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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verbindung eines ersten Bauelements mit einem fluidführenden zweiten Bauelement mittels eines Verbindungsabschnitts, der einen Abstand zwischen den Bauelementen überbrückt und die Bauelemente abdichtet.
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Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf die Verwendung der Vorrichtung zur fluiddichten Überbrückung eines Abstands zwischen einem fluidführenden ersten Bauelement und einem fluidführenden zweiten Bauelement.
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Stand der Technik
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DE 10 2004 016 064 A1 bezieht sich auf ein Getriebe und einen Antriebsstrang, wobei an einer einem Ausgang A zugeordneten Stirnseite eines Gehäuses angeordnete Anschlüsse zur mindestens mittelbaren Kopplung mit einem Wärmetauscher vorgesehen sind. Wenigstens zwei Fremdmedienkanäle dienen als Zulaufkanal oder Ablauf vom beziehungsweise zum entsprechenden Anschluss für den Wärmetauscher am Gehäuse und erstrecken sich beidseits des Innenraums wenigstens über einen Teil der axialen Erstreckung des Getriebes. Es ist wenigstens ein Kanal zur Führung von zum Betrieb des Getriebes erforderlichen Medien vorgesehen, der an wenigstens einem jeweils dafür vorgesehenen Anschluss zur Kopplung mit dem Wärmetauscher am Gehäuse mündet. Die Kanäle sind zur Führung von zum Betrieb des Getriebes erforderlichen Medien und der Fremdmedien in der Gehäusewand des Gehäuses integriert.
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Bei einander gegenüberliegenden Bauelementen, beispielsweise Gehäusen oder Gehäuseteilen, die möglicherweise einen axial in Bezug auf die Öffnung vorliegenden Versatz aufweisen, stellt sich oftmals das Problem der Schaffung einer Verbindung der beiden Gehäuse, die insbesondere über die Lebensdauer dicht ist.
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Es kann beispielsweise zu Schiefstellung einer eingesetzten Dichtbuchse kommen, was Leckage zur Folge haben kann. Da mindestens zwei Dichtflächen vorgesehen sind, wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Leckage im Gegensatz zum Einsatz von nur einer Dichtfläche erhöht. Des Weiteren hat sich der Einsatz und die Montage einer separaten Dichtbuchse als sehr aufwändig erwiesen.
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Darstellung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Verbindung eines ersten fluidführenden Bauelementes mit einem zweiten fluidführenden Bauelement vorgeschlagen mittels eines Verbindungsabschnitts, der einen Abstand zwischen den Bauelementen überbrückt und die Bauelemente abdichtet. Der Verbindungsabschnitt kann a) an einem der Bauelemente als Tiefziehteil aus metallischem Material gefertigt und mit einem Dichtwerkstoff versehen sein oder b) der Verbindungsabschnitt ist mit einem der Bauelemente stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig gefügt und mit einem Dichtwerkstoff versehen oder c) der Verbindungsabschnitt ist als Schlauchabschnitt aus Elastomermaterial mit einem der Bauelemente gefügt, wobei in einem Schlauchende des Schlauchabschnitts ein Verstärkungsring eingebettet ist, auf den ein Dichtwerkstoff aufgebracht ist.
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Bei den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausprägungen der Lösung kann über den Verbindungsabschnitt in jedem Fall ein Ausgleich eines Axialabstands zwischen den einander gegenüberliegend, jedoch nicht miteinander verbundenen Bauelementen, beispielsweise Gehäusen, Kühlern oder Rohrverbindern, geschaffen werden. Des Weiteren kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ein Ausgleich eines Axialversatzes zwischen Öffnungen der beiden einander gegenüberliegenden fluidführenden Bauelemente erreicht werden, wobei gleichzeitig eine Abdichtung der beiden fluidführenden Bauelemente gegeneinander erzielt werden kann.
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In einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird das erste fluidführende Bauelement beispielsweise aus einem ersten Kühlwannenteil und einem zweiten Kühlwannenteil gebildet, die einen Kühler bilden, der mindestens einen Kühlkanal für einen Kühlmittelverlauf ausbildet.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung dichtet der Verbindungsabschnitt mit dem auf dessen Umfang aufgebrachten Dichtwerkstoff eine zweite Öffnung des zweiten Bauelements ab. In einer vorteilhaften Ausführungsmöglichkeit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird auf den Verbindungsabschnitt gemäß a) der Dichtwerkstoff mittels eines Kunststoffspritzgießverfahrens aufgetragen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Vorrichtung ist der Verbindungsabschnitt gemäß b) mit einem der Bauelemente durch Löten, Laserschweißen, Rührreibschweißen, Reibschweißen, Kleben, Verpressen, Falzen oder Bördeln oder mittels einer Gewindeverschraubung gefügt.
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Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung ist der Verbindungsabschnitt gemäß c) am Schlauchende mit einem Verstärkungsring versehen, der ganz oder teilweise in das Elastomermaterial eingebettet ist.
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In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung liegt der Verbindungsabschnitt mit dem Dichtwerkstoff und Anlageflächen einer zweiten Öffnung des zweiten Bauelements dichtend an.
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Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der Vorrichtung zur fluiddichten Überbrückung eines Abstands zwischen einem ersten fluidführenden Gehäuse und einem zweiten fluidführenden Gehäuse.
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Vorteile der Erfindung
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann der Einsatz einer separaten Dichtbuchse, die oftmals ein teures Zukaufteil darstellt, vermieden werden. Demzufolge ist auch das Auftreten einer Schiefstellung der Dichtbuchse nicht mehr gegeben, da die Dichtbuchse als separates Bauteil überflüssig ist. Des Weiteren wird bei Verwirklichung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lediglich eine Dichtfläche geschaffen, was die Wahrscheinlichkeit von Leckage im Vergleich zum Einsatz einer Dichtbuchse oder mehreren Dichtflächen erheblich verringert. Schließlich kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung die Montage einer Dichtbuchse, die ein separates Bauteil darstellt, vermieden werden; nicht zuletzt können die Herstellkosten gesenkt werden.
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Durch eine Verringerung der Anzahl der Dichtflächen weist das Gesamtsystem, dargestellt durch die beiden fluiddicht miteinander verbundenen Bauelemente, eine geringere Fehleranfälligkeit hinsichtlich des Auftretens von Leckagen auf. Des Weiteren ist hervorzuheben, dass durch den Entfall des separaten Bauteils Dichtung eine vereinfachte Montage durch weniger Montageschritte realisiert werden kann, was sich in einer Kostenersparnis niederschlägt. Des Weiteren können separate Dichtbuchsen, die sonst eingesetzt werden, bei Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung vermieden werden, so dass sich ein verringerter Bauteileinsatz und eine damit einhergehende Kostenersparnis erreichen lässt.
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Des Weiteren kann bei Ausbildung des Verbindungsabschnitts als Schlauchabschnitt aus einem Elastomermaterial beispielsweise ein axialer Versatz der beiden benachbart zueinander angeordneten Bauelemente ausgeglichen werden, was durch das elastische Verformungsvermögen des aus Elastomermaterial gefertigten Schlauchabschnitts gegeben ist.
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Im Hinblick auf die Ausgleichsmöglichkeit eines Bauelementversatzes relativ zueinander sind bei Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung größere Fertigungstoleranzen möglich, was die Ausrichtung der Öffnungen, beispielsweise zu einer Kühlfluidübertragung, betrifft. Des Weiteren können durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung Relativbewegungen zwischen den miteinander fluiddicht verbundenen Bauelementen, beispielsweise in Gestalt von Kühlergehäusen oder Kühlern, zugelassen werden. Letzteres führt zu neuen Freiheitsgraden für das Design von Systemen, in welchen ein Kühlkreislauf mit Kühlmittelübergabe von einem ersten Bauelement zu einem zweiten Bauelement in Gestalt eines Kühlergehäuses realisiert ist. So zum Beispiel müssen Bauelemente wie Gehäuse und/oder Kühler nicht länger mit aufwändigen Verschraubungen fixiert und (zum Beispiel) mit Passstiften zueinander ausgerichtet werden. Beispielsweise können Kühler in einem wärmeleitfähigen Gel gelagert werden, wodurch die Kühlung des Systems deutlich effizienter Wärme an die Umgebung beziehungsweise weitere Bauteile abgeben kann. Dies wiederum bedeutet eine weniger aufwändige Herstellung und Montage, da das Einbringen von Bohrungen mit Gewinde entfallen kann und ein Ausrichten und Fixieren des Kühlers beziehungsweise des Gehäuses entfallen kann. Es entstehen insgesamt geringere Kosten, da weniger Teile involviert sind und keine oder weniger Schrauben erforderlich werden, keine Passstifte und keine separaten Bauteile darstellende Kühlmittelstutzen eingesetzt werden müssen. Nicht zuletzt ergibt sich bei Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung eine wesentlich verbesserte Wärmeabführung eines Kühlsystems.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 zwei in einem Abstand zueinander gegenüberliegende Bauelemente, beispielsweise Gehäuse,
- 2 die schematische Darstellung eines ersten Bauelements mit an diesem als Tiefziehbauteil ausgebildeten Verbindungsabschnitt,
- 3 die mittels des in 2 dargestellten Verbindungsabschnitts miteinander fluiddicht verbundenen ersten und zweiten Bauelemente,
- 4 eine Variante des Verbindungsabschnitts als Schlauchabschnitt aus Elastomermaterial mit in ein Schlauchende eingebettetem Verstärkungsring und
- 5 eine perspektivische Darstellung eines aus wannenförmigen Blechteilen gefügten Kühlers mit integriertem Dichtstutzen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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1 zeigt ein erstes Bauelement 10 mit einer ersten Öffnung 16 und ein zweites Bauelement 12 mit einer zweiten Öffnung 20, die durch einen Abstand 18 voneinander getrennt sind. Wird zwischen dem ersten Bauelement 10 und dem zweiten Bauelement 12, die um einen Versatz 14 zueinander positioniert sind, eine fluiddichte Verbindung hergestellt, so ist der Versatz 14 durch die eingesetzte Verbindung auszugleichen, wobei sicherzustellen ist, dass eine fluiddichte Verbindung zwischen dem ersten Bauelement 10 und dem zweiten Bauelement 12 erreicht werden kann.
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2 zeigt das erste Bauelement 10, welches beispielsweise aus einem dünnwandigen metallischen Material gefertigt sein kann. Die Geometrie des ersten Bauelements 10 als dünnwandiges Blechteil wird beispielsweise mittels eines Blechumformverfahrens, wie beispielsweise des Tiefziehverfahrens, hergestellt. Mittels Tiefziehens kann am ersten Bauelement 10, zum Beispiel eine aus wannenförmigen Blechprofilen gefertigte Kühlerwanne, ein Verbindungsabschnitt 22 ausgebildet werden, der als Dichtstutzen 32 ausgeführt sein kann und demzufolge einstückig mit dem ersten Bauelement 10 verbunden ist, ohne dass es einer Verbindung zwischen dem ersten Bauelement 10 und dem Verbindungsabschnitt 22 bedarf. Der Verbindungsabschnitt 22 kann beispielsweise rotationssymmetrisch ausgeführt sein und einen Durchflussquerschnitt 60 begrenzen. Der Verbindungsabschnitt 22 ist beispielsweise symmetrisch zu seiner Symmetrieachse 48 ausgeführt. An einem Ende des rohrförmig ausgebildeten Verbindungsabschnitts 22 wird beispielsweise mittels eines Kunststoffspritzgießverfahrens ein Dichtwerkstoff 34 ringförmig aufgetragen. Der Dichtwerkstoff 34 weist hinsichtlich seiner Applikation einen beispielsweise halbkreisförmigen Querschnitt - wie in 2 angedeutet - auf.
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3 zeigt das erste Bauelement 10, an welchem der Verbindungsabschnitt 22 in Form des Dichtstutzens 32 ausgeführt ist. Der Verbindungsabschnitt 22 wird rotationssymmetrisch in Bezug auf seine Symmetrieachse 48 ausgeführt und beispielsweise mittels Tiefziehverfahrens bei der Umformung des ersten Bauelements 10 erzeugt. Auf die Umfangsfläche des als Dichtstutzen 32 ausgebildeten Verbindungsabschnitts 22 wird eine Raupe aus Dichtwerkstoff 34 aufgetragen, welche das Ende des Verbindungsabschnitts 22 ringförmig umschließt.
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Wie der Darstellung gemäß 3 entnommen werden kann, wird der als Dichtstutzen 32 dienende Verbindungsabschnitt 22 in eine zweite Öffnung 20 des zweiten fluidführenden Bauelements 12 eingebracht, so dass der raupenförmig aufgebrachte Dichtwerkstoff 34 an der Umfangfläche des Verbindungsabschnitts 22 an einer Anlagefläche 50 der zweiten Öffnung des zweiten Bauelements 12 fluiddicht anliegt. Aufgrund der Elastizität des Dichtwerkstoffs 34, bevorzugt ein Elastomermaterial, kann ein axialer Versatz der zweiten Öffnung 20 in Bezug auf die Geometrie des Verbindungsabschnitts 22 ausgeglichen werden, ohne dass die Dichtwirkung des Dichtwerkstoffs 34 an der Anlagefläche 50 der zweiten Öffnung 20 beeinträchtigt wird. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der Verbindungsabschnitt 22 den Durchflussquerschnitt 60 für ein Fluid, beispielsweise ein Kühlmedium oder dergleichen, bestimmt, analog zur Darstellung des ersten Bauelements 10 gemäß 2.
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Wenngleich in der Darstellung gemäß den 2 und 3 der Verbindungsabschnitt 22 Teil des ersten Bauelements 10 ist, so kann der als Dichtstutzen 32 dienende Verbindungsabschnitt 22 auch durch stoffschlüssige, kraftschlüssige oder formschlüssige Fügeverfahren mit dem ersten Gehäuse 10 gefügt werden. In diesem Fall lässt sich der als Dichtstutzen 32 dienende Verbindungsabschnitt 22 beispielsweise durch Löten, Laserschweißen, Rührreibschweißen (FSW = Friction Stir Welding), Reibschweißen, Kleben, Verpressen, Falzen, Bördeln oder mittels einer Gewindeverschraubung mit dem ersten Bauelement 10 fügen.
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Ungeachtet der Tatsache, ob der als Dichtstutzen 32 dienende Verbindungsabschnitt 22 mittels Tiefziehverfahrens Teil des ersten Bauelements 10 ist, oder ob der als Dichtstutzen 32 dienende Verbindungsabschnitt 22 mittels der obenstehend aufgezählten Fügeverfahren mit dem ersten Bauelement 10 verbunden ist, entsteht durch das Einführen des Verbindungsabschnitts 22 mit an seiner Außenumfangsfläche aufgebrachtem Dichtwerkstoff 34 die fluiddichte Verbindung bei Montage des Verbindungsabschnitts 22 mit an seinem Ende aufgebrachter Raupe aus Dichtwerkstoff 34 in der zweiten Öffnung 20 des zweiten Bauelements 12 (vgl. 3).
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In einer dritten Ausführungsvariante des Verbindungsabschnitts 22 gemäß c) kann der Verbindungsabschnitt 22 als ein Schlauchabschnitt 38 ausgeführt sein. Bevorzugt wird der Schlauchabschnitt 38 aus einem Elastomermaterial 40 gefertigt. Über die Elastizität des Elastomermaterials 40 einerseits und über eine gewählte Wandstärke 42 der Wandung des Schlauchabschnitts 38 andererseits kann die Elastizität des Schlauchabschnitts 38 in Bezug auf dessen axiale Ausgleichsmöglichkeit eines Versatzes 14 voreingestellt werden. In der Darstellung gemäß 4 ist der Schlauchabschnitt 38 an einem Schlauchende 58 mit dem ersten fluidführenden Bauelement 10 gefügt. Der Schlauchabschnitt 38 ist symmetrisch zu seiner Symmetrieachse 48 gefertigt und begrenzt den Durchflussquerschnitt 60.
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An einem Schlauchende 58 des Schlauchabschnitts 38 aus Elastomermaterial 40 befindet sich ein Verstärkungsring 44. Der Verstärkungsring 44 stellt beispielsweise ein metallisches Bauteil dar, welches ganz oder teilweise in das Elastomermaterial 40 eingebettet ist. In der Darstellung gemäß 4 ist der Verstärkungsring 44 teilweise in das Elastomermaterial 40 des Schlauchabschnitts 38 eingebettet. Das Elastomermaterial 40 bildet eine Stirnseite 46 am Schlauchende 58 aus. Aus 4 geht des Weiteren hervor, dass durch einen Doppelpfeil 54 eine laterale Ausgleichsbewegung des als Schlauchabschnitt 38 ausgebildeten Verbindungsabschnitts 22 angedeutet ist. Dadurch kann ein Versatz 14 zwischen dem ersten fluidführenden Bauelement 10 und dem diesem gegenüberliegenden zweiten fluidführenden Bauelement 12 erreicht werden, wobei der zwischen den fluidführenden Bauelementen 10, 12 liegende Abstand 18 fluiddicht zu überbrücken ist.
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Eine fluiddichte Verbindung zwischen dem als Schlauchabschnitt 38 ausgebildeten Verbindungsabschnitt 22 zwischen dem ersten fluidführenden Bauelement 10 und dem zweiten fluidführenden Bauelement 12 wird dadurch geschaffen, dass das Schlauchende 58 mit integriertem, teilweise umspritztem Verstärkungsring 44 mit dem als Dichtwulst dienenden Dichtwerkstoff 34 in der zweiten Öffnung 20 des zweiten fluidführenden Bauelements 12 montiert ist. Dort bildet das durch den ganz oder teilweise eingebetteten Verstärkungsring 44 verstärkte Schlauchende 58 die fluiddichte Verbindung aus. Der Dichtwerkstoff 34, der sich teilweise auf der Außenumfangsfläche des eingebetteten Verstärkungsrings 44 befindet, liegt an der Anlagefläche 50, die die zweite Öffnung 20 im zweiten Bauelement 12 begrenzt, dichtend an. Dadurch wird einerseits der Abstand 18 zwischen dem ersten fluidführenden Bauelement 10 und dem zweiten fluidführenden Bauelement 12 überbrückt; andererseits wird durch die in 4 dargestellte fluiddichte Verbindung eine Abdichtung des ersten fluidführenden Bauelements 10 gegen das zweite fluidführende Bauelement 12 erreicht und es wird eine Möglichkeit geschaffen, eine Ausgleichsbewegung 54 zuzulassen, um unter Aufrechterhaltung der Fluidverbindung zwischen dem ersten fluidführenden Bauelement 10 und dem zweiten fluidführenden Bauelement 12 einen sich einstellenden Versatz 14 zwischen den Bauelementen 10, 12 auszugleichen. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass mit Bezugszeichen 60 der Durchflussquerschnitt durch den als Schlauchabschnitt 38 ausgebildeten Verbindungsabschnitt 22 bezeichnet ist.
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Die vorstehend anhand der 2 bis 4 dargestellte, erfindungsgemäße Lösung in Gestalt des Verbindungsabschnitts 22 gemäß den Varianten a), b) und c) kann beispielsweise zur Verbindung eines Kühlergehäuses mit einem Leistungselektronikgehäuse eingesetzt werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung der Ausbildung des Verbindungsabschnitts 22 gemäß den Varianten a), b) und c) bei Systemgehäusen eines E-Achsen-Moduls einzusetzen. Die Erfindung kann darüber hinaus in Bereichen Anwendung finden, in welchen ein Kühlergehäuse mit einem weiteren Gehäuse oder einem weiteren Kühlergehäuse oder einem Schlauch verbunden werden muss, um ein Kühlmedium aufzunehmen beziehungsweise eine Zirkulation sicherzustellen.
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Der Darstellung gemäß 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Kühlers, gefertigt aus zwei stoffschlüssig miteinander gefügten Kühlwannenteilen 62, 64 zu entnehmen. An der Unterseite des in 5 perspektivisch dargestellten Kühlers befindet sich ein Verbindungsabschnitt 22, der einen Dichtstutzen 32 bildet. Aus der perspektivischen Ansicht gemäß 5 geht hervor, dass der als Dichtstutzen 32 fungierende Verbindungsabschnitt 22 beispielsweise bei der Herstellung des untenliegenden, d. h. zweiten Kühlwannenteils 64, als Tiefziehbauteil in diesem bereits ausgebildet ist. Der als Dichtstutzen 32 dienende Verbindungsabschnitt 22 bildet einen Durchflussquerschnitt 60, durch welchen ein Fluid mit einem in 5 nicht dargestellten weiteren Bauelement, wie beispielsweise einem zweiten Bauelement 12, fließen kann, falls dieses beispielsweise als Gehäuse, Rohrleitung, Schlauch oder dergleichen ausgeführt ist. Die beiden wannenförmigen Bauteile 32 und 64 sind mittels einer stoffschlüssigen Verbindung 68, die durch Löten, Schweißen oder andere stoffschlüssige Fügeverfahren hergestellt werden kann, fluiddicht miteinander verbunden. Im unteren Ende des als Dichtstutzen 32 dienenden Verbindungsabschnitts 22 befindet sich ein Dichtwerkstoff 34, der beispielsweise als Elastomer in Ringform um den Außenumfang des Verbindungsabschnitts 22 gestülpt sein kann.
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Aus der Darstellung gemäß 5 geht hervor, dass im Inneren des Kühlers mindestens ein Kühlkanal 28 verläuft, der einem zirkulierenden Kühlmittel einen Kühlmittelverlauf 30 aufprägt.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004016064 A1 [0003]
