EP0818663B1 - Wärmetauscher, insbesondere Wasserkühler - Google Patents

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EP0818663B1
EP0818663B1 EP97110685A EP97110685A EP0818663B1 EP 0818663 B1 EP0818663 B1 EP 0818663B1 EP 97110685 A EP97110685 A EP 97110685A EP 97110685 A EP97110685 A EP 97110685A EP 0818663 B1 EP0818663 B1 EP 0818663B1
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exchanger according
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Bayerische Motoren Werke AG
Modine Manufacturing Co
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Bayerische Motoren Werke AG
Modine Manufacturing Co
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    • F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F9/0212—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions having only transversal partitions the partitions being separate elements attached to header boxes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
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    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/092—Heat exchange with valve or movable deflector for heat exchange fluid flow
    • Y10S165/123—Heat exchange flow path through heat exchanger altered, e.g. crossed

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular water cooler for a motor vehicle, with two arranged on opposite sides, preferably made of plastic existing collection boxes with longitudinal and end walls or with only one collection box as well with tube sheets, the multiplicity of openings of which each hold a tube which flows a medium, with an entry and an exit and with at least one Partition in a collection box, which contains part of the medium for repeated flow forces to cool the same further.
  • Coolers are known by the arrangement of a partition in a collecting box form a low temperature area within the cooler. Because part of the medium being forced to take a further route through the cooler can improve cooling be achieved.
  • Water coolers are the central element within a cooling module for motor vehicles that not only implement cooling water cooling, but at the same time for cooling or preheating other operating materials, mainly gear oil, hydraulic oil etc. are used.
  • gear oil cooling is only included in automobiles Automatic gearbox necessary, while gearbox oil cooling is used in manual gearboxes Cooling water did not occur.
  • the object of the invention is to provide a heat exchanger, in particular one Water cooler for a motor vehicle, so that the water cooler with and can consist of essentially the same individual parts without a low temperature range. According to the invention, this object is achieved by those specified in the patent claims Features resolved.
  • the partition arranged in the collecting box has at least one inflow opening which is followed by a line running through part of the collecting tank.
  • This line leads to a drain opening, preferably in the end wall of the Collecting box and to an outflow opening, preferably in a longitudinal wall of the collecting box, which leads to a heat exchanger, for example transmission oil cooler, whereupon is not to be discussed in more detail here.
  • a heat exchanger for example transmission oil cooler
  • the plug is configured so that the drain opening and the inflow opening is lockable.
  • This training is provided in the event that the never low temperature range of the water cooler is required because, for example, a water-cooled one Transmission oil cooler is present, the cooling water passing through the outflow opening receives. Since the sealing plug placed in the line closes the inflow opening. the medium is caused to flow through the heat exchanger again, occurs through the jacket-side opening into the line and leaves the heat exchanger the outflow opening.
  • the plug can be screwed into the drain opening, for example, it can but also be designed such that it can be locked.
  • a preferred embodiment has lugs arranged on the circumference of the sealing plug, which in the region of the drain opening engage the provided slots and turn the plug around the Bring the lock along the longitudinal axis.
  • the water cooler 1 has a cooling network 15 which consists of a Bundle of flat tubes 16 and fins 17 arranged between the flat tubes 16 consists. It is immaterial whether this cooling network 15 or the entire water cooler 1 in soldered Execution or as a mechanically joined water cooler 1. Preferred way however, the cooling network 15 is soldered and the header box (s) 14 are made of plastic.
  • the water cooler according to FIGS. 1 and 2 also has a collecting box 14 a cooling water inlet 18 and at the opposite header 14 a cooling water outlet 19. The connection of the flat tubes 16 in the tube sheets 20 does not have to be here To be received. In the left header box 14 of Fig.
  • the internals consist of the partition 3, the has an inflow opening 2 and an adjoining line 4.
  • the line 4 leads to a drain opening 5 arranged in the end wall 21 of the collecting tank 14, which is also useful for completely normal draining of the cooling system.
  • the line is also there 4 with an outflow opening provided in a side wall 22 of the collecting tank 14 6 in connection.
  • the jacket-side provided in line 4 can also be seen Opening 7 leading to the tube sheet 20 and the ends of the flat tubes 16 arranged therein points.
  • an inserted plug 8 is also shown, the details of which are explained below. From Fig. 2 it already appears that the lockable Attachment of the plug 8 in the drain opening 5 was selected.
  • To the plug 8 has two lugs 23 on the circumference, which by rotating the Sealing plug 8 are inserted into circumferential slots 24 of the drain opening 5.
  • Fig. 3 shows the plug 8/1, which is for use with a low temperature range is provided and Fig. 4 that 8/2, for use without a low temperature range is thought.
  • the shorter plug 8/2 is the one whose head diameter is larger. This measure bears help to prevent mistakes in the manufacturing process by using the wrong one Sealing plug 8 can arise.
  • the head 25 of the shorter plug 8/2 a protrusion 26 over the inner edge 27 of the drain opening 5.
  • the plug 8/1 is not such a protrusion 26 available. It is now easy to see that, for example, in the variant 6 provides or assembles another component belonging to this variant, the Part 28 protrudes exactly into the area of the above projection 26. Then that's up easily excluded that the plug 8/2 accidentally inserted becomes.
  • FIGS. 3 and 4 or 6 and 7 show that the plug 8/1 from FIGS. 3 and 6 has a peripheral Sealing groove 29 with an O-ring 30 close to its head 25 or near the drain opening 5 to prevent coolant from escaping through the drain opening 5 can.
  • an absolute tightness is not required or the necessary tightness can be achieved only by the plug 31 in the line 4.
  • FIGS. 4 and 7 show that the plug 8/2 has a sealing groove 29 with an O-ring 30 in the area of its stopper 31, further away from the head 25 of the sealing plug 8/2.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere Wasserkühler für ein Kraftfahrzeug, mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Sammelkästen mit Längs-und Stirnwänden oder mit nur einem Sammelkastensowie mit Rohrböden, deren Vielzahl von Öffnungen jeweils ein Rohr aufnehmen, durch die ein Medium strömt, mit einem Eintritt und einem Austritt sowie mit mindestens einer Trennwand in einem Sammelkasten, die einen Teil des Mediums zur nochmaligen Durchströmung zwingt, um dasselbe weiter abzukühlen.
Bekannt sind Kühler die durch die Anordnung einer Trennwand in einem Sammelkasten einen Niedertemperaturbereich innerhalb des Kühlers bilden. Da ein Teil des Mediums gezwungen wird, einen weiteren Weg durch den Kühler zu nehmen, kann eine bessere Abkühlung erzielt werden.
Ein solcher Niedertemperaturbereich ist jedoch nicht für sämtliche Anwendungsfälle sinnvoll und erwünscht. Wasserkühler sind das zentrale Element innerhalb eines Kühlmoduls für Kraftfahrzeuge, die nicht nur die Kühlwasserkühlung realisieren sondern gleichzeitig zur Kühlung oder Vorwärmung anderer Betriebsstoffe, hauptsächlich Getriebeöl, Hydrauliköl usw. herangezogen werden. Die Getriebeölkühlung ist jedoch nur bei Automobilen mit Automatikgetriebe notwendig, während bei Schaltgetrieben eine Getriebeölkühlung mittels Kühlwasser nicht erfolgt.
Im Kühlerbau sind die Kosten für Werkzeuge, beispielsweise für die oft aus Kunststoff hergestellten Sammelkästen, ein nicht unwesentlicher Faktor, so daß man ständig bestrebt ist, gerade auf diesem Gebiet Einsparungen zu erzielen.
Deshalb besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Wärmetauscher, insbesondere einen Wasserkühler für ein Kraftfahrzeug, so auszubilden, daß der Wasserkühler mit und ohne Niedertemperaturbereich aus im wesentlichen gleichen Einzelteilen bestehen kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale gelöst.
Danach weist die im Sammelkasten angeordnete Trennwand mindestens eine Einströmöffnung auf, an die sich eine durch einen Teil des Sammelkastens verlaufende Leitung anschließt. Diese Leitung führt zu einer Ablaßöffnung, vorzugsweise in der Stirnwand des Sammelkastens und zu einer Abströmöffnung, vorzugsweise in einer Längswand des Sammelkastens, die zu einem Wärmetauscher, beispielsweise Getriebeölkühler, führt, worauf vorliegend nicht näher einzugehen ist. In dem Mantel der genannten Leitung ist ferner eine weitere Öffnung angeordnet, die das Einströmen des Mediums in die Rohre innerhalb des Niedertemperaturbereiches zuläßt. Die Ablaßöffnung dient dem Ablassen des Kühlwassers aus dem Kreislauf und ist mittels Verschlußstopfen absperrbar. Diese Ausbildung des Wärmetauschers beziehungsweise des Sammelkastens ist gleich sowohl für den Einsatz mit Niedertemperaturbereich als auch ohne denselben. Das führt dazu, daß diese Sammelkästen mit dem gleichen Spritzguß-Werkzeug hergestellt werden können.
Der wesentliche Unterschied besteht in der Ausbildung des Verschlußstopfens. Gemäß dem Anspruch 4 ist der Verschlußstopfen so konfiguriert, daß die Ablaßöffnung und die Einströmöffnung verschließbar ist. Diese Ausbildung ist für den Fall vorgesehen, daß der NieNiedertemperaturbereich des Wasserkühlers benötigt wird, weil beispielsweise ein wassergekühlter Getriebeölkühler vorhanden ist, der das die Abströmöffnung passierende Kühlwasser erhält. Da der in der Leitung placierte Verschlußstopfen die Einströmöffnung sperrt. wird das Medium zur nochmaligen Durchströmung des Wärmetauschers veranlaßt,tritt durch die mantelseitige Öffnung in die Leitung ein und verläßt den Wärmetauscher durch die Abströmöffnung.
Im zweiten Fall-ohne Niedertemperaturbereich-wird ein anderer Verschlußstopfen eingesetzt, der im Anspruch 5 angegeben wurde. Danach wird ein Verschlußstopfen in die Leitung eingesetzt, der neben der Ablaßöffnung auch die Abströmöffnung verschließt. Da die Eintrittsöffnung in der Trennwand und die mantelseitige Öffnung in der Leitung offen bleiben und die Abströmöffnung verschlossen ist, kann der Wärmetauscher einheitlich ohne Niedertemperaturbereich wirksam werden. Das Wasser tritt durch die Eintrittsöffnung in der Trennwand auch in den abgetrennten Teil des Sammelkastens ein und durchströmt somit den gesamten Wasserkühler auf einem Weg vom Eintritt zum Austritt.
Der Verschlußstopfen kann beispielsweise in die Ablaßöffnung einschraubbar sein, er kann aber auch derart ausgebildet sein, daß er verriegelbar ist. Eine bevorzugte Ausführungsform besitzt am Umfang des Verschlußstopfens angeordnete Nasen, die im Bereich der Ablaßöffnung vorgesehene Schlitze eingreifen und durch Drehung des Verschlußstopfens um die Längsachse die Verriegelung herbeiführen.
Ferner ist es möglich Maßnahmen vorzusehen, daß nicht der falsche Verschlußstopfen während des Fertigungsprozesses eingesetzt wird. Beispielsweise kann der nicht in die Ablaßöffnung eingesetzte Teil des Kopfes bzw. der überstehende Teil einer Art des Verschlußstopfens einen von der anderen Art unterschiedlichen Durchmesser aufweisen und ein zu der Art mit dem kleineren Durchmesser gehörendes Element kann dicht an der Ablaßöffnung positioniert sein, so daß der Verschlußstopfen mit dem größeren Durchmesser des überstehenden Teiles nicht einsetzbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen erläutert, wozu auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird.
Es zeigen:
Fig. 1 :
Frontansicht eines Kühlmittel-Kühlers mit Niedertemperaturbereich
Fig. 2 :
Draufsicht von Fig. 1 mit Verschlußstopfen
Fig. 3 :
Verschlußstopfen in zwei Ansichten für Variante mit Niedertemperaturbereich
Fig. 4 :
Verschlußstopfen für Variante ohne Niedertemperaturbereich
Fig. 5 :
Bereich des Sammelkastens mit den Einbauten für Niedertemperaturbereich in zwei Ansichten
Fig. 6 :
: Ähnlich Fig. 5, jedoch mit Verschlußstopfen von Fig. 3
Fig. 7 :
Ähnlich Fig. 5, jedoch mit Verschlußstopfen von Fig. 4
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Wasserkühler 1 für Kraftfahrzeuge mit den typischen Bestandteilen. Gemäß Fig. 1 weist der Wasserkühler 1 ein Kühlnetz 15 auf, das aus einem Bündel von Flachrohren 16 und zwischen den Flachrohren 16 angeordneten Lamellen 17 besteht. Es ist unerheblich, ob dieses Kühlnetz 15 oder der gesamte Wasserkühler 1 in gelöteter Ausführung oder als mechanisch gefügter Wasserkühler 1 vorliegt. Bevorzugter Weise ist jedoch das Kühlnetz 15 gelötet und der oder die Sammelkästen 14 bestehen aus Kunststoff. Der Wasserkühler nach den Fig. 1 und 2 besitzt ferner an einem Sammelkasten 14 einen Kühlwassereintritt 18 und am gegenüberliegenden Sammelkasten 14 einen Kühlwasseraustritt 19. Auf die Verbindung der Flachrohre 16 in den Rohrböden 20 muß hier nicht eingegangen werden. Im linken Sammelkasten 14 von Fig. 1, unten, sind die wichtigen Einbauten eingezeichnet, die im Zusammenwirken mit den entsprechenden Verschlußstopfen 8/1 oder 8/2 dafür sorgen, daß der Wasserkühler 1 entweder mit oder ohne Niedertemperaturbereich betrieben werden kann. Die Einbauten bestehen aus der Trennwand 3, die eine Einströmöffnung 2 aufweist und eine sich daran anschließende Leitung 4. Die Leitung 4 führt zu einer in der Stirnwand 21 des Sammelkastens 14 angeordneten Ablaßöffnung 5, die auch zur ganz normalen Entleerung des Kühlsystems nützlich ist. Ferner steht die Leitung 4 mit einer in einer Seitenwand 22 des Sammelkastens 14 vorgesehenen Abströmöffnung 6 in Verbindung. Zu erkennen ist auch die in der Leitung 4 vorgesehene mantelseitige Öffnung 7, die zum Rohrboden 20 und den darin angeordneten Enden der Flachrohre 16 weist. In den Fig. 1 und 2 ist außerdem ein eingesetzter Verschlußstopfen 8 dargestellt, dessen Einzelheiten weiter unten erläutert sind. Aus Fig. 2 geht bereits hervor, daß die verriegelbare Befestigung des Verschlußstopfens 8 in der Ablaßöffnung 5 gewählt wurde. Dazu besitzt der Verschlußstopfen 8 umfangsseitig zwei Nasen 23, die durch Drehung des Verschlußstopfens 8 in umfangsseitige Schlitze 24 der Ablaßöffnung 5 eingeführt sind.
Die Fig. 3 und 4 zeigen die Nasen 23.
Die Fig. 3 zeigt den Verschlußstopfen 8/1, der für den Einsatz mit Niedertemperaturbereich vorgesehen ist und die Fig. 4 jenen 8/2, der für den Einsatz ohne Niedertemperaturbereich gedacht ist. Bei Vergleich dieser beiden Fig. ist bemerkenswert, daß der kürzere Verschlußstopfen 8/2 derjenige ist, dessen Kopfdurchmesser größer ist. Diese Maßnahme trägt dazu bei, zu verhindern, daß im Fertigungsprozeß Fehler durch den Einsatz des verkehrten Verschlußstopfens 8 entstehen können. Wie auch aus Fig. 7 hervorgeht, hat der Kopf 25 des kürzeren Verschlußstopfens 8/2 einen Überstand 26 über den inneren Rand 27 der Ablaßöffnung 5. In der Fig. 6, mit dem Verschlußstopfen 8/1, ist dagegen kein solcher Überstand 26 vorhanden. Es ist nun leicht einzusehen, daß man beispielsweise in der Variante nach Fig.6 ein anderes zu dieser Variante gehörendes Bauteil vorsieht bzw. montiert, dessen Teil 28 genau bis in den Bereich des erwähnten Überstandes 26 ragt. Damit ist dann auf einfache Weise ausgeschlossen worden, daß der Verschlußstopfen 8/2 aus Versehen eingesetzt wird.
Darüber hinaus werden beim Vergleich der Fig. 3 und 4 bzw. 6 und 7 andere wesentliche Unterschiede deutlich. Der Verschlußstopfen 8/1 aus den Fig. 3 und 6 besitzt eine umfangsseitige Dichtnut 29 mit einem O-Ring 30 nahe an seinem Kopf 25 bzw. nahe der Ablaßöffnung 5, um zu verhindern, daß Kühlflüssigkeit über die Ablaßöffnung 5 entweichen kann. Im Bereich des Stopfens 31, am anderen Ende des Verschlußstopfens 8/1, der in der Nähe der Einströmöffnung 2 placiert ist, ist eine absolute Dichtheit nicht erforderlich bzw. die notwendige Dichtheit kann allein durch den Stopfen 31 in der Leitung 4 erreicht werden. Im Gegensatz dazu zeigen die Fig. 4 und 7, daß der Verschlußstopfen 8/2 eine Dichtnut 29 mit einem O-Ring 30 im Bereich seines Stopfens 31, weiter entfernt vom Kopf 25 des Verschlußstopfens 8/2, aufweist. Dagegen ist am Kopf 25 selbst bzw. in der Ablaßöffnung 5 keine besondere Abdichtung erforderlich. Gleichzeitig ist auch verhindert, daß die Kühlflüssigkeit durch die Abströmöffnung 6 abfließen kann, denn dort ist in diesem Fall - ohne Niedertemperaturbereich - auch kein Getriebeölkühler angeschlossen. Die Wirksamkeit der verschiedenen Verschlußstopfen 8/1 und 8/2 kann am besten durch die in den Fig. 6 und 7 eingezeichneten Strömungspfeile 32 erkannt werden. Es sollte noch erwähnt werden, daß an die Abströmöffnung 6 anzuschließende Wärmetauscher, wie Getriebeölkühler, nicht gezeichnet wurden. In Fig. 1 ist der um diese Öffnung 6 angeordnete Stutzen 33 zu sehen, an den sich beispielsweise aus Kunststoff geformte Kanäle anschließen können, die zu dem besagten Wärmetauscher führen. In einem anderen Fall könnte der Wärmetauscher aber auch direkt auf diesen Stutzen 33 aufgesteckt sein.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
1
Wasserkühler
2
Einströmöffnung
3
Trennwand
4
Leitung
5
Ablaßöffnung
6
Abströmöffnung
7
Öffnung im Mantel der Leitung 4
8
Verschlußstopfen
8/1
Verschlußstopfen mit Niedertemperaturbereich
8/2
Verschlußstopfen ohne Niedertemperaturbereich
9
Leitungsdurchmesser von 4
10
Durchmesser des Stopfenträgers
11
Stopfen
12
Stirnwand des Sammelkastens
13
Längswand des Sammelkastens
14
Sammelkasten
15
Kühlnetz
16
Flachrohre
17
Lamellen
18
Kühlwassereintritt
19
Kühlwasseraustritt
20
Rohrböden
21
Stirnwand des Sammelkastens
22
Längswand des Sammelkastens
23
Nasen am Kopf des Verschlußstopfens
24
Schlitze in Ablaßöffnung
25
Kopf des Verschlußstopfens
26
Überstand
27
Rand der Ablaßöffnung
28
Teil eines Bauteiles
29
Dichtnut
30
O-Ring
31
Stopfen
32
Strömungspfeile
33
Stutzen an Abströmöffnung
34
Stopfenträger

Claims (6)

  1. Wärmetauscher, insbesondere Wasserkühler (1) für ein Kraftfahrzeug, mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten, vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Sammelkästen (14) mit Längs-und Stirnwänden (12, 13) oder mit nur einem Sammelkasten (14) sowie mit Rohrboden (20), dessen Vielzahl von Öffnungen je ein Rohr (16) aufnehmen, durch die ein Medium strömt, mit einem Eintritt (18) und einem Austritt (19), sowie mit mindestens einer Trennwand (3) im Sammelkasten (14), die einen Teil des Mediums zur nochmaligen Durchströmung des Wärmetauschers (1) zwingt, um dasselbe weiter abzukühlen, gekennzeichnet durch mindestens eine Einströmöffnung (2) in der Trennwand (3) und eine an diese anschließende Leitung (4), die zu einer Ablaßöffnung (5) und einer Abströmöffnung (6) führt sowie mindestens eine weitere Öffnung (7) aufweist und durch einen in die Leitung (4) und in die Ablaßöffnung (5) einsetzbaren und die Einströmöffnung (2) oder die Abströmöffnung (6) verschließbaren Verschlußstopfen (8).
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (25) des Verschlußstopfens (8) verriegelbar ist.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (25) des Verschlußstopfens (8) eingeschraubt ist.
  4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußstopfen (8/1) im Bereich der Ablaßöffnung (5) bzw. des Kopfes (25) mittels Dichtnut (29) und O-Ring (30) abdichtet, anschließend durch die Leitung (4) mit einem wesentlich unter dem Leitungsdurchmesser (9) liegenden Durchmesser (10) des Stopfenträgers (34) weitergeführt ist und am Ende einen Stopfen (11) zur Abdichtung der Eintrittsöffnung (2) trägt.
  5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußstopfen (8/2) innerhalb der Leitung (4) mit einem wesentlich unter dem Leitungsdurchmesser (9) liegenden Durchmesser (10) des Stopfenträgers (34) nur bis unterhalb der Öffnung (7) und oberhalb der Abströmöffnung (6) geführt ist und an dieser Stelle einen Stopfen (11) aufweist, der eine Dichtnut (29) mit einem O-Ring (30) zur Abdichtung der Leitung (4) besitzt.
  6. Wärmetauscher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Ablaßöffnung (5) vorzugsweise in einer Stirnwand (12), die Abströmöffnung (6) in einer Längswand (13) des Sammelkastens (14) des Wärmetauschers (1) angeordnet sind und die Öffnung (7) im Mantel der Leitung (4) zu den im Rohrboden (20) befindlichen Enden der Flachrohre (16) weist.
EP97110685A 1996-07-02 1997-07-01 Wärmetauscher, insbesondere Wasserkühler Expired - Lifetime EP0818663B1 (de)

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