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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zum Modulieren eines Luftstroms sowie ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, in dem eine solche Ventilanordnung verwendet wird.
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Wenn ein Schieber verwendet wird, um in einem No-Frost-Kältegerät die Verteilung von Kaltluft aus einer Verdampferkammer auf verschiedene Lagerkammern oder innerhalb einer Lagerkammer zu steuern, besteht die Möglichkeit, dass Kaltluft aus der Verdampferkammer Feuchtigkeit im Schieber gefrieren lässt und diesen so blockiert.
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Die Gefahr einer Blockade ließe sich zwar durch Beheizen des Schiebers beseitigen, doch führt der Einbau einer Heizung zu höheren Fertigungskosten, außerdem muss die von der Heizung freigesetzte Wärme aus dem Kältegerät wieder abgeführt werden, was dessen Energieeffizienz beeinträchtigt.
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Es besteht daher Bedarf nach einem Schieber, bei dem der Gefahr einer Blockade mit einem einfachen Aufbau und ohne erhöhten Energiebedarf begegnet werden kann.
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Dieser Bedarf wird erfindungsgemäß dadurch befriedigt, dass bei einer Ventilanordnung zum Modulieren eines Luftstroms, mit einem eine Kammer umgebenden, wenigstens ein erstes Fenster aufweisenden Gehäuse und einem Schieber, der in der Kammer zwischen einer Offenstellung, in der der Schieber das erste Fenster nicht versperrt, und einer Schließstellung beweglich ist, in der der Schieber das erste Fenster versperrt, der Schieber ein geschäumter Kunststoffkörper ist.
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Um den Schieber im Gehäuse sicher und ohne Gefahr des Verkantens zu führen, ist es zweckmäßig, wenn der sich in Verschieberichtung über einen möglichst großen Teil der Länge des Gehäuses erstreckt. Dazu kann im Schieber ein Durchgangsfenster ausgespart sein, das in der Offenstellung mit dem ersten Fenster überlappt und in der Schließstellung mit dem ersten Fenster nicht überlappt.
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Die Wirkung des geschäumten Kunststoffkörpers basiert zum einen auf seiner guten Wärmedämmwirkung. Diese ermöglicht es, zumindest in der geschlossenen Stellung des Ventils eine hohe Temperaturdifferenz zwischen den beiden Seiten des Schiebers aufrechtzuerhalten. Wenn der Schieber beispielsweise zwischen einem Kaltluftkanal, der Luft bei einer Temperatur unterhalb 0°C führt, und einer Lagerkammer eines Kältegeräts angeordnet ist, deren Betriebstemperatur über 0°C liegt, so kann ein Einfrieren zumindest auf der dem Lagerfach zugewandten Seite des Schiebers verhindert werden. Zum anderen basiert sie auf der Verformbarkeit des Schiebers; wenn der Schieber an einer Wand festgefroren ist, dann muss er dank der Verformbarkeit nicht schlagartig losgebrochen werden, sondern das Losbrechen kann mit geringem Kraftaufwand, über die festgefrorene Seite hinweg fortschreitend, stattfinden.
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Um einen dichten Kontakt zwischen den Wänden der Kammer und dem Schieber zu ermöglichen, gleichzeitig aber eine Klemmung des Schiebers zu vermeiden, die das Losbrechen erschweren könnte, sind die Kammer und der Schieber vorzugsweise keilförmig nach unten verjüngt, und dass das erste Fenster und ein zweites Fenster sind in keilförmig aufeinander zulaufenden Wänden des Gehäuses gebildet. So genügt das Eigengewicht des Schiebers, um diesen in flächigem Kontakt mit den Wänden zu halten, gleichzeitig aber einen Druck des Schiebers gegen die Wände zu minimieren.
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Das erste und das zweite Fenster können untereinander und ggf. mit dem Durchgangsfenster deckungsgleich sein, müssen es aber nicht. Um den Weg des Luftstroms durch die Kammer zu sperren, genügt es, wenn in der Schließstellung eines der Fenster, hier als das erste Fenster bezeichnet, versperrt ist; ob der Schieber auch noch das zweite Fenster versperrt, ist ohne Belang; deswegen kann insbesondere das zweite Fenster größer sein als das erste.
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Um Druck des Schiebers gegen die Wände der Kammer zu minimieren, sollte die Kammer so bemessen sein, dass sie dem Schieber ungestaucht Platz bietet.
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Das Gehäuse kann kostengünstig wenigstens zu einem Teil durch eine erste einteilig geformte, nach oben offene Rinne gebildet sein. In eine solche Rinne kann der Schieber locker eingelegt werden.
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Ein Verstellelement kann an einer zur Bewegungsrichtung parallelen Längsseite des Schiebers angreifen. So kann das Verstellelement Bewegungen von der Schließstellung in die Offenstellung und von der Offenstellung in die Schließstellung gleich effizient antreiben.
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Vorzugsweise ist an der besagten Längsseite des Schiebers eine Aussparung vorgesehen, in die ein freies Ende des Verstellelements eingreift. So kann das freie Ende eine Antriebskraft in jeder Richtung als Druck auf den Schieber übertragen. Wenn Eis zwischen dem Schieber und einer Wand des Gehäuses die Bewegung des Schiebers verhindert, dann bewirkt die vom Verstellelement ausgeübte Antriebskraft aufgrund der Nachgiebigkeit des Schiebers zunächst nur eine lokale Deformation des Schiebers in der Umgebung der Aussparung, und die Antriebskraft erzeugt eine Scherspannung zwischen Schieber und Wand nur in dem deformierten Bereich des Schiebers. Es genügt daher eine geringe Antriebskraft, um in diesem deformierten Bereich eine vom Eis vermittelte Verbindung zwischen dem Schieber und der Wand zu lösen. Wenn dies geschieht, kann das Verstellelement bei gleichbleibender darauf ausgeübter Kraft weiter vorrücken, und eine Front, an der das Eis bricht, breitet sich von der Aussparung ausgehend immer weiter aus, bis schließlich der Schieber auf seiner ganzen Fläche von der Wand gelöst ist und verschoben werden kann.
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Um eine von externen Objekten unbehinderte Beweglichkeit des Verstellelements sicherzustellen, kann das Gehäuse eine zweite Rinne umfassen, die von einer Wand der Kammer abzweigt und die das Verstellelement aufnimmt.
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Die Verstellbewegung des Verstellelements ist vorzugsweise eine Schwenkbewegung, wobei das Gehäuse eine Achse definiert, um die das Verstellelement schwenkbar gehalten ist. Durch geeignete Platzierung der Achse kann ggf. eine von einem Benutzer an einem vom Schieber abgewandten Ende des Verstellelements ausgeübte Stellkraft so verstärkt werden, dass ein Losbrechen des Schiebers mit geringem Kraftaufwand möglich ist. Typischerweise ist der Abstand der von dem mit dem Schieber zusammenwirkenden Ende des Verstellelements kleiner als der von dessen vom Schieber abgewandten Ende.
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Die Achse kann insbesondere durch einen an der zweiten Rinne verankerten, in deren Inneres vorspringenden und in eine Aussparung des Verstellelements eingreifenden Achsstift definiert sein.
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Nach oben kann die Kammer durch einen Kühlgutträger, vorzugsweise in Form einer Platte aus Glas, Kunststoff oder dergleichen, begrenzt sein, wobei sich das Gehäuse vorzugsweise entlang einer Hinterkante des Kühlgutträgers erstreckt. Auch die Bewegungsrichtung des Schiebers ist vorzugsweise parallel zu der Hinterkante.
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Die abzweigende zweite Rinne kann sich dann unter dem Kühlgutträger her nach vorn erstrecken, so dass ein vom Schieber abgewandtes Ende des Verstellelements nahe der Vorderkante des Kühlgutträgers für einen Benutzer bequem erreichbar ist.
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Insbesondere können ein vorderes Ende der zweiten Rinne oder das vom Schieber abgewandte Ende des Verstellelements die Vorderkante des Kühlgutträgers umgreifen, um dem Verstellelement unter dem Kühlgutträger Halt zu bieten.
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Der geschäumte Kunststoffkörper des Schiebers kann insbesondere expandiertes Polypropylen (EPP) umfassen. Infolge der unpolaren Natur des Polypropylens ist die Oberfläche eines solchen geschäumten Kunststoffkörpers wasserabweisend und haftet daher auch nur wenig an Eis, so dass geringe Kräfte genügen, um den Schieber bei Bedarf loszubrechen.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einem Luftkanal und einer an dem Luftkanal angeordneten Ventilanordnung wie oben beschrieben.
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Bei einem solchen Kältegerät kann der Luftkanal mit einer Verdampferkammer und über wenigstens eine Durchgangsöffnung mit einer Lagerkammer kommunizieren. Die Ventilanordnung kann dann an der Durchgangsöffnung vorgesehen sein.
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Um Fertigungstoleranzen des Kältegeräts auszugleichen, kann zwischen der Durchgangsöffnung und dem Gehäuse der Ventilanordnung eine stauchbare Dichtung vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Dichtung an dem Gehäuse der Ventilanordnung befestigt. Um die Anbringung der Dichtung zu vereinfachen, können an dem Gehäuse Oberflächenkonturen geformt sein, die die Position der Dichtung vorgeben, z.B. in Form eines Steges, der sich um eine vorgesehene Position der Dichtung herum erstreckt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren. Es zeigen:
- 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Teil eines Haushaltskältegerät mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung;
- 2 eine Explosionsansicht der Ventilanordnung; und
- 3 einen Schnitt durch das Gehäuse der Ventilanordnung.
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Ein erfindungsgemäßes Kombinationskältegerät umfasst einen warmen und einen kalten Innenraum 1, 2, typischerweise ein Normalkühlfach und ein Gefrierfach, sowie einen wärmedämmenden Korpus 3, der die beiden Fächer 1, 2 in üblicher Weise umschließt und eine Trennwand 4 zwischen ihnen bildet. Der in 1 gezeigte Ausschnitt des Kältegeräts umfasst die Trennwand 4 sowie daran angrenzende Teile einer Rückwand 5 des Korpus 3 sowie jeweils an die Trennwand 4 angrenzende Bereiche der Innenräume 1 und 2. Eine Wärmedämmschicht 6 des Gehäuses ist von den Innenräumen 1, 2 jeweils durch einen Innenbehälter 7, 8 getrennt.
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Der kalte Innenraum 2 ist durch eine Zwischenwand 9 in eine Verdampferkammer 10 und einen Lagerbereich 11 für Kühlgut unterteilt. Im hier gezeigten Fall ist die Verdampferkammer 10 in Tiefenrichtung des Korpus 3 langgestreckt und verläuft unterhalb der Trennwand; alternativ kommt auch eine Anordnung mit entlang der Rückwand 5 langgestreckter Verdampferkammer in Betracht.
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Die Verdampferkammer 10 enthält in üblicher Weise einen Verdampfer 12, typischerweise einen Lamellenverdampfer, und einen Ventilator 13, der im Betrieb Luft aus dem Lagerbereich 11 und dem Innenraum 1 ansaugt, durch den Verdampfer 12 treibt und wieder auf den Lagerbereich 11 und den Innenraum 1 verteilt. Ansaugöffnungen verbinden die Verdampferkammer 12 mit dem Lagerbereich 11 und den Innenraum 1; der Übersichtlichkeit halber sind in 1 nur die mit dem Lagerbereich 11 verbindenden Ansaugöffnungen 14 gezeigt.
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Ein von der Verdampferkammer 10 ausgehender Luftkanal 15 erstreckt sich entlang der Rückwand 5 des Innenraums 1. Der Luftkanal 15 ist mit dem Innenraum über mehrere entlang des Luftkanals 15 verteilte Durchgangsöffnungen 16, 17 verbunden.
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Ein Durchgang, über den in der Verdampferkammer 10 abgekühlte Luft zurück in den Lagerbereich 11 gelangen kann sowie eine Klappe oder andere Mittel zum Verteilen der Kaltluft auf den Durchgang und den Luftkanal 15 sind vorgesehen aber in 1 nicht dargestellt.
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Ein Kühlgutträger 18 ist in dem Innenraum 1 knapp oberhalb der Durchgangsöffnung 16 montiert. Der Kühlgutträger 18 umfasst in an sich bekannter Weise eine Platte aus Glas oder Kunststoff, die zum Schutz vor Beschädigung von einem umlaufenden Rahmen eingefasst oder durch entlang ihrer Vorder- und/oder Hinterkante 19, 20 aufgesteckte Profile verstärkt sein kann. Der Kühlgutträger 18 bildet zusammen mit einem Gehäuse 21, einem Schieber 22 und einem Verstellelement 23 eine Ventilanordnung 24, die im Folgenden anhand von 2 genauer beschrieben wird.
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Im Beispiel der 1 ist der unter dem Kühlgutträger 18 liegende Teil des Innenraums im Wesentlichen durch einen Auszugkasten 25 ausgefüllt. In eingeschobener Stellung des Auszugkastens 25 füllt die Ventilanordnung 24 eine Aussparung in einer Rückwand 26 des Auszugkastens 25 aus, so dass Kaltluft, die durch die Ventilanordnung 24 hindurchtritt, ins Innere des Auszugkastens strömt. Eine Frontwand 27 des Auszugkastens 25 springt über die Vorderkante 19 des Kühlgutträgers 18 vor, so dass die Kaltluft über einen Spalt 28 zwischen der Vorderkante 19 und der Frontwand 27 den Auszugkasten 25 wieder verlassen und sich im Innenraum 1 verteilen kann.
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Bezogen auf 2 ist das Gehäuse 21 aus Kunststoff einteilig spritzgeformt. Ein hinterer Abschnitt des Gehäuses 21 hat die Form einer nach oben offenen Rinne 29 mit zwei nach unten hin aufeinander zulaufenden, eine im Querschnitt keilförmige Kammer 30 begrenzenden Längswänden 31, 32 und Stirnwänden 33. Die Längswände 31, 32 sind mit einander gegenüberliegenden Fenstern 34, 35 versehen.
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Um Fertigungstoleranzen insbesondere des Innenbehälters 7 zu kompensieren, ist zwischen einer in 2 vom Betrachter abgewandten Seite der Längswand 32 rings um deren Fenster 35 eine Dichtung 36 (s. 1) angebracht, die, wenn die Ventilanordnung 24 im Innenraum 1 montiert ist, rings um die Durchgangsöffnung 16 am Innenbehälter 7 anliegt und zwischen der Längswand 32 und dem Innenbehälter 7 gestaucht ist.
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Im hier gezeigten Fall ist die Kammer 30 nach unten durch eine Bodenplatte 37 verschlossen, die sich zwischen den unteren Kanten der Wände 31, 32, 33 erstreckt. Abweichend von der 2 kann die Bodenplatte 37 stellenweise durchbrochen sein oder sogar ganz fehlen, um ggf. das Entweichen von Wasser aus der Kammer 30 zu ermöglichen.
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Entlang der Oberkanten der Längswände 31, 32 und/oder der Stirnwände 33 kann ein langgestreckter Flansch 38 geformt sein, der im zusammengebauten Zustand dicht an der Unterseite des Kühlgutträgers 18 anliegt. Insbesondere der Flansch 38 an der rückwärtigen Längswand 32 kann auch zur Verankerung des Gehäuses 21 am Kühlgutträger 18 dienen, indem ein auf die Hinterkante 20 des Kühlgutträgers 18 aufgestecktes U-förmiges Profil auch den Flansch 38 umgreift.
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Ein vorderer Abschnitt des Gehäuses 21 ist durch eine Rinne 39 von geringer Tiefe gebildet, die sich in rechtem Winkel von einer Oberkante der vorderen Längswand 31 aus erstreckt. Im zusammengebauten Zustand reicht die Rinne 39 bis zur Vorderkante 19 des Kühlgutträgers 18 und kann an dieser mit Hilfe eines weiteren u-förmigen Profils befestigt sein, das vordere Enden von sich beiderseits der Rinne 39 erstreckenden, an der Unterseite des Kühlgutträgers 18 anliegenden Flanschen 38 umgreift.
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An zentraler Stelle der Rinne 39 ragt von deren Boden ein Achszapfen 40 auf. Der Achszapfen 40 ist vorgesehen, um im zusammengebauten Zustand in ein Loch 41 des in der Rinne 39 aufgenommenen Verstellelements 23 einzugreifen und so eine Schwenkbewegung des Verstellelements 23 um eine von dem Achszapfen 40 definierte Achse zu führen.
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Das langestreckte Verstellelement 23 hat ein vorderes Ende 42, das über das vordere Ende der Rinne 39 und vorzugsweise auch über die Vorderkante 19 des Kühlgutträgers 18 vorspringt und so für einen Benutzer gut sichtbar und bequem zu greifen ist, sowie ein hinteres Ende 43, das in die Kammer 30 hineinragt.
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Der Schieber 22 ist ein Körper aus einem mäßig verformbaren Schaumstoff, insbesondere aus expandiertem Polypropylen. Er hat einen keilförmigen Querschnitt, der zum Querschnitt der Kammer 30 komplementär ist, so dass Längsseiten 44, 45 des Schiebers 22 im zusammengebauten Zustand flächig an den Längswänden 31, 32 anliegen. Ein Durchgangsfenster 46 erstreckt sich außermittig von einer Längsseite 44 zur anderen 45. An einer oberen vorderen Kante, an der die vordere Längsseite 45 und eine Oberseite 47 des Schiebers 22 aufeinandertreffen, ist eine Aussparung 48 gebildet; sie ist bemessen, um das hintere Ende 43 des Verstellelements 23 aufzunehmen.
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Wenn der Schieber 22 und das Verstellelement 23 aus ihren in 2 gezeigten Positionen heraus abgesenkt werden, so dass der Schieber 22 in der Kammer 30 zu liegen kommt und der Achszapfen 40 in das Loch 41 des das Verstellelements 23 eingreift, dann kommen die Aussparung 48 und das hintere Ende 43 am rechten Rand der Rinne 39 zu liegen, das vordere Ende 42 liegt am linken Rand der Rinne 39, und das Durchgangsfenster 46 überlappt mit den Fenstern 34, 35 des Gehäuses 21.
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In 2 ist der Achszapfen 40 in Längsrichtung der Rinne 39 etwa mittig platziert, und die beiden Arme des Verstellelements 23 sind in etwa gleich lang. Je nach der maximal zum Lösen des Schiebers 22 von den Wänden des Gehäuses 21 erforderlichen Kraft kann der Achszapfen auch aus der Mitte zum vorderen oder hinteren Ende der Rinne 39 verschoben sein.
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Das vordere Ende 42 des Verstellelements 23 ist im Spalt 28 zugänglich. Wenn ein Benutzer es nach rechts verschiebt, bewegt sich das hintere Ende 43 nach links und nimmt dabei den Schieber 22 mit. Wenn dieser lose in der Kammer 30 liegt, folgt er der Bewegung des Verstellelements 23 im Wesentlichen ohne sich zu verformen und erreicht schließlich eine Stellung, in der das Durchgangsfenster 46 mit wenigstens einem der Fenster 34, 35 nicht mehr überlappt und die Ventilanordnung 24 folglich geschlossen ist. Wenn jedoch der Schieber 22 lokal, insbesondere an der aufgrund ihrer Nähe zum Luftkanal 15 meist den kältesten Teil des Gehäuses 21 bildenden hinteren Längswand 32, festgefroren ist, führt eine Verschiebung der Aussparung 48 zu einer internen Verformung des Schiebers 22 und damit zum Aufbau einer auf den Rand des festgefrorenen Bereichs begrenzten Spannung zwischen dem Schieber 22 und dem Gehäuse 21. Diese Spannung wird abgebaut, indem die Verbindung aus Eis zwischen Schieber 22 und Gehäuse 21 entlang dieses Randes aufreißt. So wird die Fläche, auf der Schieber 22 und Gehäuse 21 aneinander haften, allmählich kleiner und verschwindet schließlich ganz, so dass der Schieber 22 frei bewegt werden kann.
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3 zeigt einen Schnitt durch die Kammer 30 entlang einer vertikal und in Tiefenrichtung des Gehäuses 21 verlaufenden Ebene. Das Fenster 35 ist an einer Außenseite der Längswand 32 von einem einteilig angeformten Steg 49 umgeben, der eine Position der Dichtung 36 vorgibt. In der Darstellung der 3 erstreckt sich der Steg 49 entlang eines äußeren Umfangs der Dichtung 36; alternativ könnte er auch entlang eines inneren Umfangs verlaufen oder in einzelne, den Verlauf der Dichtung 36 nur lokal vorgebende Vorsprünge aufgelöst sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Innenraum
- 2
- Innenraum
- 3
- Korpus
- 4
- Trennwand
- 5
- Rückwand
- 6
- Wärmedämmschicht
- 7
- Innenbehälter
- 8
- Innenbehälter
- 9
- Zwischenwand
- 10
- Verdampferkammer
- 11
- Lagerbereich
- 12
- Verdampfer
- 13
- Ventilator
- 14
- Ansaugöffnung
- 15
- Luftkanal
- 16
- Durchgangsöffnung
- 17
- Durchgangsöffnung
- 18
- Kühlgutträger
- 19
- Vorderkante
- 20
- Hinterkante
- 21
- Gehäuse
- 22
- Schieber
- 23
- Verstellelement
- 24
- Ventilanordnung
- 25
- Auszugkasten
- 26
- Rückwand
- 27
- Frontwand
- 28
- Spalt
- 29
- Rinne
- 30
- Kammer
- 31
- Längswand
- 32
- Längswand
- 33
- Stirnwand
- 34
- Fenster
- 35
- Fenster
- 36
- Dichtung
- 37
- Bodenplatte
- 38
- Flansch
- 39
- Rinne
- 40
- Achszapfen
- 41
- Loch
- 42
- vorderes Ende
- 43
- hinteres Ende
- 44
- Längsseite
- 45
- Längsseite
- 46
- Durchgangsfenster
- 47
- Oberseite
- 48
- Aussparung
- 49
- Steg
