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Technisches Gebiet
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Rohr mit einem Endbereich zur Verbindung eines Expansionsventils mit einem Kältemittelkreislauf.
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Stand der Technik
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In einem Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage von Kraftfahrzeugen, wird ein Kältemittel in unterkühlter flüssiger Fase einem Expansionsventil zugeführt. Über das Expansionsventil wird das Kältemittel dosiert an den Verdampfer, entsprechend der aktuellen Anforderungen, welche aus dem Insassenwunsch resultieren weitergegeben und entspannt. Anschließend folgt im Kreislauf ein Verdampfer, der über Verrohrungen an das Expansionsventil angebunden ist. Im Verdampfer wird das Kältemittel verdampft und dabei der den Verdampfer umströmenden Luft Wärme entzogen.
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Die Verbindungen zwischen dem Expansionsventil und den Verrohrungen zum Verdampferblock, müssen aufgrund ihres vorgesehen Zweckes eine hohe Kältemitteldichtigkeit aufweisen und auch unter hohem Druck ein ungewolltes Austreten von Kältemittel verhindern.
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Üblicherweise werden hierzu die Rohre an einem Endbereich durch einen Wulst aufgeweitet und in dafür vorgesehene Bohrungen in das Expansionsventil gesteckt. Die Bohrungen weisen geeignete Elemente, wie etwa Absätze oder umlaufende Vorsprünge auf, auf welchen der aufgeweitete Wulst der Rohre zum Liegen kommt. Zur Abdichtung werden auf den aufgeweiteten Wulst des Rohres in der Regel Dichtungselemente aufgebracht, bevor die Rohre in die Bohrungen eingesteckt werden.
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Die Rohre werden dann mittels Verschraubungen oder anderer Halteelemente am Expansionsventil befestigt, um ein Herausrutschen der Rohre aus den Bohrungen zu verhindern.
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Um eine ausreichende Kältemitteldichtigkeit über die Klemmung herzustellen und auch hohe Innendrücke im Expansionsventil zu erlauben, müssen die Bauteile hinsichtlich ihrer geometrischen Toleranzen hohen Anforderungen genügen.
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Die Abdichtung der Rohre im Expansionsventil erfolgt hierbei zumeist durch eine kombinierte O-Ring-Dichtung, die sowohl in axialer Richtung, als auch radialer Richtung eine Dichtfunktion erfüllt. Das ist nachteilig, da die Dichtwirkung in beide Richtungen mit nur einer Dichtung, nur undefiniert erfolgen kann und Grenzen hinsichtlich des maximal abdichtbaren Drucks gegeben sind.
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Es sind auch Ausführungen bekannt, welche zwei O-Ringe pro Rohr vorsehen, etwa die
DE 10 204 057 408 A1 . Hier wird in eine radial am Endbereich eines Rohres verlaufende Sicke eine erste Dichtung eingesetzt, welche der radialen Abdichtung dient. Auf dem Wulst ist eine zweite Dichtung vorgesehen, welche der axialen Abdichtung dient.
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Nachteilig am Stand der Technik ist insbesondere, dass die Rohre jeweils mechanisch aufgeweitet werden müssen und jeweils ein Wulst erzeugt werden muss. Diese Art der Wulsterzeugung sind natürliche Grenzen gesetzt, welche maßgeblich durch die verwendete Materialstärke und die Umformungseigenschaften des Materials bestimmt sind.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Rohr bereitzustellen, welches eine einfach zu montierende und kostengünstige Verbindung von Rohren und einem Expansionsventil erlaubt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Rohr mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Rohr mit einem Endbereich zur Verbindung eines Expansionsventils mit einem Kältemittelkreislauf, wobei von dem Endbereich des Rohres aus betrachtet folgende Elemente nacheinander angeordnet sind:
- – eine Nut,
- – eine erste zumindest teilweise umlaufende Sicke und
- – eine zweite zumindest teilweise umlaufende Sicke,
wobei ein Scheibenelement vom Endbereich aus über das Rohr geschoben ist und auf der ersten zumindest teilweise umlaufenden Sicke aufliegt.
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Die beiden Sicken sowie die Nut im Rohr sind einfach und kostengünstig bspw. durch Urformen oder Umformen herzustellen. Über ein Scheibenelement, welches von einem Endbereich des Rohres über das Rohr geschoben wird, ist eine Fläche für axiale Abdichtungselemente, beispielsweise in Form eines Flansches, auf einfache Weise darstellbar, die beliebig in der Große angepasst werden kann. Es kann somit auf einfache Weise eine Fläche für axiale Abdichtungselemente erzeugt werden, die größer ist als eine Sicke, welche durch das Stauchen des Rohres erzeugt werden könnte. Abhängig von den Materialeigenschaften des Rohres und der verwendeten Materialstärke sind hier der Sickengröße nämlich Grenzen gesetzt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es außerdem vorgesehen, dass das Scheibenelement an einer axialen Flanke der zumindest teilweise umlaufenden ersten Sicke aufliegt.
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Die Sicke dient somit als Anschlag für das Scheibenelement. Außerdem stützt sich das Scheibenelement im endmontiertem Zustand, also wenn das Rohr in ein Expansionsventil eingesteckt ist und es mittels einer Klemmplatte mit dem Expansionsventil verschraubt ist, an der zumindest teilweise umlaufenden Sicke ab.
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Außerdem ist es zweckmäßig, wenn der Endbereich eine umlaufende Fase aufweist.
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Eine umlaufende Fase am Endbereich des Rohres erleichtert das Einstecken des Rohres in beispielsweise ein Expansionsventil. Zusätzlich hilft die Fase dabei beim Einstecken in eine Öffnung beziehungsweise in eine Bohrung, Dichtungen die schon in die Öffnung eingelegt sind, nicht zu beschädigen.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn das Scheibenelement eine runde Außenkontur aufweist.
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Scheibenelemente mit einer runden Außenkontur sind kostengünstig zu erzeugen, und sind frei auf dem Rohr positionierbar. Es muss vor dem Befestigen des Scheibenelementes keine Ausrichtung des Scheibenelementes in eine vorgegebene Richtung erfolgen.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Scheibenelement mit der ersten zumindest teilweise umlaufenden Sicke verbunden ist.
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Durch die Verbindung des Scheibenelementes mit der ersten Sicke, wird einerseits die Festigkeit erhöht, andererseits aber auch die Montierbarkeit der Rohre am Expansionsventil vereinfacht. Zur Verbindung des Scheibenelementes und der Sicke können Verfahren wie beispielsweise Schweißen, Kleben oder Löten herangezogen werden.
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In einer alternativen Ausführung ist es zu bevorzugen, wenn in die umlaufende Nut eine Dichtung einlegbar ist.
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Eine Dichtung in der umlaufenden Nut, dient als radiales Dichtmittel zwischen einem Rohr und beispielsweise dem Expansionsventil, in welches das Rohr eingesteckt wird. Durch die Platzierung der Dichtung in der Nut, ist eine einfache Montierbarkeit gewährleistet, da die Dichtung in ihrer Position fixiert ist.
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Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn zwischen der ersten Sicke und der zweiten Sicke eine Klemmplatte um das Rohr schiebbar ist, über welche das Rohr an einem Expansionsventil fixierbar ist.
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Mittels der Klemmplatte kann das Rohr besonders einfach an einem Expansionsventil befestigt werden. Die Klemmplatte kann als gesondertes Element einfach produziert werden und in einem Montageschritt auf das Rohr aufgesteckt werden, und anschließend mit dem Expansionsventil verschraubt werden.
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Außerdem ist es zu bevorzugen, wenn die dem Endbereich zugewandte Fläche des Scheibenelementes eine Dichtfläche darstellt, mittels welcher eine in eine Bohrung des Expansionsventils eingelegte Dichtung überdeckbar ist.
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Durch die Ausbildung einer Dichtfläche für eine Dichtung in einer Bohrung eines Expansionsventils, kann über das Scheibenelement eine Dichtwirkung in axialer Richtung erreicht werden. Mittels der Klemmplatte kann der Anpressdruck des Scheibenelementes an das Expansionsventil so eingestellt werden, dass eine optimale Dichtwirkung erreicht wird.
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In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist es zu bevorzugen, wenn in einem Modul mit einem ersten Rohr und einem zweiten Rohr, über das erste Rohr und über das zweite Rohr jeweils ein Scheibenelement geschoben ist, und das erste Rohr und das zweite Rohr jeweils eine Dichtung in der umlaufenden Nut aufweisen und in eine erste Bohrung und eine zweite Bohrung des Expansionsventils, welches in jeder der Bohrungen jeweils eine Dichtung aufweist, einsteckbar ist, wobei mittels den, den Endbereichen zugewandte Flächen der Scheibenelemente jeweils eine Dichtung der Bohrungen abdeckbar ist, und die Rohre mit einer gemeinsamen Klemmplatte, welche jeweils zwischen der ersten Sicke und der zweiten Sicke um die Rohre schiebbar ist, am Expansionsventil fixierbar sind.
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Eine Anordnung von zwei Rohren in einem Modul ist besonders vorteilhaft, da in Kältemittelkreisläufen regelmäßig zwei Rohre in ein Expansionsventil eingesteckt werden, wobei eines der Rohre der Zuleitung des Kältemittels dient und das andere Rohr der Ableitung des Kältemittels. Durch die Ausgestaltung der Rohre ist eine einfache Verbindbarkeit mit einem Expansionsventil gewährleistet, was einen kostengünstigen und einfach strukturierten Montageprozess erlaubt. Über die beiden O-Ring-Dichtungen je Rohr, wird eine vorteilhafte, definierte Dichtwirkung erzielt.
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In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn über ein erstes Rohr und ein zweites Rohr eines Moduls ein gemeinsames Scheibenelement, mit einer ersten Bohrung und einer zweiten Bohrung geschoben ist, wobei mittels des gemeinsamen Scheibenelements die beiden Bohrungen des Expansionsventils überdeckbar sind.
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Die Verwendung eines gemeinsamen Scheibenelementes für beide Rohre in dem Modul erhöht weiter wie Stabilität und reduziert gleichzeitig die Anzahl der benötigten Elemente und ist daher vorteilhaft.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht zweier Erfindungsgemäßer Rohre,
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2 eine weitere Ansicht der Rohre gemäß 1, ergänzt um zwei Scheibenelemente,
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3 im oberen Teil der Figur eine weitere Ansicht der Rohre gemäß 1 und 2, mit auf die Rohre aufgeschobenen Scheibenelementen, und im unteren Teil eine Seitenansicht der Rohre,
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4 eine Ansicht der Rohre gemäß der 1 bis 3, ergänzt um eine seitlich auf die Rohre aufgeschobene Klemmplatte,
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5 eine Ansicht gemäß 4, ergänzt um ein angedeutetes Expansionsventil, sowie O-Ring-Dichtungen,
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6 eine Explosionsdarstellung der Rohre, der Scheibenelemente, der O-Ring-Dichtungen und des Expansionsventils, und
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7 eine Ansicht der Komponenten gemäß 6 in einer Sicht auf die Fläche des Expansionsventils, welche die Bohrungen aufweist, in welche die Rohre einsteckbar sind.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht zweier erfindungsgemäßer Rohre 1. Das obere Rohr 1 entspricht bis auf seinem Durchmesser dem unteren in der 1 gezeigten Rohr 1. Die nachfolgende Figurenbeschreibung bezieht sich jeweils auf das obere der beiden gezeigten Rohre. Obwohl die Figuren jeweils in der Einzahl beschrieben sind, beziehen sich die Beschreibungen in gleicher Weise auch auf das untere Rohr.
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Das Rohr 1 weist eine kreisrunde Außenkontur auf. Von seinem Endbereich 5 aus gesehen, weist das Rohr 1 eine außen umlaufende Nut 4 auf, gefolgt von einer ersten Sicke 3, auf welche eine zweite Sicke 2 folgt. Die erste Sicke 3 sowie die zweite Sicke 2 sind durch das Aufstauchen des Rohrendes gebildet und bilden auf der Außenseite des Rohres 1 eine Erhöhung. Die Nut 4 ist durch ein Umformverfahren in das Rohr 1 eingebracht worden.
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Der Endbereich 5 weist weiterhin eine umlaufende Fase 13 auf. Diese Fase 13 erleichtert das Einstecken des Endbereichs 5 in Öffnungen und weiterhin das Aufschieben von Elementen, wie etwa Dichtungen. Die Fase 13 ist nur im unteren Teil der 3 in den Figuren dargestellt, jedoch bei allen in den 1 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispielen vorhanden.
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Die erste Sicke 3 ist so zur zweiten Sicke 2 beabstandet, dass zwischen den Sicken 3, 2 ein Bereich entsteht, welcher den Außendurchmesser des übrigen Rohres 1 aufweist. Zwischen der ersten Sicke 3 und der umlaufenden Nut 4 weist das Rohr 1 ebenfalls den Außendurchmesser auf, welchen das übrige Rohr 1 aufweist.
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In einer alternativen Ausführungsform ist es ebenso vorsehbar, die erste und zweite Sicke 3, 2 durch das Auflöten eines über das Rohr 1 gestülpten Ringes zu erzeugen. Weiterhin ist ein Rohr mit einem abweichenden Außendurchmesser bzw. einer abweichenden Außenkontur vorsehbar.
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Die 2 zeigt ebenfalls, wie in 1 bereits gezeigt, zwei Rohre 1. Auch hier sowie in den folgenden Figuren beschränkt sich die Beschreibung auf das obere der beiden Rohre 1.
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Zusätzlich zu dem Rohr 1 in seiner Ausgestaltung zeigt die 2 nun ein Scheibenelement 6. Das gezeigte Scheibenelement 6 weist ebenfalls eine kreisrunde Außenkontur auf. Das Scheibenelement 6 weist weiterhin eine Bohrung auf, welche derart dimensioniert ist, dass das Scheibenelement 6 vom Endbereich 5 aus über das Rohr 1 geschoben werden kann.
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In alternativen Ausführungsformen könnte das Scheibenelement 6 auch eine vom Kreisrunden abweichende Außenkontur aufweisen.
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Die 3 zeigt in ihrem oberen Bereich das Rohr 1 aus den 1 und 2 nun mit einem aufgeschobenen Scheibenelement 6. Das Scheibenelement 6 ist hierbei, wie in 2 angedeutet, vom Endbereich 5 aus über das Rohr 1 geschoben worden. Das Scheibenelement 6 kommt auf der ersten Sicke 3 zum Liegen. Die erste Sicke 3 bildet damit den Anschlag für das Scheibenelement 6.
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Im unteren Teil der 3 ist eine Seitenansicht der Rohre 1 dargestellt. In ihr ist gut zu erkennen, dass das Scheibenelement 6, welches vom Endbereich 5 über die Nut 4 auf das Rohr 1 aufgeschoben wurde, an der erste Sicke 3 zum Liegen kommt. Das Scheibenelement 6 kann mit der ersten Sicke 3 durch beispielsweise ein Schweißverfahren verbunden werden. Eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Scheibenelement 6 und der ersten Sicke 3 erhöht die Stabilität des Rohres 1 und führt zu einfacheren Montierbarkeit des Rohres 1.
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In der im unteren Teil der 3 gezeigten Seitenansicht ist der Bereich zwischen der ersten Sicke 3 und der zweiten Sicke 2 zu erkennen, welcher einen zum Rest des Rohres 1 identischen Außendurchmesser aufweist.
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Die Formgebung des Scheibenelementes 6 ist mit einer kreisrunden Außenkontur besonders vorteilhaft. Durch die kreisrunde Außenkontur ist die Positionierung des Scheibenelementes 6 auf dem Rohr 1 freigestellt. Das Scheibenelement 6 muss also nicht nach äußeren Vorgaben ausgerichtet werden. Lediglich der feste Sitz an der ersten Sicke 3 ist für die erfindungsgemäße Gestaltung des Rohres 1 notwendig.
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Die 4 zeigt die Rohre 1 aus den ersten drei Figuren. Zusätzlich zum aufgeschobenen Scheibenelement 6 ist nun über das Rohr 1 eine Klemmplatte 7 geschoben. Die Klemmplatte 7 ist dabei seitlich über den Bereich, welcher zwischen der ersten Sicke 3 und der zweiten Sicke 2 gebildet ist, geschoben. Hierzu weist die Klemmplatte 7 eine w-förmige Form auf mit zwei Aufnahmen für jeweils eines der Rohre 1.
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Die Klemmplatte 7 dient der späteren Verschraubung der Rohre 1 an einem Körper, wie beispielsweise einem Expansionsventil. Die Klemmplatte 7 stützt sich dabei an der ersten Sicke 3 ab, wodurch ein sicherer Sitz der Klemmplatte 7 um die Rohre 1 gewährleistet ist.
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Die 5 zeigt die Rohre 1 gemäß der Anordnung in 4. Zusätzlich weist die umlaufende Nut 4 des Rohres 1 nun eine Dichtung 9 auf, welche in die umlaufende Nut 4 eingelegt wurde. Bei der Dichtung 9 handelt es sich im einfachsten Fall um eine einfache O-Ring-Dichtung 9. Links von dem Rohr 1 ist eine weitere O-Ring-Dichtung 8 angeordnet. Links von dieser Dichtung 8 ist ein Expansionsventil 10 angedeutet.
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Die 6 zeigt eine ähnliche Ansicht, wie sie bereits in 5 gezeigt wurde. Abweichend von der 5 ist in 6 das Scheibenelement 6 noch nicht auf das Rohr 1 aufgeschoben. So zeigt die 6 eine Explosionsdarstellung des Rohres 1 mit bereits aufgeschobener Klemmplatte 7 und dem links vom Rohr 1 angeordneten Scheibenelement 6. Außerdem links vom Scheibenelement 6 die Dichtung 9 und das Expansionsventil 10.
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Die 7 zeigt die Elemente gemäß 6, jedoch jetzt in Blickrichtung auf die Bohrungen 11 des Expansionsventils 10.
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Das Expansionsventil 10 weist zwei Bohrungen 11 auf, in welche die Rohre 1 eingesteckt werden können. Die Ausgestaltung der beiden Bohrungen 11 entspricht einander und weicht, ähnlich wie die beiden Rohre 1 zueinander nur durch den Durchmesser der Bohrungen voneinander ab. Es wird daher nur die obere Bohrung 11 beschrieben.
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Um die Bohrung 11 herum ist in das Expansionsventil 10 eine umlaufende Nut 13 eingebracht, welche als Aufnahmebereich für die bereits beschriebene O-Ring-Dichtung 8 dient. Zur Montage wird die O-Ring-Dichtung 8 um die Bohrung 11 des Expansionsventils 10 gelegt. Anschließend wird das Rohr 1 in die Bohrung 11 eingesteckt. Dabei bildet die Dichtung 9, welche in der umlaufenden Nut 4 des Rohres 1 angeordnet ist, eine radiale Dichtung sowie die O-Ring-Dichtung 8 eine axiale Abdichtung.
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Das Scheibenelement 6 liegt im montierten Zustand so auf dem Expansionsventil 10 auf, dass die Bohrung 11 sowie die umliegende Nut 4 mit der O-Ring-Dichtung 8 vollständig von ihr überdeckt werden. Die Nut 4 ist dabei so dimensioniert, dass durch das Auflegen des Scheibenelements 6 am Expansionsventil 10, und das Fixieren der Rohre 1 mittels der Klemmplatte 7 am Expansionsventil, ein Druck auf die O-Ring-Dichtung 8 entsteht, welcher zur Abdichtwirkung der Verbindung beiträgt.
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Die Klemmplatte 7 wird mit dem Expansionsventil 10 verschraubt um eine feste Verbindung zwischen den Rohren 1 und dem Expansionsventil 10 herstellen zu können. Die hierfür benötigten Verschraubungen sind in den Figuren nicht dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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