist.
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Weiterhin ist eine vorteilhafte Weiterbildung, dass ein Dichtring vorgesehen ist. Das Einführelement weist eine umlaufende Nut auf, in welcher der Dichtring angeordnet ist. Der Dichtring wird durch die gleichmäßige Verteilung der Kräfte sowie die formschlüssige Verbindung mittels der Schrauben nicht einseitig belastet, wodurch insbesondere eine Undichtigkeit entstehen könnte. Vorteilhaft ist, dass der Dichtring die Abdichtung zwischen der Entlüftungsöffnung und dem Entlüftungsstecker verbessert.
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Ein mögliche Weiterbildung ist, dass der Schlauchanschluss senkrecht gegenüber dem Einführelement angeordnet ist. Insbesondere ist eine solche Anordnung platzsparend.
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Als denkbare Weiterbildung ist anzusehen, dass die Verbindungselemente im Wesentlichen eine zweidimensionale Tropfenform aufweisen. Es ergibt sich eine optimale Kraftverteilung sowie eine verbesserte Materialnutzung.
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Eine Weiterbildung ist, dass die Verbindungselemente ein elastisches Mittel, insbesondere einen elastischen Steg, aufweisen. Der elastische Steg verbindet den Grundkörper des Entlüftungssteckers mit den Bereichen des Verbindungselements mit den Ausnehmungen. Es können Kräfte, die auf den Entlüftungsstecker gegenüber den Entlüftungsöffnungen wirken, abgefedert werden. Der Steg wirkt insbesondere wie ein Dämpfungs- und/oder Federungselement.
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Ein mögliche Weiterbildung ist, dass es sich bei dem elektrischen Energiespeicher, insbesondere Akkumulator, um einen wiederaufladbaren Energiespeicher für elektrische Energie, insbesondere auf elektrochemischer Basis, handelt. Vorzugsweise sind die Batteriezellen wiederaufladbare Speicherelemente, insbesondre Sekundärelement oder Sekundärzellen. Eine Mehrfachverwendung des Energiespeichers ist gegeben.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Energiespeichersystem, aufweisend einen elektrischen Energiespeicher und einen Entlüftungsstecker. Vorteilhaft ist, dass die Montage des Entlüftungssteckers an dem elektrischen Energiespeicher besser geprüft werden kann. Mögliche Fehlerquellen in der Montage können minimiert werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Figuren und sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen erfindungsgemäßen Entlüftungsstecker sowie einen erfindungsgemäßen Teil eines elektrischen Energiespeichers im nicht verbundenen Zustand und
- 2 einen erfindungsgemäßen Entlüftungsstecker sowie einen erfindungsgemäßen Teil eines elektrischen Energiespeichers im verbundenen Zustand.
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In 1 ist ein Teil eines elektrischen Energiespeichers 1 dargestellt. Der elektrische Energiespeicher 1 umfasst mindestens eine Batteriezelle (nicht dargestellt). Der elektrische Energiespeicher 1 ist insbesondere als Sekundärbatterie, vorzugsweise Akkumulator ausgebildet. Der elektrische Energiespeicher 1 ist ein wiederaufladbarer Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis. Der Energiespeicher umfasst mindestens eine Batteriezelle. Vorzugsweise sind die Batteriezellen wiederaufladbare Speicherelemente, insbesondre Sekundärelement oder Sekundärzellen.
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Vorzugsweise ist der Energiespeicher 1 in einem Kraftfahrzeug verbaut. Der Energiespeicher 1 dient in dem Kraftfahrzeug der Versorgung von Verbrauchern, insbesondere Elektrostarter, Steuergeräte, Fensterheber, Multimediasystem, Sitzverstellung, oder als Energiespeicher für den Antrieb des Kraftfahrzeugs. Vorzugsweise wird der Energiespeicher als Energiespeicher für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs ei ngesetzt.
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Ferner weist der elektrische Energiespeicher 1 ein Gehäuse 5 auf. Das Gehäuse 5 ist eine feste Hülle. Das Gehäuse 5 umgibt schützend die mindestens eine Batteriezelle. Das Gehäuse 5 ist in 1 und 2 nur beispielhaft in einem kleinen Ausschnitt dargestellt. Das Gehäuse weist mindestens eine Entlüftungsöffnung 10 auf. Die Entlüftungsöffnung 10 ermöglicht ein geregelten/gezielten Austritt und Eintritt von Gasen aus dem Gehäuse 5, die beispielsweise in einer Batteriezelle entstehen.
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Zusätzlich oder alternativ dient die Entlüftungsöffnung 10 insbesondere als Druckausgleichselement. Die Entlüftungsöffnung ermöglicht den Ausgleich verschiedener Drücke zwischen der Umgebung des Gehäuses 5 und dem Innenbereich des Gehäuses 5 und umgekehrt. Im Innenbereich des Gehäuses 5 sind die Batteriezellen angeordnet.
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Die Entlüftungsöffnung 10 ist vorzugsweise kreisrund ausgebildet. Sie liegt in einem zurückgesetzten Bereich 15 an der Gehäuseoberfläche. Der zurückgesetzte Bereich ermöglicht, dass die Entlüftungsöffnung gegenüber äußeren Einflüssen geschützt ist. Der zurückgesetzten Bereich 15 ist insbesondere eine rechteckige Ausnehmung an der Gehäuseoberfläche des Gehäuses 5.
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Ferner sind mindestens zwei Schraubenaufnahmen 20a, 20b ausgebildet. Die Schraubaufnahmen 20a, 20b sind insbesondere als Schraubösen ausgebildet. Die Schraubaufnahmen 20a, 20b sind beispielhaft gemäß den Ausführungen in 1 hohlzylinderförmig ausgebildet. An einer ihrer Stirnseiten sind sie fest verbunden mit dem Gehäuse 5. Vorzugsweise sind die Schraubaufnahmen 20a, 20b und das Gehäuse 5 einteilig ausgebildet. An der gegenüberliegenden Stirnseite, weisen sie jeweils eine Schrauböffnung auf.
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Die Schrauböffnungen sind ausgebildet, dass in sie eine Schraube 50 eingedreht wird. Schraubaufnahmen 20a, 20b und die Schrauben 50 bilden eine Schraubverbindung. Die Entlüftungsöffnung 10 ist zwischen den beiden Schraubaufnahmen 20a, 20b angeordnet. Die Schrauböffnungen sind als zylinderförmige Ausnehmung ausgebildet. Die zylinderförmige Ausnehmung ist derart ausgebildet, dass in sie Schrauben 50 eingedreht werden können. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die zylinderförmige Ausnehmung ein Innengewinde auf. Das Innengewinde entspricht dem Gewinde einer Schraube 50. Die Längsachse der Schraubaufnahmen 20a, 20b läuft insbesondere senkrecht zur Längsachse der Entlüftungsöffnung 10.
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In die Entlüftungsöffnung 10 wird ein Entlüftungsstecker 100 eingeführt. Der Entlüftungsstecker 100 weist hierzu ein Einführelement 110 auf. Das Einführelement 110 ist korrespondierend zur Entlüftungsöffnung ausgebildet. Beispielhaft ist in 1 das Einführelement 110 hohlzylinderförmig ausgebildet. Die Entlüftungsöffnung 10 ist kreisrund ausgebildet. Die Entlüftungsöffnung wird gebildet durch ein hohlzylinderförmiges Element. Das Einführelement 110 wird in die Entlüftungsöffnung 10 eingeführt.
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Der Entlüftungsstecker 100 weist ein Dichtelement 115 auf. Das Dichtelement 115 ist als Dichtring ausgebildet. Das Dichtelement 115 ist ringförmig ausgebildet. Das Dichtelement 115 ist in einer Nut des Einführelements 110 angeordnet.
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Der Entlüftungsstecker 100 weist einen Grundkörper 120 auf. Der Grundkörper 120 schließt sich an das Einführelement 110 an. Der Grundkörper weist auf seiner dem Einführelement 110 zugeordneten Seite einen Anschlag 125 auf. Der Anschlag 125 verhindert ein zu weites Einschieben des Entlüftungssteckers 100 in die Entlüftungsöffnung 10. Der Anschlag 125 ist insbesondere als eine Vorzugsweise umlaufende Stufe gegenüber dem Einführelement 110 ausgebildet. Der Anschlag 15 wird gebildet durch einen umlaufenden Ring.
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Der Entlüftungsstecker 100 weist mindestens zwei Verbindungselemente 130 auf. Die Verbindungselement 130 weisen jeweils eine Ausnehmung 135 auf. Die Ausnehmung 135 ist derart ausgebildet, dass eine Schraube 50 durchgeführt werden kann. Vorzugsweise weist die Ausnehmung 135 ein Innengewinde auf.
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Die Verbindungselemente 130 sind insbesondere tropfenförmig ausgebildet. Die Verbindungselemente 130 weisen einen Steg 140 auf. Der Stecker 140 verbindet die Verbindungselemente 130 mit dem Grundkörper 120. Das Einführelement 110 ist zwischen dem Teil der Verbindungselemente 130 mit den Ausnehmungen 135 angeordnet.
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Beim Verbinden des Entlüftungsstecker 100 mit der Entlüftungsöffnung 10 wird das Einführelement 110 in die Entlüftungsöffnung 10 eingeführt. Gleichzeitig liegen die Ausnehmungen 135 der Verbindungselemente 130 über der Stromaufnahme 20a bzw. Stromaufnahme 20b. Werden nun die Schrauben 50 durch die Ausnehmung 135 des Verbindungselement 130 in die Schraubaufnahmen 20a, 20b geschraubt, wird eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Entlüftungsstecker 110 und dem elektrischen Energiespeicher 1 und damit der Entlüftungsöffnung 10 hergestellt. Die Längsrichtung des Einführelements 110 verläuft insbesondere senkrecht zu der Längsrichtung der Ausnehmungen 135 in den Verbindungsmittel 130.
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Die Längsrichtung der Schraubaufnahmen 20a, 20b sind insbesondere parallel zueinander. Die Längsrichtung der Schraubaufnahmen 20a, 20b und die Längsrichtung des Einführelements 110 weist einen Winkel zwischen 40° und 140° Grad, insbesondere 90° auf. Auf den auf den Entlüftungsstecker 100 gegenüber der Entlüftungsöffnung 10 wirkende Kräfte können so von den Schrauben bestmöglich aufgenommen werden.
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Die Längsrichtung der Schraubaufnahme 20a und die Längsrichtung der Schraubaufnahme 20b bilden insbesondere eine Ebene, die vorzugsweise zu der Längsrichtung des Entlüftungssteckers 100, insbesondere der Längsrichtung des Einführelements 110 einen Winkel zwischen 40° und 140° Grad aufweist. Vorzugsweise ist der Winkel 90°.
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In 2 ist ein erfindungsgemäßer Entlüftungsstecker sowie ein erfindungsgemäßer Teil eines elektrischen Energiespeichers im verbundenen Zustand dargestellt. Der Entlüftungsstecker 100 ist formschlüssig mit der Entlüftungsöffnung 10 und damit mit dem Gehäuse 5 verbunden. Ein ungewolltes Lösen des Entlüftungssteckers 100 von der Entlüftungsöffnung 10 wird durch die Schraubverbindung mittels der Schrauben 50 verhindert. Die Schrauben 50 halten die Verbindungselemente 130 derart auf Position, dass der Entlüftungsstecker 100 nicht aus der Entlüftungsöffnung 10 rutschen oder gleiten kann oder sich ein Kanal zwischen der Entlüftungsöffnung und dem Entlüftungsstecker 100 ergibt.
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Ferner weist der Entlüftungsstecker 100 einen Schlauchanschluss 160 auf. Der Schlauchanschluss 160 ist insbesondere als Schlauchkupplung, vorzugsweise Schnellkupplung, Monokupplung oder Multikupplung ausgebildet. Der Schlauchanschluss 160 bildet eine Schlauchtülle. Der Schlauchanschluss, bzw. die Schlauchtülle weist mindestens eine umlaufende Erhebung auf, die derart ausgebildet ist, dass es einem Abrutschen des Schlauchs entgegenwirkt. Die Erhebung ist insbesondere als umlaufender hohler Kegelstumpf ausgebildet.
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Vorzugsweise ist eine Erhebung an der Endumfangskante ausgebildet. Die Erhebung ist insbesondere als Umfangswulst, bzw. als Ringabsätze ausgebildet. Wobei sich die Erhebung in Richtung des freien Endes des Schlauchanschlusses derart konisch verjüngen, dass der Schlauch praktisch wiederhakenartig auf dem Schlauchanschluss 160 gehalten wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der Schlauchanschluss 160 ein Außen- und/oder ein Innengewinde auf.
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Die Längsachse des Schlauchanschluss 160 ist gegenüber der Längsachse des Einführelements 110, insbesondere im Wesentlichen, senkrecht ausgebildet. Der Grundkörper 120 verbindet den Schlauchanschluss 160 mit dem Einführelement 110.
