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Strömungsmittelmotor
Die Erfindung bezieht sich auf einen Strömungsmittelmotor der Patronengattung, in welchem eine in einem Gehäuse des Motors angebrachte Zylindertrommel eine Mehrzahl von Zylindern und Kolben und eine Vorrichtung zur aufeinanderfolgenden Betätigung der Kolben hat.
In Strömungsmittelmotoren der vorerwähnten Art ist es wichtig, unausgeglichene Druckgradienten in dem Motor während des Betriebes auszuschalten und auch hydraulische Blockierungswirkungen infolge
Reibung u. dgl. beim Betriebsbeginn des Motors zu verhüten.
Die Erfindung hat den Zweck, einen Strömungsmittelmotor zu schaffen, der baulich gedrungen und äusserst leicht zu bedienen ist und der die Neigung der arbeitenden Kolben und des Regelventile, hy- draulisch blockiert zu werden, beseitigt, um dadurch zu gewährleisten, dass der Motor nicht zum Stillstand kommt.
Gemäss der Erfindung ist in einem Strömungsmittelmotor der Patronengattung, der ein Gehäuse und eine Zylindertrommel in dem Gehäuse aufweist, die eine Mehrzahl von Zylindern und Kolben und eine in dem Gehäuse gelagerte drehbare Welle enthält, eine an der Welle angebrachte Taumelscheibe zur aufeinanderfolgenden Betätigung der Kolben vorgesehen, ein Regelventil zur Verteilung des Druckströmungsmittels an die Zylinder, wobei eine Antriebsverbindung mit der Taumelscheibe vorhanden ist.
sowie sich axial erstreckende entfernbare Lagerglieder, die axial verschiebbar die Zylindertrommel in dem Gehäuse in leicht entfernbarer Beziehung damit tragen, um das Vibrieren oder Verschieben der Trommel zu gestatten, damit hydraulische Blockierungswirkungen an den Kolben und dem Regelventil beim Beginn des Motorbetriebes ausgeschaltet werden und um zu der äusserst leichten Instandhaltung des Motors beizutragen.
Nach einem andern Merkmal der Erfindung enthält der Motor ein Joch, das mit der Taumelscheibe in Verbindung steht und seinerseits durch die Kolben angegriffen wird und das einen zentralen Lagerteil aufweist, der ein kugelförmiges Ende des Regelventils aufnimmt, um dadurch für eine selbstfluchtende Verbindung zwischen dem Regelventil und der Taumelscheibe zu sorgen.
Weitere Merkmale der Erfindung betreffen einen neuartigen Zylinder und Kolben, die in dem Gehäuse zum Vibrieren der Zylindertrommel angebracht sind, neuartige Reaktionskolben, deren innere Enden verschiebbar in den Zylindern sind und deren äussere Enden das Gehäuse in freier selbstfluchtender Beziehung mit dem Gehäuse angreifen, sowie eine Anordnung, um einen Kühlmittelstrom in Wärmeaustauschbeziehung mit der Zylindertrommel zu liefern.
Der Strömungsmittelmotor nach der Erfindung enthält ein Gehäuse, das eine Hülle für einen neuartigen Motor der austauschbaren Patronenart bildet, der eine austauschbare und einstückige Verbindung der folgenden Bestandteile enthält.
1. Eine Zylindertrommel, die eine Mehrzahl von axial angeordneten Zylindern für die Kolben bildet, eine einstückige, gegossene, ringförmige Verzweigung zur Speisung und Entleerung der Zylinder und eine Regelventilkammer In der Mitte der Verzweigung.
2. Kolben in den Zylindern mit Endteilen, die sich aus einem Ende der Trommel erstrecken und befestigte Füsse haben, die aus verschleissfestem Harzmaterial gebildet sind.
3. Reaktionskolben in den Zylindern, die sich zwecks Kraftübertragung mit der Gehäuseeinrichtung aus dem andern Ende der Trommel erstrecken. Diese Kolben wirken auch in einzigartiger Weise
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als Dichtungen, um die Verzweigung in Aufnahme, und Entleerungskammern zu unterteilen.
4. Ein Joch, welches über denKolbenfüssen liegt und durch dieselben getragen wird, um die Kolben gegen eine Taumelscheibe zu drängen, sowie eine Ausgangswelle, die in dem Gehäusemantel angebracht. ist.
5. Ein drehbares Regelventil, welches in der Ventilkammer angeordnet ist, und einen aus der Zylindertrommel vorstehenden in Kraftübertragungsbeziehung mit dem Jochglied stehenden Endteil enthält.
Der Endteil des Antriebsventils trägt auch einen Ventilantrieb für den Eingriff mit der Taumelscheibe.
6. Eine Reaktionsplatte, die von den vorstehenden Enden der Reaktionskolben getragen wird, und dieselben verbindet und damit eine abnehmbare Unterbaugruppe bildet, die auch so wirkt, um die Bestandteile der Patrone zusammenzuhalten.
7. Reaktionsstifte, die verschiebbar aus einem Ende des Regelventiles vorstehen und die ein inneres Stiftende haben, das dem Druckströmungsmittel in einer Ventilkammer ausgesetzt ist, sowie ein äusseres Stiftende, welches in kraftübertragender Beziehung mit der Reaktionsplatte steht. Diese Stifte dienen dazu, die Kolben hydraulisch gegen eine Taumelscheiben- und Ausgangswellenverbindung zu drängen, die in der Gehäuseeinrichtung gelagert ist.
Zusätzlich zu den vorstehend aufgeführten Bestandteilen der als Ganzes entfernbaren oder austauschbaren Patronenmotoreinrichtung enthält die Vorrichtung ferner ein Übertragungsventilglied, das Einlassund Auslassdurchgänge bildet, die von der Aussenseite des Gehäuses an die Patronenbaugruppe führen.
Die vorher beschriebene Patronenbaugruppe ist in dem Gehäuse durch axial verlaufende Trommellager abgestützt, die dazu dienen, Drehkraftreaktionskräfte von der Motorpatrone an das Gehäuse zu übertragen. Ferner haltern diese Trommellager die Zylindertrommel zur axialen Vibrationsbewegung für den Zweck, Reibung und hydraulische Blockierungswirkungen auszuschalten.
Der Strömungsmittelmotor enthält auch einen ringförmigen Kolben, der zur Vibrationsbewegung in einem durch das Gehäuse gebildeten Zylinder angebracht ist, wobei der Kolben in kraftübertragender Beziehung mit der Zylindertrommel steht, um für ein Mittel zum Vibrieren der Trommel relativ zu den Kolben und dem Regelventil zu sorgen. Dieses Vibrieren verringert die Reibung und schaltet hydraulische Blockierungswirkungen sowohl an den Kolben als auch an dem Regelventil aus.
Die Ausgangswelle und die Taumelscheibe sind in eigenartiger Weise imstande, als Kühlmittelpumpe zu wirken, um einen Strom eines Kühlmittels axial durch das Gehäuse und in das Wärmeaustauschverhältnis mit dem vorher erwähnten Kolben- und Regelventilmechanismus in der Patrone zu liefern.
Durch die Erfindung ist ein Motor der Patronenart geschaffen, der die Grundmotorbestandteile in einer einstückigen und austauschbaren Baugruppe kombiniert, die leicht in verschiedene Gehäuse oder Rahmenteile diesbezüglicher Einrichtungen einverleibt werden kann.
DieserMotor enthält eine Zylindertrommel, die eine einstückig geformte, ringförmige Verzweigung enthält und die Reaktionskolben trägt, die der Doppelfunktion dienen, die Verzweigung in Einlass- und Entleerungskammern zu unterteilen und Axialkolbenreaktionskräfte an das Gehäuse zu übertragen.
Der Motor enthält Kolben, die mit verschleissfesten Füssen aus harzartigem Material versehen sind, das durch napfförmige Metallfussgehäuse verstärkt ist. Diese Kolbenfusskonstruktion vermindert weitgehend die Startreibung und trägt wesentlich zur Leistungsfähigkeit der Vorrichtung bei.
DerMotor der beschriebenen Art enthält ein Regelventil, das in der Mitte einer Patrone angebracht und geeignet ist, Strömungsmittel zwischen einer umgebenden ringförmigenverzweigung und einer umgebenden Reihe von axial verlaufenden Zylindern zuzuführen und abzuführen.
Das Regelventil wird als Teil eines Mechanismus benutzt, um eine Mehrzahl von Kolben axial gegen eine angetriebene Taumelscheibe zu drängen.
DasRegelventil ist drehbar in dem Motor angebracht und wird durch eine biegsame, trennbare Verbindung mit einer Ausgangswelle derart angetrieben, dass der Patronen- und Regelmechanismus als Einheit aus dem Gehäuse entfernt werden kann.
Durch die Reaktionsstifte werden die Kolben hydraulisch gegen die Taumelscheiben- und Ausgangs- stellenverbindung gedrängt, die in dem Gehäuse gelagert ist. Übertragungsventilglieder bilden eine Ein- lass- und Auslassdurchgangseinrichtung, die den Motormechanismus mit der Aussenseite seines Gehäuses verbindet. Diese Übertragungsventilglieder bilden eine selbstfluchtende Oberflächenberührungsdichtung nit der Patrone und schaffen dadurch eine Baugruppe, die gegen geringere Missausrichtungen unempfind- . ich ist.
Die axial verschiebbare Zylindertrommel steht in angetriebener Verbindung mit einem vibrierenden Zylinder, wodurch ein neuartiges Mittel zur Verminderung der Abbrechreibung gebildet ist und hydrau-
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lische Blockierungswirkungen verhütet werden.
Die Ausgangswellen- und Taumelscheibenverbindung wirkt als Kühlmittelpumpe, um einen Strom eines kühlenden Strömungsmittels in die Wärmeaustauschbeziehung mit dem Motor zu treiben.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden beispielsweisen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen hervor, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen und in denen sind : Fig. l eine Seitenschnittansicht eines nach der Erfindung gebauten Strömungsmittelmotors, wobei der Schnitt längs einer senkrechten Ebene durch die Mittellinie des Motors verläuft, Fig. 2 eine Endschnittansicht des Motors nach Fig. l und nach Linie 2-2 in Fig. l, Fig. 3 eine zweite Endschnittansicht des Motors nach Fig. 1 und nach Linie 3-3 in Fig. 1, Fig. 4 eine Seitenschnittansicht eines Taumelscheibengliedes, das einen Teil des Motors der vorhergehenden Figuren bildet, Fig. 5 eine Vorderansicht des Taumelscheiben- und Pumpgliedes nach Fig. 4, Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Kolbenbeeinflussungsjoch, das einen Teil des Motors nach Fig.
1 bildet, Fig. 7 eine Seitenschnlttansicht des Joches nach Fig. 6, Fig. 8 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Reaktionsplatten-und Stiftverbindung, die einen Teil des Motors nach Fig. l bildet, Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Regelventilgliedes, das einen Teil des Motors nach Fig. l bildet, und Fig. 10 eine weitere Endschnittansicht des Motors nach Fig. l und nach Linie 10-10 in Fig. l.
In Fig. l ist ein Motor nach der Erfindung dargestellt, der ein Gehäuse enthält, das allgemein mit 20 bezeichnet ist, und das einen vorderen Gehäuseteil 22 und einen hinteren Gehäuseteil 24 enthält. Die Gehäuseteile 22 und 24 sind an der Verbindungsstelle 26 trennbar durch eine Mehrzahl von axial verlaufenden, nicht dargestellten Gewindebolzen miteinander verbunden.
Der vordere Gehäuseteil 22 enthält einen Montageflansch 28, der Montagebolzenlöcher 30 enthält.
In dem Gehäuse ist eine Ausgangswelle 231 drehbar durch Wälzlager 32 und 34 gelagert und eine Öldichtung 36 greift den Umfang der Welle 231 mit einem federnden Dichtungselement 38
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Fig. l zeigt eine allgemein mit 40 bezeichnete Taumelscheiben- und Pumpeneinrichtung, die auf das Innenende der Ausgangswelle aufgekeilt und durch eine Mutter 44 und eine Unterlegscheibe 46 in Stellung gehalten wird.
Die Taumelscheibe 40 ist im einzelnen in Fig. 4 und 5 dargestellt und enthält eine Mehrzahl von axial geneigten Pumpdurchlässen 48, einen Regelventilantriebsschlitz 50 undeinegeneigteKolbenantriebsoberfläche 52.
In den Fig. 1-3 ist ein Motor der Patronenart gezeigt, der allgemein mit 54 bezeichnet ist und der eine Zylindertrommel 56 enthält, die zur axialen Vibrierbewegung in dem Gehäuse mittels zweier Trommellager 58 gelagert ist, deren Aussenoberflächen Gehäusenuten 60 und Trommelnuten 62 konform sind.
Wie in Fig. l und 3 zu sehen ist, enthält die Trommel 56 ausserdem eine Mehrzahl von axial ver- laufenden Zylindern 64, in denen verschiebbar je ein Kolben 66 gelagert ist.
Wie aus Fig. l ersichtlich ist, besitzt jeder der Kolben 66 ein kugelförmiges Ende 70, das in ein Lager 72 passt. Ein Kolbenfuss 74, der aus Material niedriger Reibung, z. B. aus Nylon od. dgl. gebildet ist, ist in einem napfförmigen Gehäuse 76 eingefasst. Ein solcher zusammengesetzter Kolbenfuss ist schon vorgeschlagen worden.
Die Kolbenfussgehäuse 76 unterliegen dem Druck eines Joches, das allgemein mit 78 bezeichnet und in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist. Das Joch ist vorzugsweise aus Nylon od. dgl. gebildet und enthält Umfangslöcher 80, durch die sich die Enden der Kolben 66 erstrecken, sowie Lager 82, welche die Sitze für die Kolbenfussgehäuse 76 bilden.
Wie am besten in den Fig. 6 und 7 zu sehen ist, bildet derMittelteil des Joches 78 ein Lager 84, um das kugelförmige Ende 86 eines Regelventils aufzunehmen, das allgemein mit 90 bezeichnet und gesondert in Fig. 9 dargestellt ist.
Das Ventil 90 wird drehend in einer Ventilkammer 92, die sich axial durch das Gehäuse 56 erstreckt, mittels eines Ventilantriebes 94 angetrieben, der in dem Loch 96 durch einen Presssitz-
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eine mittlere, ringförmige Entleerungsaussparung 104, eine vordere, bogenförmige Druckaussparung 106 sowie eine vordere, bogenförmige Entleerungsaussparung 108.
Die Druckaussparung 102 gibt Strömungsmittel über einen Einlasskanal 110, eine Öffnung 112
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in einem Übertragungsventil 114, eine Öffnung 116 in der Trommel 56, eine Verzweigungsdruckkammer 118 und eine Öffnung 120 in der Trommel 56 frei.
Das Druckströmungsmittel aus der Druckaussparung 102 wird nacheinander an die Zylinder 64 über die Spindeldurchlässe 122, 124, 126, die bogenförmige Spindelaussparung 106 und die Trommeldurchlässe 130 abgeliefert, wie am besten in Fig. l und 2 zu sehen ist.
Unter weiterer Bezugnahme auf die Fig. l und 3 werden die Zylinder 64 nacheinander über Trommeldurchlässe 129, die bogenförmigenAuslassaussparungen 108, die Spindeldurchgänge 131, 132 und 134, die ringförmige Entleerungsaussparung 104, einen Trommeldurchgang 136, einen Verzweigungsentleerungsteil 138, einenTrommeldurchlass 140, ein Loch 142 durch ein Übertragungsventil 144 und einen Auslasskanal 146 entleert.
Wie aus den Fig. l, 9 und 10 ersichtlich ist, ist das Regelventil 90 in seiner Bohrung mittels zwei
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förmige Entleerungsausgleichaussparungen 224 und 226, die an der entgegengesetzten Seite des Ventils von der Hauptentleerungsaussparung 108 angeordnet sind.
Fig. 10 ist eine Querschnittansicht durch eine der Druckaussparungen 222 und eine der Entleerungsaussparungen 224, von denen zu bemerken ist, dass Radialdurchgänge wie der eine bei 228 in der Querschnittansicht nach Fig. 10 zu sehen ist, die Druckausgleichaussparungen 220 und 222 mit dem unter Druck stehenden Spindeldurchgang 124 zu verbinden. In ähnlicher Weise sind Entleerungsausgleichsaussparungen 224 und 226 mit dem Spindelentleerungsdurchgang 132 über Radialdurchgänge, von denen einer bei 230 in Fig. 10 gezeigt ist, verbunden.
Es ist verständlich, dass die kombinierten Flächen der Druckausgleichaussparungen 220 und 222
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ventil 90 aus.
In den Fig. l und 9 ist das Ventil 90 als eine Verbindung in der Vorrichtung benutzt, welche die Kolben 66 unter Druck gegen die Taumelscheibe 40 durch die verschiebbare Anbringung von zwei Reaktionsstiften 150 und 151 in den Löchern 152 drängt, die in die Enden des Ventils gebohrt sind.
Das Innenende 154 eines der Reaktionsstifte 151 ist dem Druckströmungsmittel in dem Ventil- durchgang 124 ausgesetzt und übt dadurch eine Kraft zwischen dem Ventil 90 und einer Reaktionsplatte 156 aus. Wie die Fig. l und 8 erkennen lassen, dienen die Reaktionsstifte 150 und 151 auch dazu, ein Ventillagerteil 160 anzubringen, das aus Nylon od. dgl. gebildet ist, wobei das Aussenende der Stifte 150 und 151 sich in die Sacklöcher 162 in dem Ventillagerteil 160 erstreckt.
Eine Metallverstärkungskappe 164 umgibt den Umfang des Ventillagerteiles 160 und enthält Löcher 166, durch welche sich die Stifte erstrecken.
Wie am besten in Fig. 8 zu sehen ist, ist ein rückwärtiger Ventillagerteil 170 in einer Öffnung 172 in der Mitte der Reaktionsplatte 156 angebracht.
Die Reaktionsplatte 156 ist mit einer Mehrzahl von umfangsmässig im Abstand angeordneten Löchern 174 versehen, welche die rückwärtigen Enden einer Mehrzahl von Reaktionskolben 180 und 180A aufnehmen, wobei die Reaktionsplatte an den Reaktionskolbenenden durch Schnappringe 184 angebracht ist.
Die Vorderenden der Reaktionskolben 180 und 180A sind in den Zylindern 64 angeordnet und dienen dazu, axiale Reaktionskräfte von den Patronen 54 an das Pumpengehäuse zu übertragen.
Es muss bemerkt werden, dass das Regelventil 90, das Joch 78 und die Kolbenfüsse 74, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, mechanisch gegen die Taumelscheibe 40 durch die Kolbenlöcher 152 und durch Ersatz der Reaktionsstif te 150 und 151 durch eine Druckfeder gedrängt werden können, die zwischen das rückwärtige Ende des Ventils 90 und das gegenüberliegende Ventillager 160-164 eingefügt ist.
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gehalten werden.
Nach Fig. 1 bildet der vordere Pumpengehäuseteil 22 einen ringörmigen Zylinder 202, der verschiebbar einen ringförmigen Kolben 204 enthält, welch letzterer eine Schulter 206 aufweist, die in kraftübertragender Beziehung mit dem Vorderende der Zylindertrommel 56 steht.
Der ringförmige Zylinder 202 ist mit einer pulsierenden Strömungsmittelquelle, die nicht dargestellt ist, über einen Kanal 208 verbunden. Dies dient dazu, die Zylindertrommel 56 vibrieren
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zu lassen, um die Abbrechreibung zu reduzieren und hydraulische Blockierwirkungen auszuschalten.
Die Zylindertrommel 56 kann, wenn gewünscht, gekühlt sein, u. zw. durch Bildung von Pumplöchern 48 in der Taumelscheibe 40. Dadurch wirkt die Taumelscheibe als Zentrifugalpumpe zwi- schen einer vorderen Gehäusekammer 212 und der vorher erwähnten rückwärtigen Gehäusekam-
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dann in Kammern 200 und nach auswärts durch einen Kühlmittelauslass 216 gepumpt (Fig. l).
Das vorher erwähnte Vorderlager 32 wird mit einem Schmiermittelstrom über einen Durch- gang 218 gespeist.
Im Betrieb ist der Einlasskanal 110 mit einer Pumpenvorrichtung und der Auslasskanal 146 mit dem Vorratsbehälter verbunden. Der Kühlmittelansaugkanal 214 und der Kühlmittelauslasskanal 216 sind beide mit dem Vorratsbehälter verbunden.
Beim Anlassen der Vorrichtung wird bevorzugt das Vibrieren verwendet, das durch die Verbindung des Einlasskanals 208, der an den Vibrationszylinder 202 führt, mit einer Quelle des vibrierenden
Strömungsmitteldruckes ausgeführt wird. Dies kann durch Verbindung des Kanals mit einer kleinen Kol- benpumpe oder einer andern geeigneten Einrichtung ausgeführt werden.
Mit demVibrierapparat, der benutzt wird, wird die Zylindertrommel 56 durch Hin- und Herbewegung des ringförmigen Kolbens 204 zum Vibrieren gebracht.
Es sei betont, dass die Zylindertrommel 56, wenn gewünscht, auch mechanisch zum Vibrieren gebracht werden kann, u. zw. durch Austausch des Zylinders 202 und des ringförmigen Kolbens 204 mit einer axial verschiebbaren, nicht dargestellten Schubstange, die sich durch eine Lageröffnung in der hinteren Gehäusewand 240 erstrecken würde. Die Schubstange ist in solchen Fällen mit dem Ende der
Zylindertrommel 56 verbunden und wird durch einen geeigneten pulsierenden, nicht dargestellten, Antrieb angetrieben, z. B. durch einen motorangetriebenen Exzenter.
Bei Unterdrucksetzung des Einlasskanals 110 tritt das Strömungsmittel in jene der Zylinder 64 ein, die den bogenförmigen Druckaussparungen 108 in Fig. l und 9 ausgesetzt sind, u. zw. über die Durchgänge, die Verzweigung und die Aussparungen, die vorher beschrieben sind. Dies startet den Motor durch Bewegung der Zylinder, die auf eine Seite der Taumelscheibe drücken, der die Drehung der Welle und des Regelventils 90 bewirkt. Dies rückt die bogenförmige Druckaussparung 108 nacheinander an aufeinanderfolgende Zylinder vor, die ihrerseits nach unten getrieben werden.
Zur gleichen Zeit kommen die bogenförmigen Entleerungsaussparungen 106, Fig. 1 und 9, nacheinander mit den Zylinderentleerungsdurchgängen 130 in Verbindung und beginnen jeden Zylinder an der andern Seite der Taumelscheibe zu entleeren.
Wenn sich die Pumpe dreht, wird die Kühlung bewirkt, da die Durchgänge 48 in der Taumelscheiben- und Pumpeneinrichtung 40 als eine Zentrifugalpumpe zwischen der vorderen Gehäusekammer 212 und der hinteren Gehäusekammer 200 wirken, wobei eine wesentliche Dichtung zwischen diesen Kammern infolge Aufrechterhaltung enger Toleranzen zwischen dem Umfang der Taumelscheibe 40 und der Innenoberfläche des vorderen Gehäuseteiles 22 bewirkt wird. Da die Taumelscheibe eine Pumpwirkung hervorruft, wird Kühlmittel nach einwärts durch d en Kühlmitteleingang 214 gesaugt und von da in die vordere Gehäusekammer 212.
DerKühlmittelstrom wird zunächst durch die Pumpendurchgänge 48, nach rückwärts durch die Gehäusekammer 200 und in die Wärmeaustauschbeziehung mit der Motorpatrone geliefert und von da nach auswärts durch den Kühlmittelauslass- kanal 216.
Obwohl die hier offenbarte Ausführungsform der Erfindung eine bevorzugte Form bildet, soll die Erfindung so verstanden werden, dass im Rahmen der Ansprüche auch andere Formen verwendet werden können.
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