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Die Erfindung betrifft einen Ausgleichbehälter für einen Fluidkreislauf. Ein solcher Ausgleichbehälter ist üblicherweise in einem Kraftfahrzeug gelagert.
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Ein Ausgleichbehälter für ein Fluid, z. B. einem Kühlmittel in einem Kraftfahrzeug, dient der Bereitstellung des Fluids für einen Fluidkreislauf, z. B einem Kühlkreislauf. Über den Ausgleichbehälter kann ein zusätzliches Volumen des Fluids bereitgestellt oder bevorratet werden, so dass insbesondere zu jedem Zeitpunkt der Kühlkreislauf vollständig mit Fluid befüllt ist. Weiter kann der Fluidkreislauf über den Ausgleichbehälter entlüftet und/oder in dem Ausgleichbehälter ein kompressibles Luftvolumen bereitgestellt werden, so dass Schwankungen des Fluidvolumens (z. B. infolge von Temperaturschwankungen) ausgeglichen werden können.
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Für einen Druckausgleich im Fluidkreislauf ist ein Luftvolumen im Ausgleichbehälter vorgesehen. Bei Ausgleichbehältern mit nur einer Kammer ist das Luftvolumen stets oberhalb des Fluids bzw. der Oberfläche des Fluids angeordnet. Bei dynamischer Fahrt eines Kraftfahrzeuges kann Luft in das Fluid eingetragen und in den Fluidkreislauf angesaugt werden. Um das Ansaugen von Luft zu vermeiden, kann eine Trennwand in dem Ausgleichbehälter zur Ausbildung von mehreren Kammern angeordnet werden.
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Aus der
DE 33 19 635 A1 ist ein Ausgleichbehälter für ein Fluid mit mehreren Kammern bekannt. Die Kammern sind über Drosselleitungen miteinander verbunden. Der Ausgleichbehälter weist eine Entlüftungsöffnung und einen Befüllstutzen auf, die an jeweils unterschiedlichen Kammern angeordnet sind.
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Aus der
DE 34 30 115 C1 ist ein Ausgleichbehälter bekannt, bei dem zwei Kammern über eine Überlaufleitung miteinander verbunden sind. Der Ausgleichbehälter weist eine Entlüftungsöffnung und einen Befüllstutzen auf, die an jeweils unterschiedlichen Kammern angeordnet sind.
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Aus der
DE 35 33 094 A1 ist ein Ausgleichbehälter bekannt, bei dem zwei Kammern über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden sind. Auch hier sind ein Ventildeckel und ein Einfüllstutzen mit unterschiedlichen Kammern verbunden.
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Eine Befüllung der Ausgleichbehälter über Befülldeckel mit einer automatisierten Anlage kann problematisch sein, weil durch den Überdruck beim Befüllen das Überdruckventil im zweiten Deckel betätigt werden kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Ausgleichbehälter vorgeschlagen werden, der über automatische Befüllanlagen einfacher und/oder sicherer zu befüllen ist.
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Zur Lösung dieser Aufgaben trägt ein Ausgleichbehälter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Es wird ein Ausgleichbehälter für einen Fluidkreislauf vorgeschlagen. Der Ausgleichbehälter umfasst zumindest eine erste Kammer und eine zweite Kammer, die durch eine Trennwand fluiddicht voneinander getrennt sind, wobei die erste Kammer zumindest eine Zuleitung und eine Ableitung zur fluidtechnischen Verbindung mit dem Fluidkreislauf aufweist. Die zweite Kammer weist eine durch einen Deckel gegenüber einer Umgebung verschließbare Öffnung zum Befüllen des Ausgleichbehälters auf. Ein erster oberer Bereich der ersten Kammer ist über eine erste Verbindungsleitung mit einem zweiten unteren Bereich der zweiten Kammer verbunden und der erste obere Bereich der ersten Kammer ist über eine zweite Verbindungsleitung mit einem zweiten oberen Bereich der zweiten Kammer verbunden. Die zweite Verbindungsleitung ist beim Verschließen der Öffnung durch den Deckel fluiddicht verschließbar.
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Mit Umgebung wird insbesondere ein Raum außerhalb des Fluidkreislaufs und des Ausgleichbehälters bezeichnet.
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Die Kammern sind insbesondere zumindest teilweise nebeneinander angeordnet. Die Trennwand erstreckt sich insbesondere im Wesentlichen senkrecht. Die Trennwand ist mit einem Material gebildet, dass für das Fluid nicht durchdringbar ist.
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Die erste Kammer ist insbesondere eine sogenannte Auffüllkammer, aus der ein Fluidvolumen zum Ausgleich von Schwankungen des in dem Fluidkreislauf zirkulierenden Fluidvolumens entnehmbar ist. Die zweite Kammer ist insbesondere eine Ausdehnungskammer, in die das Fluid aus dem Fluidkreislauf und über die Auffüllkammer entweichen kann. In der Ausdehnungskammer ist regelmäßig ein (bei einem Befüllvorgang) einstellbares Luftvolumen (einstellbare Luftmenge) angeordnet, das im Betrieb des Ausgleichbehälters zur Kompensation bzw. Angleichung von Änderungen des Fluidvolumens (einstellbar) komprimierbar ist.
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Hier wird vorgeschlagen, dass ein Befüllen des Ausgleichbehälters bzw. des Fluidkreislaufs mit dem Fluid und ein Einstellen des Luftvolumens in dem Ausgleichbehälter (ausschließlich) über die (eine bzw. einzelne) Öffnung erfolgt. Dafür kann z. B. der Deckel entfernt und der Ausgleichbehälter unter Druck mit dem Fluid befüllt werden. Nach und/oder während der Befüllung mit Fluid kann eine (vorgestimmte oder sich automatisch einstellende) Luftmenge in den Ausgleichbehälter eingebracht werden. Nach Abschluss des Befüllvorgangs kann die Öffnung durch den Deckel verschlossen werden.
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Die erste Kammer weist insbesondere einen ersten unteren Bereich und einen ersten oberen Bereich auf. Die zweite Kammer weist insbesondere einen zweiten unteren Bereich und einen zweiten oberen Bereich auf. Die Begriffe „unten“ und „oben“ beziehen sich insbesondere auf eine Einbaulage des Ausgleichbehälters, wobei mit den Begriffen eine Lage relativ zur Richtung der Schwerkraft beschrieben wird. Insbesondere ist der obere Bereich oberhalb des unteren Bereichs angeordnet und/oder schließt sich an diesen (entgegen der Richtung der Schwerkraft) an.
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Insbesondere weist die zweite Kammer nur die eine bzw. eine einzelne Öffnung (zur Verbindung der zweiten Kammer mit der Umgebung) auf.
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Bevorzugt weist der Ausgleichbehälter nur die eine Öffnung hin zu der Umgebung auf. Insbesondere weist die erste Kammer nur die mindestens eine bzw. eine einzelne Zuleitung und/oder nur die mindestens eine bzw. eine einzelne Ableitung zur Verbindung der ersten Kammer mit dem Fluidkreislauf (und nicht mit der Umgebung) auf.
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Insbesondere weist der Deckel ein Ventil auf. Über das Ventil kann insbesondere ein zumindest teilweiser Druckausgleich zwischen der zweiten Kammer bzw. dem Ausgleichbehälter und der Umgebung erfolgen. Das Ventil wirkt hierfür mit der Öffnung zusammen oder bildet diese aus.
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Insbesondere weist die erste Kammer oberhalb einer ersten Leitungsöffnung der ersten Verbindungsleitung (und ggf. auch oberhalb einer zweiten Leitungsöffnung der zweiten Verbindungsleitung) ein erstes Volumen auf. Über die Leitungsöffnungen kann das Fluid bzw. Luft aus der ersten Kammer in die jeweilige Verbindungsleitung eintreten.
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Insbesondere ist eine erste Leitungsöffnung der ersten Verbindungsleitung in der ersten Kammer unterhalb einer zweiten Leitungsöffnung der zweiten Verbindungsleitung angeordnet.
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Insbesondere wird die Verwendung eines solchen Ausgleichsbehälters zum (gezielten) Ausgleich und/oder der Einstellung der Luft(menge) in einem Kühlmittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen.
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Insbesondere weist der Ausgleichbehälter nur eine zweite Kammer aber mehr als eine erste Kammer auf. Jede erste Kammer weist insbesondere zumindest eine (eigene) Zuleitung und eine (eigene) Ableitung zur fluidtechnischen Verbindung mit jeweils einem weiteren Fluidkreislauf auf. Insbesondere wird also vorgeschlagen, dass mehrere Fluidkreisläufe einen gemeinsamen Ausgleichbehälter benutzen, wobei jeder Fluidkreislauf über eine eigene erste Kammer mit der einen gemeinsam genutzten zweiten Kammer verbunden ist.
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Es wird weiter ein Verfahren zum Betrieb des beschriebenen Ausgleichbehälters vorgeschlagen, wobei für einen Befüllvorgang des Ausgleichbehälters ein Fluid über die Öffnung dem Ausgleichbehälter zugeführt wird, wobei eine Einstellung einer Luftmenge in dem Ausgleichbehälter ebenfalls über die Öffnung erfolgt.
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Insbesondere wird in dem Befüllvorgang die erste Kammer bis unmittelbar unterhalb einer ersten Leitungsöffnung der ersten Verbindungsleitung befüllt, wobei eine Entlüftung der ersten Kammer über die zweite Verbindungsleitung und die Öffnung an die Umgebung erfolgt. Insbesondere liegt bei geöffneter Öffnung ein Druckausgleich vor, so dass eine Befüllung der ersten Kammer nur bis zum Erreichen der ersten Verbindungsleitung möglich ist. Darüber hinaus zugeführtes Fluid wird über die erste Verbindungsleitung in die zweite Kammer überführt und bei Einstellen der Luftmenge in der zweiten Kammer wieder aus dem Ausgleichbehälter entfernt.
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Insbesondere erfolgt, wenn im Betrieb des Ausgleichbehälters die Öffnung durch den Deckel und damit die zweite Verbindungsleitung verschlossen sind, ein Austausch des Fluids zwischen den Kammern ausschließlich über die erste Verbindungsleitung. Ein Einströmen von Fluid in die zweite Verbindungsleitung ist zumindest ausgehend von der zweiten Kammer (durch den Deckel) nicht möglich.
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Insbesondere erfolgt, wenn im Betrieb des Ausgleichbehälters die Öffnung durch den Deckel und damit die zweite Verbindungsleitung verschlossen sindt, ein zumindest teilweiser Druckausgleich zwischen dem Ausgleichbehälter und der Umgebung ausschließlich über ein an dem Deckel angeordnetes Ventil (und ggf. zusätzlich über Druckausgleicheinrichtungen in dem Fluidkreislauf).
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Die Ausführungen zu dem Verfahren sind insbesondere auf den Ausgleichbehälter übertragbar und umgekehrt.
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Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
- 1: einen Ausgleichbehälter in einer Seitenansicht im Schnitt nach einem Befüllvorgang; und
- 2: den Ausgleichbehälter nach 1 im Betrieb mit verschlossener Öffnung.
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1 zeigt einen Ausgleichbehälter 1 in einer Seitenansicht im Schnitt nach einem Befüllvorgang. Ein an den Ausgleichbehälter 1 angeschlossener Fluidkreislauf 2 ist angedeutet.
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Der Ausgleichbehälter 1 umfasst zumindest eine erste Kammer 3 und eine zweite Kammer 4, die durch eine Trennwand 5 fluiddicht voneinander getrennt sind, wobei die erste Kammer 3 eine Zuleitung 6 und eine Ableitung 7 aufweist zur fluidtechnischen Verbindung mit dem Fluidkreislauf 2. Die zweite Kammer 4 weist eine durch einen Deckel 8 gegenüber einer Umgebung 9 verschließbare Öffnung 10 zum Befüllen des Ausgleichbehälters 1 auf. Ein erster oberer Bereich 11 der ersten Kammer 3 ist über eine erste Verbindungsleitung 12 mit einem zweiten unteren Bereich 13 der zweiten Kammer 4 verbunden und der erste obere Bereich 11 der ersten Kammer 3 ist über eine zweite Verbindungsleitung 14 mit einem zweiten oberen Bereich 15 der zweiten Kammer 4 verbunden. Die zweite Verbindungsleitung 14 ist beim Verschließen der Öffnung 10 durch den Deckel 8 fluiddicht verschließbar (siehe 2).
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Die Kammern 3, 4 sind nebeneinander angeordnet. Die Trennwand 5 erstreckt sich senkrecht.
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Die erste Kammer 3 ist eine sogenannte Auffüllkammer, aus der ein Fluidvolumen zum Ausgleich von Schwankungen des in dem Fluidkreislauf 2 zirkulierenden Fluidvolumens entnehmbar ist. Die zweite Kammer 4 ist eine Ausdehnungskammer, in die das Fluid 20 aus dem Fluidkreislauf 2 und über die Auffüllkammer entweichen kann. In der Ausdehnungskammer ist ein bei dem Befüllvorgang einstellbares Luftvolumen (Luftmenge 21) angeordnet, dass im Betrieb des Ausgleichbehälters zur Kompensation von Änderungen des Fluidvolumens komprimierbar ist.
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Hier kann ein Befüllen des Ausgleichbehälters 1 bzw. des Fluidkreislaufs 2 mit dem Fluid 20 und ein Einstellen der Luftmenge 21 in dem Ausgleichbehälter 1 ausschließlich über die eine Öffnung 10 erfolgen. Dafür wird der Deckel 8 entfernt und der Ausgleichbehälter 1 unter Druck mit dem Fluid 20 befüllt. Nach oder während der Befüllung mit Fluid 20 wird eine Luftmenge in den Ausgleichbehälter 1 eingebracht. Nach Abschluss des Befüllvorgangs wird die Öffnung 10 durch den Deckel 8 verschlossen.
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Die erste Kammer 3 weist einen ersten unteren Bereich 22 einen ersten oberen Bereich 11 auf. Die zweite Kammer 4 weist einen zweiten unteren Bereich 13 und einen zweiten oberen Bereich 15 auf.
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Der obere Bereich 11, 15 ist jeweils oberhalb des unteren Bereichs 22, 13 angeordnet und schließt sich an diesen entgegen der Richtung der Schwerkraft 23 an.
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Die zweite Kammer 4 weist nur die eine Öffnung 10 zur Verbindung der zweiten Kammer 4 mit der Umgebung 9 auf.
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Auch der Ausgleichbehälter 1 weist nur die eine Öffnung 10 hin zu der Umgebung 9 auf. Die erste Kammer 3 weist nur die eine Zuleitung 6 und die Ableitung 7 zur Verbindung der ersten Kammer 3 mit dem Fluidkreislauf 2 auf.
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Der Deckel 8 weist ein Ventil 16 auf (siehe 2). Über das Ventil 16 kann ein zumindest teilweiser Druckausgleich zwischen der zweiten Kammer 4 bzw. dem Ausgleichbehälter 1 und der Umgebung 9 erfolgen.
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Die erste Kammer 3 weist oberhalb einer (Unterkante der) ersten Leitungsöffnung 17 der ersten Verbindungsleitung 12 ein erstes Volumen 18 auf, dass beim Befüllvorgang mit einer Luftmenge 21 gefüllt ist.
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Über die Leitungsöffnungen 17, 19 kann das Fluid 20 bzw. Luft aus der ersten Kammer 3 in die jeweilige Verbindungsleitung 12, 14 eintreten.
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Die erste Leitungsöffnung 17 der ersten Verbindungsleitung 12 in der ersten Kammer 3 ist unterhalb einer zweiten Leitungsöffnung 19 der zweiten Verbindungsleitung 14 angeordnet.
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Für einen Befüllvorgang des Ausgleichbehälters 1 wird ein Fluid 20 über die Öffnung 10 dem Ausgleichbehälter 1 zugeführt, wobei eine Einstellung einer Luftmenge 21 in dem Ausgleichbehälter 1 ebenfalls über die Öffnung 10 erfolgt.
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In dem Befüllvorgang wird die erste Kammer 3 bis unmittelbar unterhalb der ersten Leitungsöffnung 17 der ersten Verbindungsleitung 12 befüllt, wobei eine Entlüftung der ersten Kammer 3 über die zweite Verbindungsleitung 14 und die Öffnung 10 an die Umgebung 9 erfolgt.
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Bei geöffneter Öffnung 10 liegt ein Druckausgleich vor, so dass eine Befüllung der ersten Kammer 3 nur bis zum Erreichen der ersten Verbindungsleitung 12 möglich ist. Oberhalb der Verbindungsleitung 12 bzw. der ersten Leitungsöffnung 17 liegt dann ein erstes Volumen 18 vor, dass mit Luft gefüllt ist. Darüber hinaus zugeführtes Fluid 20 wird über die erste Verbindungsleitung 12 in die zweite Kammer 4 überführt (wenn der Füllstand mit Fluid 20 dort niedriger ist) und bei Einstellen der Luftmenge 21 in der zweiten Kammer 4 wieder aus dem Ausgleichbehälter 1 entfernt.
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2 zeigt den Ausgleichbehälter 1 nach 1 im Betrieb mit verschlossener Öffnung 10. Die Öffnung 10 ist durch den Deckel 8 verschlossen. Auf die Ausführungen zu 1 wird verwiesen.
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Im Betrieb des Ausgleichbehälters 1 findet, wenn die Öffnung 10 durch den Deckel 8 und damit die zweite Verbindungsleitung 14 verschlossen sind, ein Austausch des Fluids 20 zwischen den Kammern 3, 4 ausschließlich über die erste Verbindungsleitung 12 statt. Ein Einströmen von Fluid 20 in die zweite Verbindungsleitung 14 ist zumindest ausgehend von der zweiten Kammer 4, durch die Anordnung des Deckels 8 in der Öffnung 10, nicht möglich.
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Im Betrieb des Ausgleichbehälters 1 erfolgt, wenn die Öffnung 10 durch den Deckel 8 und damit die zweite Verbindungsleitung 14 verschlossen sind, ein zumindest teilweiser Druckausgleich zwischen dem Ausgleichbehälter 1 und der Umgebung 9 ausschließlich über ein an dem Deckel 8 angeordnetes Ventil 16 (und ggf. zusätzlich über Druckausgleicheinrichtungen in dem Fluidkreislauf 2).
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Im Betrieb des Ausgleichbehälters 1 kann der Füllstand der ersten Kammer 3 über der ersten Leitungsöffnung 17 liegen. In dem ersten oberen Bereich 11 der ersten Kammer 3 ist eine Luftmenge 21 angeordnet, die durch einen steigenden Druck in dem Fluidkreislauf 2 bzw. in dem Ausgleichsbehälter 1 komprimiert werden kann. Die Luftmenge 21 innerhalb der zweiten Kammer 4 kann ebenfalls komprimiert werden. Ein Druckausgleich kann über das Ventil 16 in dem Deckel 8 erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ausgleichbehälter
- 2
- Fluidkreislauf
- 3
- erste Kammer
- 4
- zweite Kammer
- 5
- Trennwand
- 6
- Zuleitung
- 7
- Ableitung
- 8
- Deckel
- 9
- Umgebung
- 10
- Öffnung
- 11
- erster oberer Bereich
- 12
- erste Verbindungsleitung
- 13
- zweiter unterer Bereich
- 14
- zweite Verbindungsleitung
- 15
- zweiter oberer Bereich
- 16
- Ventil
- 17
- erste Leitungsöffnung
- 18
- erstes Volumen
- 19
- zweite Leitungsöffnung
- 20
- Fluid
- 21
- Luftmenge
- 22
- erster unterer Bereich
- 23
- Schwerkraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3319635 A1 [0004]
- DE 3430115 C1 [0005]
- DE 3533094 A1 [0006]
