EP0545954A1 - Gasbeheizter wassererhitzer. - Google Patents

Gasbeheizter wassererhitzer.

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EP0545954A1
EP0545954A1 EP91914090A EP91914090A EP0545954A1 EP 0545954 A1 EP0545954 A1 EP 0545954A1 EP 91914090 A EP91914090 A EP 91914090A EP 91914090 A EP91914090 A EP 91914090A EP 0545954 A1 EP0545954 A1 EP 0545954A1
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EP
European Patent Office
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lamella
water
end lamella
water pipes
tabs
Prior art date
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EP91914090A
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Walter Kohl
Peter Reicherter
Ernst Schmidt
Manfred Seebauer
Guenter Weber
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/0005—Details for water heaters
    • F24H9/001—Guiding means
    • F24H9/0026—Guiding means in combustion gas channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/30—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means being attachable to the element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements

Definitions

  • the invention is based on a gas-heated water heater according to the preamble of the main claim.
  • a known water heater of this type both end lamella parts of an end lamella are provided on the upstream side with an angled edge strip and are firmly connected to one another by welding.
  • a sufficiently dimensioned space must be provided between the end fins and the adjacent water chambers so that the edges of the base parts and cover parts of the water chambers to be soldered or welded remain easily accessible by the soldering or welding device and by the angled edge strips of the end fins not be covered. This increased space requires a broadening of the heat exchanger, which affects the
  • the arrangement according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the two Parts of a water chamber, connection and deflection chamber can be connected to each other without hindrance by the angled edge strips of the end lamellae, so that the water chambers move closer to the end lamellae and as a result the heat exchanger can be made shorter overall with the same output than in the known devices of the generic type.
  • the second end lamella part is simply pushed onto the first end lamella part from below until the latching means engage and connect the two end lamella parts with the necessary strength.
  • the end plates according to the invention are also more elastic due to the locking connection of their two parts than the known end plates with welded plate parts, so that the forces exerted by the end plates designed according to the invention on the water chambers due to different thermal expansions are lower than the forces exerted by the end plates of the known type.
  • the latching means for connecting the first and second endiamella part between the passages or recesses for the water pipes are provided on the two end lamella parts, the latching means can be dimensioned sufficiently large without additional space requirement for proper functioning.
  • the second end lamella part is provided with tabs which reach between the water pipes and cover the slots on the first end lamella part, from which locking tabs are brought out, which are located behind locking shoulders on the first end lamella part grip, which are formed on the edge edges of the tabs of the first end lamella part leading without play.
  • the end lamellae of which are provided on the outflow side with an edge leg emerging from the lamella plane, which serves as a support or guide for flow protection or the like, it is proposed that the upper edge leg be formed on a third end lamella part, which is also only formed by Locking means is connected to the first end plate part.
  • edge leg of an end lamella provided on the outflow side does not hinder the production of the adjacent water chamber and, moreover, does not adversely affect the thermal expansion capacity or the "softness" of the end lamella.
  • FIG. 1 shows a partial area of a heat exchanger and a connecting shaft of a gas-heated water heater, partly in side view and partly in section
  • FIG. 2 shows a section of a first end lamella part of the heat exchanger according to FIG. 1 in side view
  • FIGS. 3 and 4 show sections along lines III-III and IV-IV in Figure 2
  • Figures 5 and 6 sections of a second and a third end lamella part in side view
  • a water heater has a combustion shaft 10, on which a heat exchanger, designated as a whole with reference number 12, is placed and held in place by means not visible in the drawing.
  • the heat exchanger 12 has a lamella block consisting of individual fins 14, through which a plurality of water tubes 16 arranged parallel to one another are passed.
  • the individual fins 14 can consist of copper or stainless steel and are between the through Were provided for the water pipes 16 with pleats to increase the thermal expansion or "softness".
  • the water pipes 16 open out on both sides in water chambers 18, which are each formed from a base part 20 and a cover part 22.
  • the two parts 20, 22 are connected to one another at their flat edges 20a, 22a by soldering or welding.
  • the heat exchanger 12 is provided with end fins 24 which are made of stainless steel and are composed of three individual parts as described in more detail below, which are provided at the bottom with an edge strip 26 angled from the lamella plane and at the top with an obliquely angled edge leg 28. With the edge strip 26, the heat exchanger 12 is centered on the combustion shaft 10.
  • the edge leg 28 forms a guide and a support for a flow safety device, which can be pushed onto the heat exchanger 12 from the front.
  • the end fins 24 have in addition to these load-bearing and centering functions to seal the path of the combustion gases to the sides and must also be designed so that they do not exert unacceptably high thermal expansion forces on the adjacent water chambers 18 despite the required mechanical strength.
  • Each end lamella 24 consists of a first end lamella part 30 (FIG. 2) which is provided with openings 34 for the water pipes 16 which are surrounded by collars 32 and is welded to them.
  • the end lamella part 30 is also between the openings 34 Provided from the lower edge 36 slots 38, which result in the required "softness" of the end lamella 24.
  • two tabs 40 are protruded from the end lamella part 30, which lie opposite one another in pairs and form an insertion channel 42 between them and the adjacent, undeformed lamella areas.
  • further insertion channels 44 are provided in the upper region of the end lamella part 30, which are formed by webs 46 made out of the flat lamella material.
  • the first end lamella part 30 is completely flat, so that after completion of the entire end lamella parts 30 with extensive lamella blocks, the parts 20, 22 forming the water chambers 16 can be soldered or welded to one another without hindrance.
  • the lower edge strip 26 of an end lamella 24 is formed on a second end lamella part 50 (FIG. 5) which is provided with cutouts 52 open at the top for the water pipes 16. Between the cutouts 52, alternately and at the same pitch as the slots 38 on the first end lamella part 30, narrower tabs 54 and wider tabs 56 are formed. From the narrower tabs 54 downward facing latching tongues 58 are highlighted. The tabs 54 are dimensioned such that they can be inserted in a suitable manner into the insertion channels 42 of the first end lamella part 30.
  • the second end lamella parts 50 are simply pushed onto the first end lamella parts 30 from below in such a way that the tabs 54 enter the insertion channels 42 and the tabs 58 finally engage behind the upper edge edges 59 of the tabs 40. Then the second lamella parts 50 are firmly attached to the first end lamella parts 30, the tabs 54 and 56 covering their slots 38 from the inside except for a short upper area in the manner of a labyrinth seal.
  • the upper edge leg 28 of an end plate 24 is formed on a third end plate part 60 (FIG. 6).
  • this is provided with recesses 62 which are open at the bottom for the water pipe 16 and with tabs 64, 66.
  • the narrower tabs 64 have tongues 68 pointing upward and are dimensioned such that they can be inserted in a suitable manner into the insertion channels 44 of the first lamella part 30.
  • the third end lamella parts 60 are simply pushed onto the first end lamella parts 30 from above such that the tabs 64 enter the insertion channels 44 and the tongues 68 finally engage behind the lower edge edges 69 of the webs 46. Thereafter, the third end lamella parts 60 are also firmly attached to the first end lamella parts 30, the tabs 64, 66 covering the upper regions of the slots 38 from the outside in the manner of a labyrinth seal.

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Description

Gasbeheizter Wassererhitzer
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem gasbeheizten Wassererhitzer nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem bekannten Wassererhitzer dieser Gattung sind beide Endlamellenteile einer Endlamelle an der Anströmseite mit einem abgewinkelten Randstreifen versehen und durch Schweißen fest miteinander verbunden. Bei dieser Ausführung muß zwischen den Endlamellen und den benachbarten Wasserkammern ein ausreichend bemessener Platz vorgesehen sein, damit die zu verlötenden bzw. zu verschweißenden Ränder der Grundteile und Deckelteile der Wasserkammern durch das Lot- bzw. Schweißgerät gut zugänglich bleiben und durch die abgewinkelten Randstreifen der Endlamellen nicht abgedeckt werden. Dieser erhöhte Platzbedarf bedingt eine Verbreiterung des Wärmeübertragers, welche sich auf die
Leistung des Gerätes nicht auswirkt und nur dessen Herstellungskosten erhöht.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß jeweils die beiden Teile einer Wasserkammer, Anschluß- und Umlenkkammer ohne Behinderung durch die abgewinkelten Randstreifen der Endlamellen miteinander verbindbar sind, so daß die Wasserkammern näher an die Endlamellen heranrücken und dadurch der Wärmeübertrager bei gleicher Leistung insgesamt kürzer ausgeführt werden kann als bei den bekannten Geräten der gattungsmäßigen Art. Das zweite Endlamellenteil wird nach dem Löten bzw. Schweißen der benachbarten Wasserkammer einfach von unten her auf das erste Endlamellenteil aufgeschoben, bis die Rastmittel ineinandergreifen und beide Endlamellenteile mit der nötigen Festigkeit miteinander verbinden. Die erfindungsgemäßen Endlamellen sind ferner infolge der Rastverbindung ihrer beiden Teile elastischer als die bekannten Endlamellen mit verschweißten Lamellenteilen, so daß auch die von den erfindungsgemäß ausgebildeten Endlamellen auf die Wasserkammern infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen ausgeübten Kräfte geringer sind als die von den Endlamellen der bekannten Art ausgeübten Kräfte.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Hauptanspruch möglich.
Wenn die Rastmittel zum Verbinden des ersten und zweiten Endiamellenteils zwischen den Durchgängen bzw. Aussparungen für die Wasserrohre an den beiden Endlamellenteilen vorgesehen sind, können die Rastmittel ohne zusätzlichen Platzbedarf für eine einwandfreie Funktion ausreichend groß bemessen werden.
Darüber hinaus ergibt sich eine gute Abdichtung von die Elastizität erhöhenden Schlitzen im ersten Endlamellenteil gegen Abgasaustritt, wenn das zweite Endlamellenteil mit zwischen die Wasserrohre greifenden und die Schlitze am ersten Endiamellenteil abdeckenden Laschen versehen ist, aus denen Rastzungen herausgestellt sind, die hinter Rastschultern am ersten Endiamellenteii greifen, welche an den Randkanten von die Laschen spiellos führenden Lappen des ersten Endlamellenteils gebildet sind. Bei Wassererhitzern, dessen Endlamellen an der Abströmseite je mit einem aus der Lamellenebene heraustretenden Randschenkel versehen sind, der als Auflage bzw. Führung für eine Strömungssicherung oder dergleichen dient, wird vorgeschlagen, daß der obere Randschenkel an einem dritten Endlamellenteil gebildet ist, der ebenfalls lediglich durch Rastmittel mit dem ersten Endlamellenteil verbunden ist.
Dadurch ist erreicht, daß auch der an der Abströmseite vorgesehene Randschenkel einer Endlamelle die Herstellung der benachbarten Wasserkammer nicht behindert und außerdem die Wärmedehnfähigkeit bzw. die "Weichheit" der Endlamelle nicht nachteilig beeinflußt.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Teilbereich eines Wärmeübertragers und eines Verbennungsschachtes eines gasbeheizten Wasserhitzers, teilweise in Seitenansicht und teilweise im Schnitt, Figur 2 einen Abschnitt eines ersten Endlamellenteils des Wärmeübertragers nach Figur 1 in Seitenansicht, die Figuren 3 und 4 Schnitte nach den Linien III-III und IV-IV in Figur 2, die Figuren 5 und 6 Abschnitte eines zweiter, und eines dritten Endlamellenteils in Seitenansicht und die Figuren 7 und 8 Schnitte nach den Linien VII-VII und VIII-VIII in den
Figuren 5 und 6.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Ein Wassererhitzer hat einen Verbrennungsschacht 10, auf dem ein als Ganzes mit der Bezugszahl 12 versehener Wärmeübertrager aufgesetzt und durch in der Zeichnung nicht sichtbare Mittel festgehalten ist. Der Wärmeübertrager 12 hat einen aus Einzellamellen 14 bestehenden Lamellenblock , durch den mehrere paral lel nebeneinande r angeordnete Wasserrohre 16 hindurchgeführt sind. Die Einzellamellen 14 können aus Kupfer oder aus Edelstahl bestehen und sind zwischen den Durch gangen für die Wasserrohre 16 mit Dehnfalten zur Erhöhung der Wärmedehnfähigkeit bzw. "Weichheit" versehen. Die Wasserrohre 16 münden beidseitig in Wasserkammern 18 ein, die je aus einem Grundteil 20 und einem Deckelteil 22 gebildet sind. Die beiden Teile 20, 22 sind an ihren ebenen Rändern 20a, 22a durch Löten bzw. Schweißen miteinander verbunden.
Der Wärmeübertrager 12 ist mit aus Edelstahl bestehenden, wie nachstehend noch näher beschrieben aus drei Einzelteilen zusammengesetzten Endlamellen 24 versehen, die unten mit einem aus der Lamellenebene abgewinkelten Randstreifen 26 und oben mit einem schräg abgewinkelten Randschenkel 28 versehen sind. Mit dem Randstreifen 26 sitzt der Wärmeübertrager 12 zentriert auf dem Verbrennungsschacht 10 auf. Der Randschenkel 28 bildet eine Führung und eine Auflage für eine Strömungssicherung, die von vorn auf den Wärmeübertrager 12 aufschiebbar ist. Die Endlamellen 24 haben neben diesen tragenden und zentrierenden Funktionen die Aufgabe, den Weg der Verbrennungsgase nach den Seiten hin abzudichten und müssen außerdem so gestaltet sein, daß sie trotz der erforderlichen mechanischen Festigkeit keine unzulässig hohen Wärmedehnkräfte auf die benachbarten Wasserkammern 18 ausüben.
Diese Forderungen und die der erfindungsgemäßen Aufgabe zugrundeliegende weitere Forderung, daß die Endlamellen das Löten bzw.
Schweißen der die Wasserkammern 18 umschließenden Teile 20, 22 nicht behindern und ein möglichst nahes Heranrücken der Wasserkammern 18 an den Lamellenblock ermöglichen, sind durch die nachstehend beschriebene, in den Figuren 2 bis 8 dargestellte Ausführung der Endlamellen erfüllt.
Jede Endlamelle 24 besteht aus einem ersten Endlamellenteil 30 (Figur 2), der mit von Kragen 32 umgebenden Durchbrüchen 34 für die Wasserrohre 16 versehen und mit diesen fest verschweißt ist.
Zwischen den Durchbrüchen 34 ist das Endlamellenteil 30 mit vom unteren Rand 36 ausgehenden Schlitzen 38 versehen, welche die geforderte "Weichheit" der Endlamelle 24 ergeben. Im Bereich eines jeden zweiten Schlitzes 38 sind aus dem Endlamellenteil 30 zwei Lappen 40 herausgestellt, die sich paarweise gegenüberliegen und zwischen sich und den benachbarten, unverformten Lamellenbereichen einen Einschubkanal 42 bilden. Gleichachsig zu diesem sind im oberen Bereich des Endlamellenteils 30 weitere Einschubkanäle 44 vorgesehen, die durch aus dem ebenen Lamellenmaterial herausgestellte Stege 46 gebildet sind. Außer den Stegen 46 und den Lappen 40 ist das erste Endlamellenteil 30 völlig eben, so daß nach Fertigstellung des gesamten, die Endlamellenteile 30 mit umfassenden Lamellenblocks die die Wasserkammern 16 bildenden Teile 20, 22 unbehindert miteinander verlötet bzw. verschweißt werden können.
Der untere Randstreifen 26 einer Endlamelle 24 ist an einem zweiten Endlamellenteil 50 (Figur 5) gebildet, das mit oben offenen Aussparungen 52 für die Wasserrohre 16 versehen ist. Zwischen den Aussparungen 52 sind im Wechsel und im gleichen Teilungsabstand wie die Schlitze 38 am ersten Endlamellenteil 30 schmälere Laschen 54 und breitere Laschen 56 gebildet. Aus den schmäleren Laschen 54 sind nach unten weisende Rastzungen 58 herausgestellt. Die Laschen 54 sind so bemessen, daß sie passend in die Einschubkanäle 42 des ersten Endlamellenteils 30 einführbar sind.
Die zweiten Endlamellenteile 50 werden nach dem Herstellen der Wasserkammern 18 einfach von unten her so auf die ersten Endlamellenteile 30 aufgeschoben, daß die Lappen 54 in die Einschubkanäle 42 gelangen und die Zungen 58 schließlich rastend hinter die oberen Randkanten 59 der Lappen 40 greifen. Danach sitzen die zweiten Lamellenteile 50 an den ersten Endlamellenteilen 30 fest, wobei die Laschen 54 und 56 deren Schlitze 38 von innen her bis auf einen kurzen oberen Bereich nach Art einer Labyrinthdichtung abdecken. Der obere Randschenkel 28 einer Endlamelle 24 ist an einem dritten Endlamellenteil 60 (Figur 6) gebildet. Dieses ist analog zum zweiten Endlamellenteil 50 mit nach unten offenen Aussparungen 62 für die Wasserrohr 16 und mit Laschen 64, 66 versehen. Die schmäleren Laschen 64 haben nach oben weisende Zungen 68 und sind so bemessen, daß sie passend in die Einschubkanäle 44 des ersten Lamellenteiles 30 einführbar sind.
Die dritten Endlamellenteile 60 werden nach dem Herstellen der Wasserkammern 18 einfach von oben her so auf die ersten Endlamellenteile 30 aufgesteckt, daß die Lappen 64 in die Einschubkanäle 44 gelangen und die Zungen 68 schließlich rastend hinter die unteren Randkanten 69 der Stege 46 greifen. Danach sitzen auch die dritten Endlamellenteile 60 an den ersten Endlamellenteilen 30 fest, wobei die Laschen 64, 66 die oberen Bereiche der Schlitze 38 von außen her nach Art einer Labyrinthdichtung abdecken.

Claims

Ansprüche
1. Gasbeheizter Wassererhitzer, mit einem Wärmeübertrager, der als Lamellenblock mit hindurchgeführten Wasserrohren ausgebildet ist, die in Wasserkammern einmünden, welche je zwischen einem, an den Wasserrohren befestigten Grundteil und einem Deckelteil gebildet sind, das am Umfangsrand durch Löten oder Schweißen mit dem Grundteil verbunden ist, und welcher Wärmeübertrager neben den Wasserkammern mit je einer vorzugsweise aus Edelstahl bestehenden Endlamelle versehen ist, die einen aus der Lamellenebene abstehenden Randstreifen hat und aus einem mit den Wasserrohren fest und dicht verbundenen ersten Endlamellenteil und einem mit diesem verbundenen zweiten Endlamellenteil besteht, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) das zweite Endlamellenteil (50, Figur 5) ist lediglich durch
Rastmittel (53, 59) mit der ersten Endlamellenteil (30, Figur 2) verbunden;
b) nur das zweite Endlamellenteil (50) ist mit einem aus der
Lamellenebene abstehenden Randstreifen (26) versehen;
c) das zweite Endlamellenteil (50) ist mit oben offenen Aussparungen (52) für die Wasserrohre (16) versehen und nach dem Herstellen der Wasserkammern (18) von unten her auf das erste Endlamellenteil (30) aufgeschoben.
2. Wassererhitzer nach Anspruch 1, mit die Elastizität erhöhenden Schlitzen zwischen den Durchgängen für die Wasserrohre im ersten Endlamellenteil, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastmittel (58, 59) zum Verbinden des ersten und zweiten Endlamellenteils (30, 50) zwischen den Durchgängen (34) bzw. Aussparungen (52) für die Wasserrohre (16) an den beiden Endlamellenteilen (30, 50) vorgesehen sind.
3. Wassererhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Endlamellenteil (50) mit zwischen die Wasserrohre (16) greifenden und die Schlitze (38) am ersten Endlamellenteil (30) mindestens teilweise abdeckenden Laschen (54) versehen ist, aus denen Rastzungen (58) herausgestellt sind, die hinter Rastschultern (59) am ersten Endlamellenteil (30) greifen, welche an den Randkanten von die Laschen (54) spiellos führenden Lappen (40) des ersten Endlamellenteils (30) gebildet sind.
4. Wassererhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Endlamellen an der Abströmseite je mit einem aus der Lamellenebene heraustretenden Randschenkel versehen sind, der als Auflage bzw. Führung für eine Strömungssicherung oder dergleichen dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Randschenkel (28) an einem dritten Endlamellenteil (60, Figur 6) gebildet ist, das ebenfalls lediglich durch Rastmittel (68, 69) mit dem ersten Endlamellenteil (30) verbunden ist.
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DE4028081A DE4028081A1 (de) 1990-09-05 1990-09-05 Gasbeheizter wassererhitzer
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PT98852A (pt) 1993-11-30
WO1992004583A1 (de) 1992-03-19
DE59105537D1 (de) 1995-06-22
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