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Technischer Anwendungsbereich
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Dieses Gebrauchsmuster bezieht sich auf das technische Gebiet der Kühler, insbesondere auf einen pumpenlosen Flüssigkeitskühler.
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Technischer Hintergrund
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Mit der ständigen Leistungsentwicklung von Computern erzeugen auch die zentrale Verarbeitungseinheit und der Bildschirmkern immer mehr Wärme. Daher werden in Computern zunehmend Wasserkühler oder Wärmerohrkühler eingesetzt, um die Wärme von der zentralen Verarbeitungseinheit und dem Bildschirmkern schnell abzuführen.
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Der Wasserkühler besteht aus einem Wasserkältekopf und einer Wasserkühlreihe. Der Wasserkältekopf steht in Kontakt mit der Wärmequelle, wie z. B. der CPU und dem Bildschirmkern, so dass der im Wasserkältekopf durchfließende Wasserkältemittel der Wärmequelle Wärme entziehen kann, während die Wasserkühlreihe die Wärme des Wasserkältemittels an die Luft abgeben kann. Der Wasserkältemittel wird von einer Flüssigkeitspumpe angetrieben, um zwischen dem Wasserkältekopf und der Wasserkühlreihe zu zirkulieren, so dass der Wasserkältemittel kontinuierlich Wärme von der Wärmequelle abzieht und an der Wasserkühlreihe abkühlt, wodurch schnelle Ableitung der Wärme von der Wärmequelle ermöglicht wird.
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Der Wärmerohrkühler besteht aus Wärmerohren und Rippensätzen. Die Wärmerohre ziehen durch Kontakt des Metallblocks oder direkten Kontakt die Wärme von Wärmequellen wie CPU und Bildschirmkern ab und leiten die Wärme zu den Rippensätzen, die eine große Kontaktfläche mit der Luft haben, was eine schnelle Wärmeableitung für die Wärmequelle erleichtert. Darüber hinaus können auch Lüfter verwendet werden, um den Luftstrom in den Zwischenräumen der Rippensätze anzutreiben und die Wärmeableitung zu verbessern.
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Wasserkühler und Wärmerohrkühler haben jedoch immer noch Mängel, z. B. der Wasserkältemittel in einem Wasserkühler kann zwar den gesamten Wasserkältekopf ausfüllen und hat eine große Wärmeabsorptionsfläche, aber der Wasserkältemittel selbst weist eine geringe Wärmeabsorption auf. Die Wärmerohre in einem Wärmerohrkühler verwenden zwar ein stark wärmeabsorbierendes Kältemittel als Wärmeübertragungsmedium, aber die fehlende Kontaktfläche zwischen den Wärmerohren und der Wärmequelle begrenzt die Gesamtwärmeableitung des Wärmerohrkühlers.
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Gebrauchsmuster
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Zweck des vorliegenden Gebrauchsmusters ist es, einen pumpenlosen Flüssigkeitskühler bereitzustellen, um die Probleme der oben genannten Hintergrundtechnologie zu lösen.
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Um den oben genannten Zweck zu erreichen, bietet das Gebrauchsmuster die folgende technische Lösung:
- Ein pumpenloser Flüssigkeitskühler, der eine Kältekopfanordnung und eine Kondensationsanordnung umfasst, wobei die Kältekopfanordnung und die Kondensationsanordnung durch eine Verbindungsanordnung miteinander kreisförmig verbunden sind, wobei die Kältekopfanordnung und die Kondensationsanordnung mit flüssigem Kältemittel gefüllt sind.
- Eine weitere technische Lösung besteht darin, dass die Kondensationsanordnung einen unteren Kasten, einen oberen Kasten und eine Anzahl von Verbindungsrohren umfasst, wobei der untere Kasten in einen ersten Halbkasten und einen zweiten Halbkasten unterteilt ist, die Hälfte der Verbindungsrohre den ersten Halbkasten mit dem oberen Kasten verbindet und die andere Hälfte der Verbindungsrohre den zweiten Halbkasten mit dem oberen Kasten verbindet; wobei die Kältekopfanordnung jeweils mit dem ersten Halbkasten und dem zweiten Halbkasten des unteren Kastens verbunden ist.
- Eine weitere technische Lösung besteht darin, dass die Kondensationsanordnung eine Verbindungsanordnung an der Außenwand des unteren Kastens aufweist, wobei die Verbindungsanordnung mindestens zwei Kältemittelkanäle bildet, die mit der Kältekopfanordnung verbunden sind, wobei ein Teil der Kältemittelkanäle mit dem ersten Halbkasten des unteren Kastens verbunden ist und der andere Teil der Kältemittelkanäle mit dem zweiten Halbkasten des unteren Kastens verbunden ist.
- Eine weitere technische Lösung besteht darin, dass die Kondensationsanordnung ferner eine Anzahl von Rippensätzen I umfasst, wobei die Rippensätze I zwischen benachbarten Verbindungsrohren angeordnet sind.
- Eine weitere technische Lösung besteht darin, dass die Kondensatoranordnung ferner Befestigungselemente zur Befestigung der Verbindungsrohren und der Rippensätze I umfasst. Eine weitere technische Lösung besteht darin, dass an dem Befestigungselement mindestens eine Montageposition vorgesehen ist, auf der ein Lüfter ausgestattet ist.
- Eine weitere technische Lösung besteht darin, dass die Luftaustrittsseite des Lüfters den Verbindungsrohren und den Rippensätzen I zugewandt ist.
- Eine weitere technische Lösung besteht darin, dass die Kältekopfanordnung eine einstückig ausgebildete Kontaktplatte und ein Gehäuse umfasst, wobei die Kontaktplatte und das Gehäuse einen Raum zur Speicherung von Kältemitteln einschließen und auf dem Gehäuse ein Kältemitteleinlass und -auslass vorgesehen ist, der mit dem Kältemittelkanal verbunden ist.
- Eine weitere technische Lösung besteht darin, dass die Verbindungsanordnung ein Verbindungsabschnitt ist, der durch Erstreckung der Außenwand des unteren Kastens nach unten ausgebildet wird, wobei der Kältemittelkanal innerhalb des Verbindungsabschnitts vorgesehen ist, wodurch der untere Kasten mit der Kältekopfanordnung fest verbunden ist.
- Eine weitere technische Lösung besteht darin, dass am Kältemitteleinlass ein Kanal vorgesehen ist, der sich in den Innenraum erstreckt.
- Eine weitere technische Lösung besteht darin, dass die Verbindungsanordnung aus mindestens zwei Kältemittelrohren besteht.
- Eine weitere technische Lösung besteht darin, dass der erste Halbkasten und der zweite Halbkasten mit Schnellverbindern zum Anschluss der Kältemittelrohre vorgesehen sind.
- Eine weitere technische Lösung besteht darin, dass die Kältekopfanordnung am Kältemitteleinlass und -auslass mit Schnellverbindern zum Anschluss der Kältemittelkanäle vorgesehen ist.
- Eine weitere technische Lösung besteht darin, dass die Kontaktplatte der Kältekopfanordnung mit den inneren Rippensätzen II vorgesehen ist.
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Mit der vorgenannten technischen Lösung schafft das vorliegende Gebrauchsmuster die folgenden positiven Auswirkungen:
- Das vorliegende Gebrauchsmuster bietet einen pumpenlosen Flüssigkeitsküher, der den Kältemittel als Kühlmedium einsetzt, wodurch eine bessere Kühlwirkung als Wasserkühlung und somit eine bessere Gesamtwärmeableitung ermöglicht werden, um die Nachteile mit der komplexen Verlegung von Wasserkühlern und mangelnder Wärmeableitung der Wärmerohre zu überwinden und die Komponenten in kurzer Zeit abzukühlen, wobei der Flüssigkeitsküher des vorliegenden Gebrauchsmusters im Vergleich zu den bestehenden Wasserkühlern eine einfachere Struktur aufweist und eine Umlaufkühlung erzielt wird, ohne mechanischen Antrieb (Wasserpumpe) einzusetzen, wobei keine unnötigen Rohrleitungen erweitert werden und ein aufgeräumteres Gehäuseinneres durch einfachere Installation gesichert wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile des Gebrauchsmusters werden in den folgenden Abschnitten über spezifische Ausführungsformen detailliert beschrieben.
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Figurenliste
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- 1: Dreidimensionales Strukturdiagramm des vorliegenden Gebrauchsmusters.
- 2: Explosionszeichnung des vorliegenden Gebrauchsmusters.
- 3: Schnitt des vorliegenden Gebrauchsmusters.
- 4: Erste Form des vorliegenden Gebrauchsmusters.
- 5: Zweite Form des vorliegenden Gebrauchsmusters.
- 6: Demontageschema der zweiten Form des vorliegenden Gebrauchsmusters.
- 7: Internes Strukturdiagramm der zweiten Form des vorliegenden Gebrauchsmusters.
- 8: Strukturdiagramm der Kältekopfanordnung des vorliegenden Gebrauchsmusters.
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Ausführungsformen
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Die technischen Lösungen in dem vorliegenden Gebrauchsmuster werden im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klar und vollständig beschrieben.
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Der in dem vorliegenden Gebrauchsmuster beschriebene Flüssigkeitskühler wird hauptsächlich in Computern verwendet, um die Temperatur des Prozessors (CPU) und des Kerns des diskreten Grafikprozessors (GPU) schnell abzukühlen, wobei der vorliegende pumpenlose Flüssigkeitskühler im Vergleich zu den bestehenden Wasserkühlern eine einfachere Struktur aufweist und eine Umlaufkühlung erzielt wird, ohne mechanischen Antrieb (Wasserpumpe) einzusetzen, wobei keine unnötigen Rohrleitungen erweitert werden und ein aufgeräumteres Gehäuseinneres durch einfachere Installation gesichert wird. Das Kühlungsprinzip und die Struktur des Gebrauchsmusters können selbstverständlich auf verschiedene Geräte mit unterschiedlichem Kühlungsbedarf angewandt werden, z. B. ein kleiner externer Kühler speziell für Mobiltelefone, um die erzeugte Wärme des Telefons beim Spielen abzuleiten, die die Leistung des Telefons beeinträchtigt und zu Spielverzögerungen führt. Die Ausführungsformen sollen daher nicht durch den Verwendungszweck eingeschränkt werden.
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Um den Prozessor im Computer abzukühlen, wie ein Beispiel zur Veranschaulichung in 1, ist die Kaltkopfanordnung 1 vor der Verwendung auf dem Prozessor so anzubringen, dass die beiden in vollem Kontakt kommen, wobei die Kaltkopfanordnung 1 ständig die Wärme absorbiert, die durch den Prozessor abgegeben wird, so dass das flüssige Kältemittel in der Kaltkopfanordnung 1 ständig verdampft ist, um einen gasförmigen Zustand zu bilden. Mit der ständigen Reduzierung des flüssigen Kältemittels in der Kaltkopfanordnung 1 fließt das Kältemittel in der Kondensationsanordnung 2 durch die Verbindungsanordnung in die Kaltkopfanordnung 1, während das gasförmige Kältemittel aufsteigt und durch die Verbindungsanordnung in die Kondensationsanordnung 2 gelangt, das sich nach der Abkühlung durch die Kondensationsanordnung 2 wieder verflüssigt und in die Kältekopfanordnung 1 zur Zirkulation fließt. Es ist zu beachten, dass in dem Kanal, der durch die Verbindung der Kältekopfanordnung 1 und der Kondensationsanordnung 2 entsteht, ein spezifischer Raum vorgesehen ist, um den Übergang der Vergasung und Verflüssigung des Kältemittels zu ermöglichen. In dem vorliegenden Gebrauchsmuster wird der Kältemittel als Kühlmedium eingesetzt, wodurch eine bessere Kühlwirkung als Wasserkühlung und eine bessere Gesamtwärmeableitung erzielt werden und die Nachteile mit der komplexen Verlegung von Wasserkühlern und mangelnder Wärmeableitung der Wärmerohre überwunden sind.
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Die folgende Darstellung dieser Ausführungsform bezieht sich auf die Kondensationsanordnung, wobei auf die 1 und 4 Bezug genommen wird.
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Die Kondensationsanordnung 2 umfasst einen unteren Kasten 21, einen oberen Kasten 22 und eine Anzahl von Verbindungsrohren 23, wobei der untere Kasten 21 in einen ersten Halbkasten 211 und einen zweiten Halbkasten 212 unterteilt ist, die Hälfte der Verbindungsrohre 23 den ersten Halbkasten 211 mit dem oberen Kasten 22 verbindet und die andere Hälfte der Verbindungsrohre 23 den zweiten Halbkasten 212 mit dem oberen Kasten 22 verbindet; wobei die Kältekopfanordnung 1 jeweils mit dem ersten Halbkasten 211 und dem zweiten Halbkasten 212 des unteren Kastens 21 verbunden ist. Die Kondensationsanordnung (2) weist eine Verbindungsanordnung an der Außenwand des unteren Kastens 21 auf, wobei die Verbindungsanordnung mindestens zwei Kältemittelkanäle 214 bildet, die mit der Kältekopfanordnung 1 verbunden sind, wobei ein Teil der Kältemittelkanäle 214 mit dem ersten Halbkasten 211 des unteren Kastens 21 verbunden ist und der andere Teil der Kältemittelkanäle 214 mit dem zweiten Halbkasten 212 des unteren Kastens 21 verbunden ist.
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Das Kältemittel in der Kältekopfanordnung 1 wird verdampft und tritt dann durch die Verbindungsanordnung in den unteren Kasten 21 ein, wobei das Innere des unteren Kastens 21 durch eine Trennwand 215 in zwei Teilen, nämlich dem ersten Halbkasten 211 und dem zweiten Halbkasten 212, unterteilt werden kann. Der erste Halbkasten 211 und der zweite Halbkasten 212 werden beide mit flüssigem Kältemittel gefüllt. Das verdampfte Kältemittel tritt in den ersten Halbkasten 211 ein und steigt zum Verbindungsrohr auf, wobei es vermieden wird, dass sich das gasförmige Kältemittel mit dem flüssigen Kältemittel in dem zweiten Halbkasten 212 vermischt, indem der untere Kasten 21 in zwei Teilen geteilt wird. Der spezifische Verlauf des Kältemittelflusses ist wie folgt: Das verdampfte Kältemittel tritt durch den Kältemittelkanal 214 in der Verbindungsanordnung in den ersten Halbkasten 211 ein, woraufhin das flüssige Kältemittel aus dem zweiten Halbkasten 212 oder dem ersten Halbkasten 211 in die Kältekopfanordnung 1 fließt, während das gasförmige Kältemittel weiter aufsteigt und nacheinander in das Verbindungsrohr 23, das mit dem ersten Halbkasten 211 verbunden ist, dann in den oberen Kasten 22 und in das Verbindungsrohr 23 gelangt, das mit dem zweiten Halbkasten 212 verbunden ist, wobei sich das verdampfte Kältemittel nach Wärmeableitung durch den oben beschriebenen Weg verflüssigt und wieder in den Kreislauf zurückfließt.
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Die Kondensationsanordnung 2 umfasst eine Anzahl von Rippensätzen I 24, wobei die Rippensätze I 24 zwischen den benachbarten Verbindungsrohren 23 angeordnet sind, wobei die Kondensationsanordnung 2 ferner ein Befestigungselement 25 zur Befestigung der Verbindungsrohre 23 und der Rippensätze I 24 umfasst, wobei das Befestigungselement 25 mindestens eine Montageposition vorgesehen ist, auf der ein Lüfter ausgestattet ist, deren Luftauslassseite den Verbindungsrohren 23 und den Rippensätzen I 24 zugewandt ist. Um die Geschwindigkeit der Wärmeableitung weiter zu erhöhen, sind Rippensätze I 24 zwischen benachbarten Verbindungsrohren 23 angeordnet, wodurch die Rippensätze I 24 in vollem Kontakt mit den Verbindungsrohren stehen, so dass die Wärme der Verbindungsrohre vollständig absorbiert werden kann, um die Wärmeableitung zu beschleunigen. Um eine kompaktere Struktur zu ermöglichen, sind Befestigungselemente 25 auf beiden Seiten der Kondensationsanordnung 2 vorgesehen, so dass die Verbindungsrohre und die Rippensätze I 24 befestigt werden können. Am Befestigungselemente 25 ist mindestens eine Montageposition vorgesehen, auf der ein Lüfter ausgestattet ist, deren Luftaustrittsseite bei dieser Ausführung den Verbindungsrohren 23 und den Rippensätzen I 24 zugewandt ist, um die Wärmeableitung noch weiter zu verbessern. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Montagepositionen, wie in den 4 und 5 dargestellt, nach Bedarf festgelegt werden kann.
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Der Kühler in dem vorliegenden Gebrauchsmuster weist wie folgt dargestellt je nach Struktur der Verbindungsanordnung unterschiedliche Formen auf:
- Die erste Form bezieht sich auf die 2 und 3, wobei die Verbindungsanordnung ein Verbindungsabschnitt 213 ist, der durch Erstreckung der Außenwand des unteren Kastens 21 nach unten ausgebildet wird, wobei der Kältemittelkanal 214 innerhalb des Verbindungsabschnitts 213 vorgesehen ist, wobei eine Anzahl der Kältemittelkanäle 214 vorhanden ist, von denen einige mit dem ersten Halbkasten 211 und einige mit dem zweiten Halbkasten 212 verbunden sind. Diese Form eignet sich für Geräte mit geringen Anforderungen an die Wärmeableitung, d.h. der Kühler hat eine oder zwei Montagepositionen und ist mit einem oder zwei Lüftern ausgestattet. Bei diesem Kühler ist der Kältemitteleinlass und -auslass 121 in der Kältekopfanordnung 1 direkt mit den Kältemittelkanälen 214 zu verbinden, da die Kältekopfanordnung 1 und die Kondensationsanordnung 2 aneinander befestigt sind. Diese Form des Kühlers erfordert keine zusätzliche Montageposition für die Kondensationsanordnung 2, wodurch die Gesamtinstallation erleichtert wird.
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Die zweite Form bezieht sich auf die 5 bis 7, wobei die 5 eine dreidimensionale Struktur der zweiten Form zeigt, die 6 eine schematische Darstellung der zweiten Form im Gebrauchszustand zeigt und die 7 eine innere Struktur der zweiten Form zeigt. Die Verbindungsanordnung besteht mindestens aus zwei Kältemittelrohren 3, von denen jedes ein Kältemittelkanal 214 ist, wobei ein Teil der Kältemittelrohre 3 mit dem ersten Halbkasten 211 und der andere Teil mit dem zweiten Halbkasten 212 verbunden ist. Diese Form des Kühlers eignet sich für Geräte mit höheren Anforderungen an die Wärmeableitung, d.h. der Kühler hat drei oder mehr Montagepositionen und ist mit drei oder mehr Lüftern ausgestattet, wobei ein Schnellverbinder 4 zur Verbindung der Kältemittelrohre 3 an dem ersten Halbkasten 211 und dem zweiten Halbkasten 212 vorgesehen ist und ein weiterer Schnellverbinder 4 zur Verbindung der Kältemittelkanäle am Kältemitteleinlass und -auslass 121 vorgesehen ist. Zur Installation ist die Kondensationsanordnung 2 mit Schrauben an einer Stelle oberhalb der Kältekopfanordnung 1 zu befestien, z. B. oben auf dem Gehäuse. Diese Form des Kühlers ist mühsamer zu installieren im Vergleich zu der ersten Form, aber immer noch einfacher zu installieren als ein wassergekühlter Kühler. Und die zweite Form braucht einen größen Aufstellungsraum und hat eine bessere relative Wärmeableitung.
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Die spezifischen Prinzipien für Wärmeableitung in den beiden oben beschriebenen Formen von Kühlern sind die gleichen wie in den vorangegangenen Ausführungen und werden hier nicht näher wiederholt.
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Darüber hinaus weist die Kältekopfanordnung 1 eine Kontaktplatte 11 und ein Gehäuse 12 auf, wobei am Gehäuse 12 ein Kältemitteleinlass und -auslass 121 vorgesehen ist, der mit dem Kältemittelkanal 214 verbunden ist. Bei der ersten Form, die in 3 dargestellt ist, wird der Kühler vertikal aufgestellt, wobei sich am Kältemitteleinlass ein Rohr 122 befindet, das in den Innenraum führt und in flüssiges Kältemittel getaucht ist, wodurch der größte Teil der so gebildeten Luftblasen vom Auslass ins Verbindungsrohr abgeleitet wird, dann durch den oberen Kasten 22 wieder in einen anderen Teil des Verbindungsrohrs zur Kühlung gelangt, wenn das flüssige Kältemittel erwärmt und verdampft wird, wodurch der Bewegungsverlauf des gasförmigen Kältemittels so verlängert, die Wärmeableitung erleichtert und die Ansammlung von überschüssigem gasförmigem Kältemittel auf der Oberseite des Kühlers verhindert wird.
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Es ist bei der Installation der zweiten Form darauf hinzuweisen, dass sich die Kältekopfanordnung 1 in dieser Form des Kühlers für eine vertikale Installation eignet, was bedeutet, dass der Einlass und der Auslass in der Kältekopfanordnung 1 jeweils aufwärts und abwärts aufweisen, so dass, wenn das flüssige Kältemittel erwärmt und verdampft wird, es natürlich durch den Auslass nach oben in das Kältemittelrohr 3 geht, während das flüssige Kältemittel durch den unteren Einlass in die Kältekopfanordnung 1 eintritt, um es aufzufüllen, wodurch eine gegenseitige Beeinträchtigung vermieden wird.
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Wie in 6 und 8 dargestellt, ist die Kontaktplatte 11 mit Rippensätzen II vorgesehen, und das flüssige Kältemittel befindet sich in dem Raum, der durch die Umhüllung des Gehäuses 12 und die Kontaktplatte 11 gebildet wird. Durch das Anbringen der inneren Rippensätze II 111 kann die Kontaktfläche zwischen der Kontaktplatte 11 und dem Kältemittel vergrössert und damit die Wärmeübertragungseffizienz zwischen der Kontaktplatte 11 und dem Kältemittel verbessert werden.
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Es ist offensichtlich für die allgemeinen Fachleute auf dem Gebiet der Technik, daß das vorliegende Gebrauchsmuster nicht auf die Einzelheiten der obigen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist und daß es in anderen spezifischen Formen umgesetzt werden kann, ohne vom Geist oder den wesentlichen Merkmalen des Gebrauchsmusters abzuweichen. Daher sollten die Ausführungsformen als beispielhaft und in keiner Hinsicht einschränkend angesehen werden, und der Geltungsbereich des Gebrauchsmusters wird eher durch die beigefügten Ansprüche als durch die obige Beschreibung begrenzt und soll daher alle Variationen umfassen, die unter die Bedeutung und den Geltungsbereich der entsprechenden Elemente der Ansprüche innerhalb des Gebrauchsmusters fallen. Etwaige beigefügte Markierungen in den Ansprüchen sollten nicht als Einschränkung der betreffenden Ansprüche angesehen werden.
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Darüber hinaus sollte es verstanden werden, dass, obwohl die Beschreibung anhand von Ausführungsformen erfolgt, nicht jede Ausführungsform nur eine separate technische Lösung enthält. Die Beschreibung wird nur aus Gründen der Klarheit so geschildert und soll vom Fachmann als Ganzes betrachtet werden. Und die technischen Lösungen in jeder Ausführungsform können auch in geeigneter Weise kombiniert werden, um andere Ausführungsformen zu bilden, die vom Fachmann verstanden werden können.
