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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Kraftstoff-Verteilerleitungsanordnungen
und im Spezielleren Kraftstoff-Verteilerleitungs-Dämpfungsvorrichtungen,
bei denen der Dämpfer
zu einer Umgebung offen ist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Viele
moderne Automobile umfassen Kraftstoff-Einspritzmotoren, die eine
Hochdruck-Kraftstoffversorgung oberstromig der Kraftstoff-Einspritzdüsen benötigen. Das
Kraftstoff-Einspritzsystem umfasst eine Vielzahl von Einspritzdüsen, die
Kraftstoff an die Einlasskanäle
des Motors liefern. Die Einspritzdüsen sind in einer Kraftstoff-Verteilerleitung montiert,
die der Einlassseite der Einspritzdüsen Hochdruckkraftstoff zuführt. Die
meisten Kraftstoff-Einspritzmotoren verwenden elektromagnetische
Kraftstoff-Einspritzdüsen, eine
Einspritzdüse pro
Zylinder, die Kraftstoff in dosierten Pulsen liefert, die zeitgesteuert
sind, um die Menge an Kraftstoff bereitzustellen, die gemäß dem Betriebszustand
des Motors benötigt
wird.
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Der
zyklische Betrieb der elektromagnetischen Einspritzdüsen bewirkt
Druckpulsationen in der Kraftstoff-Verteilerleitung, die einen nachteiligen Effekt
auf den Betrieb des Kraftstoff-Dosiersystems haben können. Um
den Effekt der Druckpulsationen zu reduzieren, haben Autokonstrukteure
Dämpfer
in das Kraftstoffsystem eingebaut. Dämpfersysteme, die im Stand
der Technik bekannt sind, fügen
dem Kraftstoff-Einspritzsystem eine Nachgiebigkeit hinzu, indem
Vorrichtungen wie z. B. innere Verteilerleitungs-Dämpfungssysteme
oder äußere Verteilerleitungs-Dämpfungssysteme hinzugefügt werden.
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Eine
Art eines äußeren Dämpfungssystems umfasst
eine Federmembranvorrichtung; eine mit einem O-Ring abgedichtete
Schnittstelle zu der Verteilerleitung, einen Halteclip wie auch
mehrere gepresste Teile, die die Schnittstelle zu der Verteilerleitung bilden.
Innere Dämpfungssysteme,
die ein geschlossenes und atmosphärisch unter Druck gesetztes
Gefäß innerhalb
der Kraftstoff-Verteilerleitung vorsehen, weisen weniger Teile auf
als ein äußeres Dämpfungssystem.
Jedoch muss in dem herkömmlichen
inneren Dämpfungssystem
der Dämpfer
in die Verteilerleitung eingebaut werden, nachdem die Komponenten der
Verteilerleitung miteinander verlötet wurden, da die extremen
Temperaturen in dem Lötofen
ansonsten bewirken würden,
dass die in dem Dämpfer
eingeschlossene Luft sich ausdehnt und dadurch eine dauerhafte Verformung
der Dämpferwände bewirkt wird,
was zu einem unwirksamen Dämpfer
führt.
Der notwendige Zusammenbauvorgang des Dämpfers an die Verteilerleitung
nach dem Löten
fügt Arbeit und
zusätzliche
Teile, die einen mit einem O-Ring abgedichteten Verschlussstopfen
und einen Halteclip umfassen, hinzu. Dies kann auch Kosten erhöhen und
die Zuverlässigkeit
der Kraftstoff-Verteilerleitungsanordnung
reduzieren. Das US-Patent Nr. 5 617 827, erteilt an Eshleman et
al. am 8. April 1997, dessen Offenlegung hierin durch Bezugnahme
aufgenommen ist, offenbart eine Kraftstoff-Verteilerleitung, die
einen herkömmlichen
inneren Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer umfasst.
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Was
im Stand der Technik benötigt
wird, ist ein innerer Dämpfer,
der den Temperaturen des Lötvorgangs
standhalten kann und daher in die Kraftstoff-Verteilerleitung eingebaut
werden kann, bevor der Lötprozess
abgeschlossen ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine
Kraftstoff-Verteilerleitung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist durch Anspruch 1 definiert.
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Der
Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer
umfasst ein Hohlelement mit einem ersten Ende und einem zweiten
Ende und zumindest einem aktiven Abschnitt. Zumindest eines von
dem ersten und dem zweiten Ende ist zu einem Umgebungsluftdruck
offen und erstreckt sich außerhalb
der Kraftstoff-Verteilerleitung, um eine Kammer in Verbindung mit
dem aktiven Abschnitt zu definieren.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Diese
und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden
Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich und
offensichtlich. In den Zeichnungen ist:
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1 eine
Seitenansicht einer ersten Ausführungsform
eines Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfers der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Draufsicht des Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfers von 1;
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3 eine
perspektivische Darstellung des Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfers von 1 vor dem
Schließen
des Endes davon;
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4 eine
Seitenansicht von 3;
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5 eine
weggeschnittene Darstellung einer Kraftstoff-Verteilerleitung mit dem darin wirksam eingebauten
Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer
von 1;
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6 eine
Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform
eines Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfers der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
Draufsicht des Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfers von 6;
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8 eine
perspektivische Darstellung des Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfers von 6;
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9 eine
Seitenansicht von 6;
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10 eine
weggeschnittene Darstellung einer Kraftstoff-Verteilerleitung mit dem darin wirksam eingebauten
Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer
von 6.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Allgemein,
und wie es hierin nachfolgend im Spezielleren beschrieben wird,
wird der Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer der vorliegenden Erfindung
innerhalb einer Kraftstoff-Verteilerleitung eines Verbrennungsmotors
eingebaut. Der Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer ist wirksam, um Druckpulsationen
zu reduzieren, die innerhalb der Kraftstoff-Verteilerleitung infolge des Betriebs
von Kraftstoff-Einspritzdüsen
in Fluidverbindung mit der Kraftstoff-Verteilerleitung auftreten.
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Im
Spezielleren besteht das Konzept der vorliegenden Erfindung darin,
zuzulassen, dass ein oder mehrere Ende/n des Dämpfers durch die Endkappe der
Kraftstoff-Verteilerleitung vorstehen und zuzulassen, dass dieses
Ende der Umgebung und somit einem Umgebungsluftdruck ausgesetzt
ist. Die flexiblen Wände
des Dämpfers
werden dann auf einer Seite einem Kraftstoffdruck, und auf der anderen
Seite Luft bei Umgebungsdruck ausgesetzt. Da jedoch die Luft innerhalb
des Dämpfers
als einem abgedichteten Gefäß wie im
Stand der Technik nicht eingeschlossen ist, übt die Luftausdehnung auf Grund
der Erwärmung
während
des Lötens
der Kraftstoff-Verteilerleitung keine Kraft auf die Dämpfungsflächen aus, um
die Dämpferwände dauerhaft
zu verformen. Das/die offene/n Ende oder Enden der Verteilerleitung
können
nach dem Lötvorgang
durch Schweißen oder
ein anderes Mittel abgedichtet oder einfach offen gelassen werden.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf
die 1 und 2 ist hier eine erste Ausführungsform
der Erfindung gezeigt, wobei ein Dämpfer 10 allgemein
ein langes Element ist und ein Ende des Dämpfers 10 geschlossen
ist. Der Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer 10 umfasst ein
Hohlelement 12 mit einem ersten Ende 14 und einem
zweiten Ende 16. Das Ende 14 ist fluiddicht abgedichtet,
wie z. B. durch Schweißen,
Löten oder
ein anderes geeignetes Mittel, das eine separat ausgebildete Kappe
(nicht gezeigt) umfassen kann, um dadurch eine Luftkammer 20 mit
einem geschlossenen Ende 15 und einem offenen Ende 17 zu
definieren. Das Hohlelement 12 weist in dieser Ausführungsform
einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Das Hohlelement 12 umfasst
Wände 12a, 12b und
Seiten 12c, 12d. Die Wände 12a und 12b sind
im Vergleich mit den Seiten 12c, 12d relativ breit.
Zumindest eine der Wände 12a, 12b umfasst
aktive Abschnitte 13 (einer gezeigt) des Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfers 10. Der/die
aktive/n Abschnitt/e 13 ist/sind wirksam, um Druckpulsationen,
die in der Kraftstoff-Verteilerleitung 30 (5)
auftreten, zu absorbieren und zu verlangsamen. Das Hohlelement 12 besteht
z. B. aus Edelstahl, kohlenstoffarmem Stahl, Aluminium oder einem
anderen geeigneten Material, das im Wesentlichen dicht gegenüber Benzin-
und/oder Kraftstoffdampf ist.
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Das
Hohlelement 12 ist ein einstückig hergestelltes Element.
Einige mögliche
Arten zur Herstellung des Hohlelements 12 umfassen einen
Walzschweißprozess,
einen Walzschweiß-
und Ziehdornprozess oder einen Strangpressprozess eines flachen
Rohlings oder eines runden Rohres aus den oben angeführten Rohmaterialien.
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Wie
in den 3 und 4 gezeigt, kann das Hohlelement 12 an
dem ersten Ende 14 mit Vertiefungen 14a, 14b versehen
sein, die z. B. durch Pressen oder Walzen in den Seiten 12c und 12d geformt
werden. Jede von den Vertiefungen 14a, 14b ist allgemein
keilförmig
insofern, als die Breite mit der Nähe zu dem ersten Ende 14 zunimmt
(siehe 3). Im Querschnitt weist jede der oberen und unteren Vertiefungen 14a, 14b allgemein
eine parabolische oder konische Form auf (siehe 4).
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Wie
am besten in 2 zu sehen, ist das erste Ende 14 in
dem Bereich in der Nähe
der oberen und unteren Vertiefungen 14a, 14b zusammengedrückt oder
abgeflacht, z. B. durch Pressen. Die Druck- oder Presskraft wird
in einer Richtung aufgebracht, die allgemein rechtwinklig zu den
Wänden 12a und 12b ist
und schließt
das erste Ende 14. Danach wird das erste Ende 14 befestigt
und abgedichtet, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder ein anderes geeignetes
Mittel. Das Abdichten des ersten Endes 14 des durch das
Hohlelement 12 definierten Bereiches bildete eine Kammer
oder Luftkammer 20 innerhalb des Hohlelements 12.
Der abgeflachte oder zusammengedrückte Abschnitt des ersten Endes 14 bildet
eine Lasche 24 (1 und 2), die auch
verwendet werden kann, um den Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer 10 innerhalb
der Kraftstoff-Verteilerleitung 30 wirksam
zu montieren.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf 5 ist eine
erste Ausführungsform
des in die Kraftstoff-Verteilerleitung 30 eingebauten Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfers 10 der
vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Kraftstoff-Verteilerleitung 30 umfasst
Bügel 30a, 30b,
durch die die Kraftstoff-Verteilerleitung 30 wirksam eingebaut
ist, wie z. B. durch Festschrauben an einem Verbrennungsmotor (nicht
gezeigt). Die Kraftstoff-Verteilerleitung 30 umfasst
ferner ein längliches
rohrförmiges
Element 34, das einen Durchgang 35 für Kraftstoff
definiert. Das rohrförmige Element 34 definiert
auch ein Kraftstoff-Einlassfitting (nicht bezeichnet) zum Aufnehmen
von Kraftstoff und eine Vielzahl von Kraftstoff-Einspritzdüsenanschlüssen 36a, 36b, 36c, 36d,
die jeweils in Fluidverbindung mit dem durch das rohrförmige Element 34 definierten
Kraftstoffdurchgangs 35 stehen. Jeder Kraftstoff-Einspritzdüsenanschluss 36a, 36b, 36c, 36d nimmt
eine entsprechenden Kraftstoff-Einspritzdüse (nicht gezeigt) auf. Der
Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer 10 ist
innerhalb des rohrförmigen
Elements 34 angeordnet und ist durch Dämpferhalterungen 38a und 38b zentral
in Position gehalten. Das zweite Ende 16 des Dämpfers 10 steht
durch das Ende 18 der Kraftstoff-Verteilerleitung vor,
so dass es zu einem Umgebungsluftdruck offen ist. Die Verbindungsstelle
zwischen dem Kraftstoff-Verteilerleitungsende 18 und dem
zweiten Dämpferende 16 ist
entlang des Umfangs 40 fluiddicht abgedichtet, beispielsweise durch
Schweißen
oder Löten.
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Im
Gebrauch ist der Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer 10 innerhalb
der Kraftstoff-Verteilerleitung 30 angeordnet und an einem
Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) befestigt. Der aufeinander folgende Betrieb
der Kraftstoff-Einspritzdüsen,
die durch die Kraftstoff-Verteilerleitung mit Kraftstoff versorgt
werden, erzeugt schnelle Durckschwankungen innerhalb der Kraftstoff-Verteilerleitung
und speziell innerhalb des Durchgangs 35. Die durch die
Druckschwankungen erzeugte Druckwelle trifft auf eine oder beide Wände 12a, 12b der
Kraftstoff-Verteilerleitung 10 auf. Die Wände 12a, 12b mit
dem aktiven Abschnitt sind nachgiebig und biegen sich in Folge der
auftreffenden Druckwelle durch und absorbieren dadurch zumindest
teilweise die Druckwelle. Des Weiteren reduziert die Nachgiebigkeit
der Wände 12a, 12b die
Geschwindigkeit der Druckwelle, wodurch die Welle verlangsamt und
die Größe der Druckpulsation
reduziert wird.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf die 6–9 ist
eine weitere Ausführungsform
eines Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfers der vorliegenden Erfindung
gezeigt. Ähnlich
dem Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer 10 besitzt der
Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer 110 einen
einstückigen
Aufbau. Des Weiteren ist der Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer 110 aus/mit
denselben oder ähnlichen
Materialien und Verfahren wie oben im Zusammenhang mit dem Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer 10 erläutert hergestellt.
Anders als der Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer 10 sind jedoch
bei dem Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer 110 sowohl das
erste Ende 114 als auch das zweite Ende 116 offen
und definieren dadurch offene Enden 117 der Luftkammer 120.
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Der
Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer 110 umfasst
ein Hohlelement 112 mit einem ersten Ende 114 und
einem zweiten Ende 116. Beide Enden sind offen 117 und
definieren eine Luftkammer 120 innerhalb des Hohlelements 112.
Das Hohlelement 112 weist, wie gezeigt, einen im Wesentlichen
rechteckigen Querschnitt auf. Das Hohlelement 112 umfasst Wände 112a, 112b und
Seiten 112c, 112d. Die Wände 112a und 112b sind
im Vergleich mit den Seiten 112c, 112d relativ
breit. Zumindest eine der Wände 112a, 112b umfasst
einen aktiven Abschnitt 13 (einer gezeigt) des Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfers 110.
Der/die aktive/n Abschnitt/e 13 ist/sind wirksam, um Druckpulsationen,
die in der Kraftstoff-Verteilerleitung 130 (10)
auftreten, zu absorbieren und zu verlangsamen. Das Hohlelement 112 besteht
z. B. aus Edelstahl, kohlenstoffarmem Stahl, Aluminium oder einem
anderen geeigneten Material, das im Wesentlichen dicht gegenüber Benzin-
und/oder Kraftstoffdampf ist.
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Das
Hohlelement 112 ist ein einstückig hergestelltes Element.
Einige mögliche
Arten zur Herstellung des Hohlelements 112 umfassen einen Walzschweißprozess,
einen Walzschweiß-
und Ziehdornprozess oder einen Strangpressprozess eines flachen
Rohlings oder eines runden Rohres aus den oben angeführten Rohmaterialien.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf 10 ist
eine zweite Ausführungsform
des in die Kraftstoff-Verteilerleitung 130 eingebauten
Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfers 110 der
vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Kraftstoff-Verteilerleitung 130 umfasst
Bügel 130a, 130b,
durch die die Kraftstoff-Verteilerleitung 130 wirksam eingebaut
ist, wie z. B. durch Festschrauben an einem Verbrennungsmotor (nicht
gezeigt). Die Kraftstoff-Verteilerleitung 130 umfasst ferner
ein längliches
rohrförmiges
Element 134, das einen Durchgang 35 für Kraftstoff
definiert. Das rohrförmige
Element 134 definiert auch ein Kraftstoff-Einlassfitting
(nicht gezeigt) zum Aufnehmen von Kraftstoff und eine Vielzahl von
Kraftstoff-Einspritzdüsenanschlüssen 136a, 136b, 136c, 136d,
die jeweils in Fluidverbindung mit dem durch das rohrförmige Element 134 definierten
Kraftstoffdurchgangs 35 stehen. Jeder Kraftstoff-Einspritzdüsenanschluss 136a, 136b, 136c, 136d nimmt
eine entsprechende Kraftstoff-Einspritzdüse (nicht
gezeigt) auf. Der Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer 110 ist innerhalb
des rohrförmigen
Elements 134 angeordnet und ist durch Dämpferhalterungen 138a und 138b zentral
in Position gehalten.
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Beide
Enden 114 und 116 des Dämpfers 110 stehen
durch entsprechende Enden 118 der Kraftstoff-Verteilerleitung 130 vor,
so dass sie zu einem Umgebungsluftdruck offen ist.
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Im
Gebrauch ist der Kraftstoff-Verteilerleitungsdämpfer 110 innerhalb
der Kraftstoff-Verteilerleitung 130 angeordnet und an einem
Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) befestigt. Der aufeinander folgende
Betrieb der Kraftstoff-Einspritzdüsen, die durch die Kraftstoff-Verteilerleitung
mit Kraftstoff versorgt werden, erzeugt schnelle Durckschwankungen innerhalb
der Kraftstoff-Verteilerleitung. Die durch die Druckschwankungen
erzeugte Druckwelle trifft auf eine oder beide Wände 112a, 112b der
Kraftstoff-Verteilerleitung 110 auf.
Die Wände 112a, 112b mit
dem aktiven Abschnitt sind nachgiebig und biegen sich in Folge der
auftreffenden Druckwelle durch und absorbieren dadurch zumindest
teilweise die Druckwelle. Des Weiteren reduziert die Nachgiebigkeit
der Wände 112a, 112b die
Geschwindigkeit der Druckwelle, wodurch die Welle verlangsamt und
die Größe der Druckpulsation
reduziert wird.
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In
den gezeigten Ausführungsformen
sind die Dämpfer 10 und 110 als
allgemein längliche
Elemente offen gelegt. Es sollte jedoch einzusehen sein, dass die
Dämpfer
alternativ z. B. in der Form einer Kugel oder einer elliptischen
Kugel ausgebildet sein kann.
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In
den gezeigten Ausführungsformen
weisen die Hohlelemente 12 und 112 einen im Wesentlichen rechteckigen
Querschnitt auf. Es sollte jedoch einzusehen sein, dass die Hohlelemente 12 und 112 alternativ
z. B. mit einem eiförmigen
oder allgemein rechteckigen Querschnitt mit einem oder einer beliebigen Anzahl
von aktiven Abschnitten ausgebildet sein können.
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In
den gezeigten Ausführungsformen
kann das erste Ende 14 flach gepresst sein und sich auf eine
allgemein parallele Weise relativ zu den Hohlelementen 12 erstrecken.
Es sollte jedoch einzusehen sein, dass das erste Ende 14 alternativ
z. B. flach gepresst und dann gefaltet und in einer Richtung zu
einer der Flächen 12a, 12b zurück gefaltet
oder einfach fluiddicht verschlossen (nicht gezeigt) ausgebildet sein
kann.
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In
den gezeigten Ausführungsformen
sind die Enden 17 und 117 als unverschlossen nach
dem Einbau in die Kraftstoff-Verteilerleitung gezeigt. Es sollte
einzusehen sein, dass die Enden unverschlossen bleiben können oder
nach dem Zusammenbau unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von
Verfahren einschließlich
einem Verschließen
mit einer Kappe oder Zuschweißen
der verschlossenen Enden verschlossen werden können.
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In
den gezeigten Ausführungsformen
(5 und 10) sind die Dämpferhalterungen 38a, 38b, 138a und 138b als
getrennt von den Kraftstoff-Verteilerleitungsenden 18, 118 offen
gelegt. Es sollte jedoch einzusehen sein, dass die Halterungen und
Enden zu einem Element kombiniert sein können, was zulässt, dass
das eine Element sowohl den Dämpfer zentral
ausrichtet als auch das Ende der Kraftstoff-Verteilerleitung abdichtet.