DE1927859A1 - Fluessigkeitsgekuehltes Gehaeuse fuer Rotationskolbenmaschinen,insbesondere -Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

NSU IQTOReNIUEHKE AkTIEnIUESLLLSChAFT, NECKARSULfll/UMRTT. 1 927859 und UiANKCL GMBH, LINDAU / BODENSEE

Flüssigkeitsgekühltee Cahiuaa für Rotationskolbenmaschinen, inabaaondara -Brannkreftmeschinen

Die Erfindung bezieht eich auf ein flüeeigkeitsgekühltee Gahäuaa für Rotationskolbenmaschinen, insbeaondera -Brannkreftmeechinen, dae aua ■indaatana einem ringförmigen mantel und zwei Seitenteilen besteht, wobei dee Gehäuse einen Einlaß- und einen AualaOatutzen für die KUhI-flüaaigkait aufwaict und der mantel und die Seitenteile Miteinander in Verbindung stehende Hohlräume enthalten, die von Kühlflüssigkeit durchströmt werden.

Sei einem bekennten flUaaigkeitagekUhlten GehMuee (Deutsches Patent 1 193 303) aind im lantal parallel zur Längamlttelachae dea Gehäuaaa angeordnete KühlfiUaeigkeitekanllo vorgeaahen, die sich von Seite zu Saite des Hantele erstrecken und deren Enden mit in den Seitenteilen vorgeaehenen Hohlräumen in Verbindung stehen, welche die Kanüle zu Gruppen zusemmenfaeaen, in denen die Kanüle parallel gescheitet aind, und wobei einige der Hohlräume als Umkahrkanäla ausgebildet sind, welche die Gruppan von parallel geschalteten Kanälen hintereinander Behalten. Hierdurch wird alna zickzackföroiiga Durchströmung dee •antals erreicht, dia ae gestattet, die Kühlung des Mantels sehr genau dam unterschiedlichen UJärmsainfall über den Umfang des mantels anzupassen, so daß die thermischen Beanspruchungen und Verzüge, denen insbesondere ein« Brennkraftmaschine im Betrieb ausgesetzt ist, gering gehalten werden können. Um ein Auetreten von Kühlflüssigkeit an den Anlageflächen zwischen dem Dia nt β 1 und den Seitenteilen sowohl nach innen zu den Arbaiteräumen hin ale auch nach außen zu vermaiden, ist bai der bekannten Ausführung in jeder Seitenfläche daa »enteis ein Rundachnurring an AuOenumfang und ein Rundschnurring am Innenumfang dee Hantele vorgesehen, die in entsprechenden Nuten eingesetzt sind» Dia·· Ausführung hat verschiedene Nachteil·, die vor allem darin zu ersehen aind, daß die Heretellung der Nuten für die Rundschnurringe •inen erheblichen Aufwand erfordert, wann die·· nicht kreisförmig sein können» sondern, dar Form der inneren (tlentelfläche folgend, die Form »Iner Ellip·· oder einer Epitrochoide heben müssen. Die Rundschnurring·

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haben ferner einen verhiltnlssiOig groOen Ourchejeeaar und eind daher teuer in der Herstellung. SchlisQlich bereitet daa Einlegen derartiger Rundachnurrlnge groOen Ourcheieasare bsi der lontego erhebliche Schwierigkeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgebe zugrunde» die voretehand geschilderten Nachteile zu vermeiden und ein Cehluee iu schaffen, bei de« dee Auetreten von Kühlflüssigkeit neon suBsn und nsch innen zu sit einfechen und billigen littein verhindert sird. Oieee Aufgebe sird erfindungegeslO dedurch gelöst, dsO die Ourchtritteöffnungen rUr die Kühlflüssigkeit in den aneinender enliegenden Seitenwinden dee Isntsle und der Seitenteile einzeln durch diese Öffnungen usgebende Dichtungsrings ebgedichtet sind· Durch diesen srfindungsgemMQen Vorschleg können hendelsUbliche Dichtungaringe reletiv kleinen Durchmessers versendet «erden, die trotz ihrer größeren Anzehl is Vergleich zu den bekennten Rundecnnurringen erheblich billiger sind und bei der montage sit sehr geringes Zeit· und Arbelteeufsend eingelegt ssrden können.

ienn des Gehäuse für ■ehrfsch-Rotstionekolbenseachinen beetisst let und demzufolge mehrere Hantel aufeeiat, wobei zwischen benachbarten ■Inteln joweile ein GehMusszwischentell engeordnet let, eind erfindungegemaO in de« Zwischenteil Hohlriuae vorgssahsn, welche die Hohlriusa der benachbarten lintel siteinender verbinden, sobei die Durohtrittsäffnungen für die Kühlflüssigkeit in den aneinender anliegenden Seitenwinden der Hantel und der Zwischenteile wiederum einzeln durch diese öffnungen usgebende Dichtungsringe ebgadeckt eind.

Us nicht zu viele ebzudlchtende Durchtritteöffnungen zu heben, ist es zweckmäßig, i« lentel anstelle der einfachen Durchtrittakanäle der bekennten Anordnung größere Hohlriuse vorzusehen, die durch eine oder einige wenige Durchtritteöffnungen In jeder Seitenwand dee lantele sit korrespondierenden Durohtrittaüffnungen in den benachbarten Seiten- oder Zsischentellen in Verbindung etehen.

Bei Rotetionekolben-Brennkreftseechlnen ist bekanntlich dor lirmssin* fell Ober den Umfeng dee Gehlusss eshr unterschiedlich, lihrend der Bereich, in de« der Aneeug- und der Verdichtungstakt vor sich gehen.

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i al: U \i i-'ihJ Li -«-- i11₁ -_>irπ dor Bereich, in dem die Zündung, ditj Expunsion u'.yd dur Auoaciiubtakt orfolgan, sehr stark ortuärmt. Um sinn möglichst gloichmäGige Tamperotur über den ganzen Umfang des Gehäuses zu erreichen, ist ββ zweckmäßig, die Hohlräume des mentale bziu. der mantel in an aich bekannter IU'ais.3 durch die Hohlräume dar Soitentaiit dsriit. hintereinander zu schal Lon. daß zuerst der Bereich dor , Zündkerzen, denn dar daran in Richtung auf den AuelaQkenal an- :3ctilioQonde Gereich und derauf der den AuaXaOkanal umgebende Bereich durchströmt aiird. Die Querschnitte dar oinzelnan, SJtrömjjingspfade künnen dabei in oekannter lUaise so bunessnn srain, daß in 4pjnj„_f gereich mit dem größtem Λίτπ3Birfeil die höchste Strömungsgeschwindigkeit und damit die achnoll3fco färmaebführung erreicht wird«

Da bei tJlonifach-Rotationskolbenmaschinon der Strönungsuidsretand für die Kühlflüaaigkeit uerha'ltniaeäQig groQ werden kann, int βε zueckriöOig, in dem Zuiichenteil bzu. in den ZwischenteilBii euOer den dia HohlrMuwe der benachbarten (Hantel miteinander verbindenden Hohlräumen einen Hohlraum zur Abführung eines Teiles der Kühlflüssigkeit v/orzuaehnn, die sue dem den AuelsQknnnl des einen benachbarten ffiantel uagebenden Bereich einströmt. Die Abführung der Kühlriüaoigkeit erfolgt elso in diese« Tall parallel in den Zwischenteilen und in dem einen Seitenteil.

Uenn des erfindungsgeeMOe Gehäuse für eine Ratetionekolben-Brennkreftnsschine für Fahrzeugantrieb uerc/endet eird, so ist es zvueck-■eoig, daü von dea Hohlreu· desjenigen Seitenteile, der die erste Ilalenkung der flüssigkeit bewirkt, ein ZufluQanechluG für dun lUürmetauscher der Fahrzeugheizung abzweigt, deren AbfluOcnschluQ mit den Rückfluß dee KUhIflUasigkaitskreislaufes in Verbindung steht. Die Entnahme wan KUhIflüesigkeit zu Heizzwecken erfolgt slsa en einer Stelle, an der ein Möglichst hohes Druckgefälle zum RUckfluQ besteht, so daO der mSrmateuscher alt relativ hoher Geschwindigkeit durchströat wird. AuQerden steht an dieser Stelle bereits kurz nech Anlassen der Brennkraftaaschine earaes Vaeaer zur Verfügung, so deO die Heizung schnell snspricht. De die Rotetionskolben-Orennkraftaaechine aufgrund ihrer Fora vorteilhaft so in das Fahrzeug eingebaut Bird, daO ihre Längeeittelechse parallel zur Fahrzeugachse liegt und demzufolge der Eintritt der Kühlflüssigkeit von dem vorne liegenden Kühlar in des vordere Seitenteil erfolgt, liegt die AnechluQstelle für den »öruetauscher am hinteren Seitenteil, t»cmit sich

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kurz π Leiiungcin von dicson Soinon';ail zum 'üJärmGtaunchar os.ioben. Im Falls sinus ülkühlers für die den Kolben durchströmende Kühlflüssigkeit bietet sich dessen Anordnung am vorderen Seitenteil en, so daß dieser in Fehrtluftstrom liegt und an den Hohlraum des vorderen Seitenteils angeschlossen werden kann, der die zweite Umlenkung der Kühlflüssigkeit des Gehäuses bewirkt.

Ein Aueführungsbeispiel der Erfindung in Farm oinee Gehäuses für eine Zweifach-Rotationekolbenmaschine in Trochoidenbauart tuird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Ea zeigt:

Fig. 1 eine Abwicklung des Gehäuses im Schnitt zur Veranscheu-

lichung des Kühlmittelkreisleufs, Flg. 2 eine Aneicht des Gehäuses in Richtung des Pfeiles A in Tig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie B-B in Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie C-C in Flg. 1, Fig. 5 eine Aneicht des rechten Seitenteils von Flg. 1 in

Richtung der Pfeile D, und
Fig. 6 einen Schnitt gemäß Linie E-E in Fig. 5.

Des dargo3tnllt3 flüssigkeitagskühlte Gehäuse besteht aus zwei Seitenteilsn 1 und 2, einem Zwischenteil 3 und zwei ringförmigen Blänteln 4e und Ab₁ die jeweils zwischen einem Seitenteil 1 bzw« 2 und dem Zwischenteil 3 angeordnet sind. Die Innenfläche 5 jedes Hantele hut die Form einer ziueibogigen Epitrochoidal In jeden mantel ist sin nicht dargestellter Kolben exzentrisch drehbar engeordnet, der zusammen mit der Innenfläche 5 drei Arbeitskammern wechselnden Volumens begrenzt, in denen Jeweils ein vollständiges Viertaktverfahren durchgeführt «ird. In jedem (Hantel eind ein Einlaßkanal 6 zur Zuführung eines Kraftstoffluftgemisches, zwei Zündkerzen 7 und ein Auslaßkenel ti zur Abführung der verbrennten Geee vorgesehen. Das Gehäuse wird in Betrieb einer über den Umfang sehr unterechiedlichen Erwärmung ausgesetzt, de im Bereich vom Einleßkenel 6 bis zu den Zündkerzen 7 stete der Anseug- und Verdichtungetekt und im Bereich von den Zündkerzen 7 bis zum Aueleßkenel θ etete der Expansions- und Ausechubtekt erfolgt. Um eine Möglichst gleich-

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müßige Tnmparatur des Gehäuses übar den Umfang zu erreichen, ist es somit erforderlich, daß der letztgenannte Bereich sehr intensiv gekühlt wird, mährend der erstgenannte Bereich wenig oder gar nicht gekühlt zu warden braucht, besonders nichtig ist eine gute Kühlung Im Bereich der zündkerzen 7, da dort erfahrungsgemäß der UJärmeeinfall am höchsten ist. Von besonderer Bedeutung ist dabei eine gute Kühlung der mantel, während die Kühlung der Seitenteile und des Zwischenteiles keine wesentlichen Probleme sufwirft.

Jeder (Hantel 4a, 4b weist im Ausführungsbeispiel drei Hohlräume 9, 10 und 11 auf, die nacheinander in später noch zu beschreibender U)eiaβ von Kühlflüssigkeit durchströmt »erden. Der Hohlraum 9 ist in Bereich der Zündkerzen 7 angeordnet, dar Hohlraum 10 in dem daran in Richtung auf den AusiaOkanal 8 anschließenden Abschnitt und dar Hohlraum 11 im Bereich da« AualaOkanala 9. Von jeden dieser Hohlräume gehen Durchtritteöffnungan in den beiden Seitenwänden jedes fflantals aus, und zwar sind diese Durchtrittsöffnungen für dan Hohlraum 9 mit 12 und,13, für dan Hohlraum 10 mit 14 und und für dan Hohlraum 11 mit 16 und 17 bezeichnet. Außerdem ist jeder Rlantsl 4 mit einem durchgehenden Kanal 16 zur Rückführung des Kühlmittels nach Durchströmen dar mantel versahen. Das Seitanteil 1 weist eine 8ohrung 19 zur Aufnahm· einer Ulassarpumpe 20 mit Durchflußmengenregler auf, die durch eine Leitung 21 mit einem nicht gezeigten FlUssigkeitakühler verbunden ist. Die von der Pumpe 20 geförderte Flüssigkeit gelangt in einen Hohlraum 22 im Seitenteil 1 und von dort durch Durchtritteöffnungen 23, die mit ' den öffnungen 12 im (Hantel 4a fluchten, in den Hohlraum 9 das ersten Mantels 4aο Im Zwischenteil 3 ist ein Hohlraum 24 vorgesehen, welcher über Öffnungen 24b die Durchtrittsöffnungen 13 das ersten mantels 4a mit den Durchtrittsöffnungan 12 des zweiten mentals 4b verbindet. Nach Durchströmen das Hohlraumes 9 des zweiten (Hantele 4b gelangt die Kühlflüssigkeit durch dia Öffnungen 13 dieses ffantela und durch mit diesen fluchtende öffnungen 25 in dar benachbarten Seitenwand de· Seitenteile 2 in einen Hohlraum 26 in diesem Seitenteil, in welchem die Kühlflüssigkeit umgelenkt wird und durch Durchtrittsöffnungen 27 in der Seitenwand des Seitenteile 2 und die Öffnungen 15 im zweiten 4b in den Hohlraum 10 diesee Mantels eintreten kann. Die

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Üffnungan 14 in der anderen Uand des ITlantaia 4b st oho π durch ainun Hohlraum 2Θ und Öffnungen 28a ios Zwischenteil 3 mit den öffnungen im eraten Mantel 4a in Verbindung» ao daO dia Kühlflüssigkeit den Hohlraum 10 des ersten Mantela 4a durchströmen und durch die flf-fnungen 14 und die damit korrespondierenden Öffnungen 29 in der benachbarten Seibenwand des Seitenteils 1 in einen Hohlraum 30 im Seitanteil 1 eintraten kenn. Im Hohlraun 30 wird die Kühlflüssigkeit wieder umgelenkt und aia tritt durch öffnungen 31 und die damit korrespondierenden Öffnungen 16 in ersten mantel 4a in den Hohlraum 11 dieses mentale ein. Nun strömt die Flüssigkeit aus dem Hohlraum durch die Öffnungen 17 und dia korrespondierenden öffnungen 32 in einen Hohlraum 33 des Zwischenteils 3, der durch öffnungen 34 mit den Öffnungen 16 in zweiten Mantel 4b und durch öffnungen 35 mit dan Kanälen 18 in dan Oünteln 4a und 4b in Verbindung steht. Ein Teil der sue dem Hohlraum 11 daa ersten Mantels 4a einströmenden Flüssigkeit gelangt durch dia öffnungen 34 und 16 in den Hohlraun das zweiten Hantele 4b und der reatliche Tail der Kühlflüssigkeit strömt durch die eine Öffnung 35 in den Kanel 18 des mantels 4a. Aua de· Hohlrau« 11 dee zweiten Hantele 4b gelangt die Flüssigkeit durch die öffnungen 17 und dealt korrespondierende Öffnungen 36 in der angrenzenden Seitenwand daa Seitenteile 2 in einen Hohlraun in diesem Seitenteil« der durch eine Öffnung 38 «it da« Kanal 18 dea benachbarten Hantele 4b in Verbindung steht. Dar Kanal 18 des ersten (Hantele 4a mündet in einen ROckfluOraun 39 in aratan Seitenteil 1, dar durch eine Leitung 40 mit dem anderen Ende dee nicht gezeigten FlüaaigkeitekQhlere und durch einen von dem DurchfluQ-regelventil in der Pumpe 20 geeteuerten NebeneehluBkanal 41 mit dem Hohlreum 22 im Seltenteil 1 In Verbindung steht.

Die Kühlflüssigkeit strömt alao In den Hohlraum 22 dee Seitenteile 1, durchströmt nacheinander die Hohlräume 9 der HHntai 4a und 4b, wird durch den Hohl rau· 26 im Seltenteil 2 iMgalmftkt, durchströmt 41 a HohlrMume 10 der lintel, elrd durch den Hohlreum 30 la ersten Seitenteil 1 wiederum gelenkt, durchetrtiat den Hohlrau« 11 dee ersten Rentals 4a, wird denn In zwei Perelleletröme geteilt, von denen der eine durch.den Hohlraum 33 im Zwiechenteil 3 und die öffnung 35 in den Kanal 18 dee Hantele 4a und der andere durch den Hohlreu» dea zweiten Hantele 4b geleitet wird, um von dort aua in den Hohlrau* 37 daa Seitenteila 2 zu strömen und durch dia Öffnung 38 und

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die Kanäle 18 abgeführt zu werden.

Um ein Übertreten von Kühlflüssigkeit aus den einzelnen Durchtritteöffnungen entlang den aneinender liegenden Ssitentuänden der !lintel, der Seitenteile und dee Zwischenteiles zu vermeiden, eind üiose OurchtritteHffnungen einzeln durch Dichtungsringe (Fig* 6) sbgedichtst, die in Ringnuten 43 engeordnet eind, welche die einzelnen Durchtrittsäffnungen in den Seitenwinden der mantel 4e und 4b umgeben. Die Seitenteile 1 und 2, das Znischenteil 3 und die !lintel 4e und 4b «erden in üblicher Welse von nicht gazeigten Durchgengebolzen zusammengehalten, wodurch die Dichtungeringe 42 dicht an die benochbarten Seitenwände der Seitenteile 1, 2 und dee Zwischenteile· 3 engedrUckt «erden.

BJenn die Brennkraftmaschine turn Antrieb eines Kraftfahrzeuges dient, so ist ea z«eckmMGig, dia lingsmittelschee dea Gehäuses parallel zur fehrzeugschss anzuordnen, wobei die in Tig. 1 linke Seite dea Gehäuses in Fahrtrichtung liegt. Sind die Kolben der Rotationskolben-Brennkraftmaschine Ölgekühlt, so wird der Ölkühler im fahrtluftatrom angeordnet und an Kenfl« 44, 45, die von dem Hohlraum 30 im steten Saitenteil 1 ausgehen, angeschlossen und dadurch von der Kühlflüssigkeit durchströmt. Zum AnschluO einer Fahrzeugheizung kOnnen im zweiten Seitenteil 2 zwei Kanüle 46, vorgesehen «erden, von denen der Kenal 46 von dem Hohlraum 26 ausgeht und «erstes Kesser zu dem llrmetauschsr dar Heizung führt und der Kenal 47 das leaser nsch Durchströmen dieses tlttrmeteuachers in den mit da« RUokfluO in Verbindung stehenden Hohlreum dea Saitenteila 1 leitet« Dadurch ist der größtmögliche Druckunterschied zwischen der eintritt*- und der Auetrittessite des (Börmetauechers gegeben, so dsO dieser ait hoher Strömungegeechttindigkeit durchströmt «ird und die Heizung sehr schnell enspricht.

Wie vorher erwähnt, «ird die Kühlflüssigkeit nsch Durchströmen des Hohlraumes 11 des ersten Mantels 4s in zwei Teilatrume aufgeteilt, so daQ die Rückführung der Kühlflüssigkeit in parallelen Strömen erfolgt. Dadurch wird vermieden, daO der Stromungsutiderstand des gesamten Rückflüasigkeits-Kreislaufes einen zu hohen Uteri annimmt. Dias ist besonders wesentlich bei Itiaschinsn, bei

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denen mehr els zwei Einheiten aneinander gereiht sind.

Die Erfindung iat nicht auf das dargestellte Auafilnrungsbaispielf insbesondere nicht auf eine Ziueifnchmeschine beschränkt. Vielmehr ist die Erfindung mit den gleichen l/orteilen für eine maschine mit nur einem fflantel oder für nine Uaschine mit mehr ale zwei fflMnteln und einer entsprechenden größeren Anzahl von Zvischenteilsn verwendbar.

-Patenteneprüche-009850/1105

Claims (5)

1. -Patentansprüche-

   lUssigkeitegekUhltes Gehäuse für Rotationskolbenmaschine, insbesondere -Brannkraftmaachinen, bestehend aus mindestens einem ringförmigen fflontsl und zoiei Seitenteilen, möbel das Gehäuse einen Einlaß- und einan AuslaQstutzen für das Kühlmittel aufweist und der mantel und dia Saitanteile miteinander in Verbindung stehende Hohlräume enthalten und uiobei dia Kühlflüssigkeit in axialer Richtung durch die Hohlräume dea fHnnteis strömt und in den Hohlräumen der Seitenteile umgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, deQ dia Durchtrittsöffnungen für die Kühlflüssigkeit in dsn aneinander anliegenden Seitenuiänden des Mantels (4a, 4b) und der Ssitanteile (1, 2) einzeln durch diese fiffnungen umgebende Dichtungsringe (42) abgedichtet sind«
2. 2. FlUeaigkeitsgekUhltea Gehäuse noch Anspruch 1 für fflehrfach-Rotationskolbenmeechinsn, des mehrere B)a*ntel aufweist, mobai zwischen benachbarten fBänteln jeuieile ein GehHu9ezmischenteil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zwischenteil (3) Hohlräume (24, 2B„ 32) vorgesehen sind, eielche die HohlrHume (9, 10, 11) der benachbarten mantel (4e, 4b).miteinander verbinden, uobei die Durchtrittsöffnungen für die Kühlflüssigkeit in den aneinander anliegenden Selteninänden der mantel (4a, 4b) und des Zwischenteils (3) wiederum einzeln durch diese Öffnungen umgebende Dichtungsringe (42) abgedichtet sind»
3. 3· FlUssigkeitagekQhltes Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet! deQ die Hohlräume (9, 10, 11) des mantels bzw. der (Hantel (4e„ 4b) in an sich bekannter Weise durch die Hohlrlume (26, 30) dar Seitenteile (1, 2) derart hintereinander geschaltet sind, daß zuerst dar Bereich der Zündkerzen (?}, dann der daran in Richtung auf den Aualeükenal (8) anschließende Bereich und darauf der den AuslaOkanal (θ) umgebende Bereich

   - von Kühlflüssigkeit durchströmt wird«

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4. 4. FlOssigksitsgekUhltes GshMuee nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dsß in de* Zwischenteil (3) bzw. in den
   Zwischenteilen ein Hohlreu* (33) zur Abführung eines Teiles dar Kühlflüssigkeit vorgesehen 1st, die bus de» den Aualaßknnsl (ü) des einen benachbarten Mantel« (4·) umgebenden
   Hohlrau« (11) «inetroe*.
5. 5. FlUseigkeitagskühltet CehHuea nach Anspruch 3 oder 4 für eine Rotationekolben-Brennkraftnjaachine für Fahrzeugantrieb,
   dadurch gekennzeichnet, daO von dea Hohlraum (26) desjenigen Seitenteile (2), der die erste Umlenkung; der Flüssigkeit
   bewirkt, ein ZufluOaneehluO (46) für den Uärmeteuscher niner Fahrzeugheizung abzweigt, dessen AbfiußsnschluO (47) mi'<: dem Rückfluß des KQhlflUssigkeitskreieleufee in Verbindung ateht.

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