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Die
Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Mehrzahl
von Zylindern, die in mindestens zwei parallelen Zylinderbänken angeordnet
sind, einem Zylinderkurbelgehäuse,
sowie einer Kühlmittelpumpe
zur Umwälzung
eines flüssigen Kühlmittels
durch Kühlmittelkanäle der Zylinderbänke, die
mindestens teilweise quer zu einer Längsrichtung der Verbrennungskraftmaschine
durch Zylinderkopfgehäuse
der Zylinderbänke
verlaufen.
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Aus
der
EP 1 103 704 A2 ist
bereits eine als V-Motor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine der
eingangs genannten Art mit zwei parallelen Zylinderbänken bekannt,
bei der die beiden Zylinderbänke getrennte äußere und
innere Kühlmäntel aufweisen, die
durch quer zur Längsrichtung
der Zylinderbänke angeordnete
Kühlmittelkanäle in den
Zylinderköpfen verbunden
sind. Das Kühlmittel
wird dort über
eine im V-Raum zwischen den Zylinderbänken verlaufende Zulaufleitung
und gehäuseendseitig
angeordnete Verteilkanäle
in die äußeren Kühlmäntel zugeführt, aus
denen es von außen
nach innen durch die Zylinderköpfe
der beiden Zylinderbänke
in die inneren Kühlmäntel und
von dort in eine Ablaufleitung strömt. Diese Anordnung besitzt
zwar einen einfachen und kompakten Aufbau, hat jedoch den Nachteil,
dass an den Stirnenden der Zylinderbänke die von innen nach außen durchströmten Verteilkanäle vorgesehen
werden müssen,
wodurch die Baulänge
der Verbrennungskraftmaschine vergrößert wird, und dass im V-Raum
der Verbrennungskraftmaschine die längs verlaufende Zulauf- und
Ablaufleitung vorgesehen werden müssen, wodurch dort weniger
Platz für
andere Komponenten bleibt, wie beispielsweise für einen mechanischen Lader.
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Weiter
offenbart die
DE 100
21 526 C2 eine Anordnung zur Kühlung einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine
mit V-förmig
angeordneten Zylinderbänken
und die Zylinderbänke
umgebenden Kühlmänteln, die über eine
stirnseitige Kühlmittelpumpe
mit Kühlmittel
versorgt werden. Der druckseitige Anschluss der Kühlmittelpumpe
ist über
ein durch den V-Raum der Brennkraftmaschine verlaufendes Kühlmittelrohr
mit einem Verteilerrohr am anderen Stirnende der Brennkraftmaschine
verbunden, von wo das Kühlmittel
in äußere Kühlmittellängskanäle und dann
im Querstrom von außen
nach innen durch Zylinderkopfkühlräume hindurch
in innere Kühlmittellängskanäle geleitet
wird.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungskraftmaschine der
eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass das Kühlmittel
im Wesentlichen nur durch das Zylinderkurbelgehäuse und die Zylinderkopfgehäuse geführt und
dadurch auf äußere Kühlmittelleitungen
an den Stirn- und Längsseiten
der Verbrennungskraftmaschine verzichtet werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Kühlmittel
die Kühlmittelkanäle im Zylinderkopfgehäuse einer
ersten Zylinderbank von außen
nach innen und die Kühlmittelkanäle im Zylinderkopfgehäuse einer
benachbarten zweiten Zylinderbank von innen nach außen durchströmt.
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Durch
die erfindungsgemäße Merkmalskombination
kann das Kühlmittel
gemäß einer
ersten vorteilhaften Ausführungsvariante
der Erfindung nacheinander zuerst von außen nach innen durch die Kühlmittelkanäle der ersten
Zylinderbank und dann von innen nach außen durch die Kühlmittelkanäle der benachbarten
zweiten Zylinderbank geführt
werden, so dass die Zylinderkopfgehäuse bzw. Zylinderköpfe beider
Zylinderbänke
unmittelbar nacheinander im Querstrom vom Kühlmittel durchströmt werden.
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Auf
diese Weise kann vollständig
auf äußere Kühlmittelleitungen
an den Stirnseiten und an den Längsseiten
sowie zwischen den benachbarten Zylinderbänken der Verbrennungskraftmaschine
verzichtet werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die von außen nach
innen durchströmten
Kühlmittelkanäle der ersten
Zylinderbank eingangsseitig mit der Kühlmittelpumpe verbunden werden,
die vorzugsweise im Bereich der ersten Zylinderbank innerhalb des
Motorblocks der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, wenn die
von innen nach außen durchströmten Kühlmittelkanäle der zweiten
Zylinderbank ausgangsseitig mit einem externen Kühler der Verbrennungskraftmaschine
verbunden werden und wenn die Kühlmittelkanäle zwischen
den beiden Zylinderbänken
gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung innerhalb des Zylinderkurbelgehäuses verlaufen,
das heißt
mit anderen Worten innerhalb des Motorblocks ausgespart sind.
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Ein ähnliches
Ergebnis wird erreicht, wenn das Kühlmittel gemäß einer
zweiten vorteilhaften Ausführungsvariante
der Erfindung in zwei parallelen Teilströmen zum einen von außen nach
innen durch die Kühlmittelkanäle der Zylinderkopfgehäuse der ersten
Zylinderbank und zum anderen von innen nach außen durch die Kühlmittelkanäle der Zylin derkopfgehäuse der
zweiten Zylinderbank geleitet wird, wobei die Kühlmittelkanäle beider Zylinderbänke vorteilhaft
jeweils eingangsseitig mit der Kühlmittelpumpe
und ausgangsseitig mit einem externen Kühler verbunden sind.
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Auch
bei dieser Ausführungsvariante
können die
Kühlmittelkanäle zwischen
den beiden Zylinderbänken,
das heißt
bei einem V-Motor im V-Raum zwischen den Zylinderbänken, im
Inneren des Motorblocks ausgespart werden.
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Im
Vergleich zur ersten Ausführungsvariante weist
die zweite Ausführungsvariante
den Vorteil auf, dass die Temperatur des Kühlmittels beim Hindurchtritt
durch die Zylinderkopfgehäuse
der beiden benachbarten Zylinderbänke im Wesentlichen dieselbe ist,
während
als Vorteil der ersten Ausführungsvarianten
die kürzere
Länge der
Kühlmittelkanäle angesehen
wird, die eine noch kompaktere Bauweise der Verbrennungskraftmaschine
ermöglicht.
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Wenn
die Auslassventile der Zylinder und damit deren heißere Abgasseite
an den voneinander abgewandten Außenseiten der Zylinderbänke und die
Einlassventile der Zylinder und damit deren kühlere Frischluftseite an den
einander zugewandten Innenseiten der Zylinderbänke angeordnet sind, werden
die Kühlmittelkanäle im Zylinderkopfgehäuse der ersten
Zylinderbank von der Auslassseite zur Einlassseite und die Kühlmittelkanäle im der
Zylinderkopfgehäuse
der zweiten Zylinderbank von der Einlassseite zur Auslassseite durchströmt. Hingegen verläuft die
Strömungsrichtung
umgekehrt in der ersten Zylinderbank von der Einlassseite zur Auslassseite
und in der zweiten Zylinderbank von der Auslassseite zur Einlassseite,
wenn die heißere
Abgasseite der beiden benachbarten Zylinderbänke an der Innenseite zwischen
den Zylinderbänken
angeordnet ist.
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Wie
bereits angegeben, ist die Kühlmittelpumpe
vorzugsweise in die Verbrennungskraftmaschine integriert, d.h. innerhalb
eines Motorblocks derselben angeordnet, und zwar zweckmäßig in der Nähe von einem
Stirnende von einer der Zylinderbänke und am besten in der Nähe von einem
Stirnende einer von außen
nach innen durchströmten
Zylinderbank.
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Bevorzugt
findet die Erfindung bei V-Motoren Anwendung, bei denen zwei parallele
Zylinderbänke so
angeordnet sind, dass die Achsen ihrer jeweiligen Zylinder V-förmig aus gerichtet
sind. Jedoch könnte die
Erfindung auch bei Sternmotoren Verwendung finden, die zum Beispiel
im Flugzeugbau in Propellermaschinen eingesetzt werden.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsvarianten
näher erläutert. Es
zeigen:
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1:
eine schematische perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante
der Erfindung bei einem V-Motor;
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2:
eine schematische Querschnittsansicht des V-Motors der Ausführungsvariante
aus 1;
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3:
eine schematische perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante
der Erfindung bei einem V-Motor;
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4:
eine schematische Querschnittsansicht des V-Motors der Ausführungsvariante
aus 3;
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5:
eine schematische perspektivische Ansicht der Kühlmittelführung bei einer Abwandlung der
ersten Ausführungsvariante
der Erfindung.
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Der
in der Zeichnung nur schematisch dargestellte zweireihige 6-Zylinder-V-Motor 1 weist
zwei parallele, in Bezug zueinander V-förmig angeordnete Zylinderbänke 2, 3 mit
jeweils drei Zylindern 4 auf, in denen Kolben 5 hin-
und her beweglich sind. Der V-Motor 1 besitzt einen Motorblock 6,
der im Wesentlichen aus einem Zylinderkurbelgehäuse 7 und zwei Zylinderkopfgehäusen 8, 9 besteht,
die im Bereich der Zylinderbänke 2 bzw. 3 auf
dem Zylinderkurbelgehäuse 7 befestigt
sind.
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Im
Zylinderkurbelgehäuse 7 und
in den Zylinderkopfgehäusen 8, 9 des
Motorblocks 6 sind Kühlmittelkanäle 10 ausgespart,
durch die ein flüssiges Kühlmittel
von einer Kühlmittelpumpe 11 umgewälzt wird.
Die Kühlmittelpumpe 11 ist
an einem Stirnende der einen Zylinderbank 2 des Motors 1 angeordnet, wobei
sie vorzugsweise in den Motor 1 integriert, d.h. in das
Zylinderkurbelgehäuse 7 des
Motorblocks 6 eingebaut ist, was jedoch zur Verdeutlichung
in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
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Nach
seinem Hindurchtritt durch die Kühlmittelkanäle 10 des
Motorblocks 6 strömt
das Kühlmittel durch
eine Schlauch- oder Rohrleitung 12 zu einem externen Kühler 13,
durch diesen hindurch und dann durch eine weitere Schlauch- oder
Rohrleitung 14 zurück
zur Kühlmittelpumpe 11.
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Bei
der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsvariante
der Erfindung sind die Kühlmittelkanäle 10 im
Inneren des Motorblocks 6 so angeordnet, dass das Kühlmittel
nach seinem Austritt aus der Kühlmittelpumpe 11 zuerst
innerhalb des Zylinderkurbelgehäuses 7 in
Längsrichtung
des Motors 1 durch einen äußeren Kühlmantel 15 der zur
Kühlmittelpumpe 11 benachbarten
ersten Zylinderbank 2 strömt, wobei es entlang der Zylinderbank 2 sukzessive
umgelenkt und in mehreren Teilströmen (vgl. 1)
im Querstrom, das heißt
im Wesentlichen quer zur Längsrichtung
des Motors 1, von außen nach
innen, d.h. von der von einer Längsmittelebene 16 des
Motors 1 abgewandten Außenseite zu der zur Längsmittelebene 16 benachbarten
Innenseite der ersten Zylinderbank 2 durch deren Zylinderkopfgehäuse 8 geleitet
wird. Im Zylinderkopfgehäuse 8 strömt das Kühlmittel
durch Abschnitte 17 der Kühlmittelkanäle 10, die seitlich
und/oder oberhalb der Zylinderköpfe
der ersten Zylinderbank 2 verlaufen, um die Zylinderköpfe zu kühlen. Nach
seinem Hindurchtritt durch das Zylinderkopfgehäuse 8 tritt das Kühlmittel
wieder in das Zylinderkurbelgehäuse 7 ein,
wo es weiter im Querstrom zuerst nach unten durch einen inneren
Kühlmantel 18 der
ersten Zylinderbank 2, anschließend unterhalb des V-Raums 19 zwischen
den beiden Zylinderbänken 2, 3 durch
mehrere im Wesentlichen horizontale Abschnitte 20 der Kühlmittelkanäle 10 und
dann durch einen inneren Kühlmantel 21 der
zweiten Zylinderbank 3 wieder nach oben geleitet wird.
Nach seinem Hindurchtritt durch den inneren Kühlmantel 21 der zweiten
Zylinderbank 3 strömt
das Kühlmittel
von innen nach außen
durch das Zylinderkopfgehäuse 9 der
zweiten Zylinderbank 3, wobei es zur Kühlung der Zylinderköpfen durch
Abschnitte 22 der Kühlmittelkanäle 10 ebenfalls
seitlich und/oder oberhalb an den Zylinderköpfen vorbei geleitet wird.
Auf der Außenseite
der zweiten Zylinderbank 3 wird das Kühlmittel wieder nach unten
in einen innerhalb des Zylinderkurbelgehäuses 7 ausgebildeten äußeren Kühlmantel 23 der zweiten
Zylinderbank 3 gelenkt, in dem die getrennten Teilströme zusammengeführt und
zu einem Kühlmittelausgang 24 des
Motors 1 geleitet werden. Der Kühlmittelausgang 22 ist
an demselben Stirnende des Motors 1 wie die Kühlmittelpumpe 11 angeordnet,
jedoch im Bereich der anderen Zylinderbank 3. Wie bereits
beschrieben, wird das Kühlmittel
von dort durch den externen Kühler 13 und
die Leitungen 12, 14 zur Kühlmittelpumpe 11 zurückgeführt.
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Bei
der in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsvariante
der Erfindung sind die Kühlmittelkanäle 10 im
Motorblock 6 so angeordnet, dass das Kühlmittel nach seinem Austritt
aus der Kühlmittelpumpe 11 zuerst
in zwei Teilströme 25, 26 (3) aufgeteilt
wird, von denen einer direkt aus der Kühlmittelpumpe 11 in
die benachbarte erste Zylinderbank 2 und der andere durch
eine Verbindungsleitung (nicht dargestellt) in die zweite Zylinderbank 3 geleitet
wird. Die Verbindungsleitung ist an demselben Stirnende des Motors 1 wie
die Kühlmittelpumpe 11 angeordnet
und ist vorzugsweise innerhalb des Zylinderkurbelgehäuses 7 ausgespart.
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In
der ersten Zylinderbank 2 strömt das Kühlmittel wie bei der ersten
Ausführungsvariante
aus 1 und 2 zuerst innerhalb des Zylinderkurbelgehäuses 7 in
einem Abschnitt 27 der Kühlmittelkanäle 10 in Längsrichtung
des Motors 1 durch den äußeren Kühlmantel 15 der
ersten Zylinderbank 2, wobei es entlang der Zylinderbank 2 sukzessive
nach oben umgelenkt und im Querstrom von außen nach innen an den Zylinderköpfen der
ersten Zylinderbank 2 vorbei durch das Zylinderkopfgehäuse 8 dieser
Zylinderbank 2 geleitet wird. Nach seinem Hindurchtritt durch
das Zylinderkopfgehäüse 8 strömt das Kühlmittel
wieder nach unten in den innerhalb des Zylinderkurbelgehäuses 7 angeordneten
inneren Kühlmantel 18 der
ersten Zylinderbank 2, wo die Teilströme des Kühlmittel zusammengeführt und
durch einem Abschnitt 28 der Kühlmittelkanäle 10 in Längsrichtung
des Motors 1 zu einem ersten Kühlmittelausgang 29 geleitet
werden, der zweckmäßig unterhalb des
V-Raums 19 an demselben Stirnende des Motors 1 wie
die Kühlmittelpumpe 11 angeordnet
ist.
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Der
aus der Kühlmittelpumpe 11 durch
die Verbindungsleitung in die zweite Zylinderbank 3 zugeführte Teilstrom
des Kühlmittels
wird zuerst innerhalb des Zylinderkurbelgehäuses 7 in einem Abschnitt 30 der
Kühlmittelkanäle 10 in
Längsrichtung des
Motors durch den inneren Kühlmantel 21 der zweiten
Zylinderbank 3 geleitet, wobei das Kühlmittel entlang der Zylinderbank 3 sukzessive
nach oben umgelenkt und dann im Querstrom von innen nach außen an den
Zylinderköpfen
der zweiten Zylinderbank 3 vorbei durch das Zylinderkopfgehäuse 9 der zweiten
Zylinderbank strömt.
Nach seinem Hindurchtritt durch das Zylinderkopfgehäuse 9 der
zweiten Zylinderbank 3 gelangt das Kühlmittel wieder nach unten
in den innerhalb des Zylinderkurbelgehäuses 7 angeordneten äußeren Kühlmantel 23 der
zweiten Zylinderbank 3, wo die Teilströme in einem Abschnitt 31 der
Kühlmittelkanäle 10 zusammengeführt und
in Längsrichtung
des Motors zu einem zweiten Kühlmit telausgang 32 geleitet
werden. Der zweite Kühlmittelausgang 32 ist
zweckmäßig an der
Außenseite
der zweiten Zylinderbank 3 und an demselben Stirnende wie
die Kühlmittelpumpe 11 angeordnet.
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Die
beiden Kühlmittelausgänge 29, 32 des Motors 1 sind über die
mit einem Y-Stück 33 versehene
Schlauch- oder Rohrleitung 12 mit dem Kühler 13 verbunden,
wie in 3 dargestellt.
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Bei
beiden oben beschriebenen Ausführungsvarianten
der Erfindung werden die Zylinderkopfgehäuse 8, 9 der
beiden Zylinderbänke 2, 3 durch
die beschriebene Anordnung der Kühlmittelkanäle 10 im
Motorblock 6 asymmetrisch vom Kühlmittel durchströmt, und
zwar die erste Zylinderbank 2, von der Auslassseite zur
Einlassseite und die zweite Zylinderbank 3 von der Einlassseite
zur Auslassseite, wenn die Einlassventile der Zylinder 4 der
beiden Zylinderbänke 2, 3 jeweils
an deren Innenseiten und die Auslassventile an deren Außenseiten
angeordnet sind. Umgekehrt wird die erste Zylinderbank 2 von der
Einlassseite zur Auslassseite und die zweite Zylinderbank 3 von
der Auslassseite zur Einlassseite durchströmt, wenn die Einlassventile
der Zylinder 4 der beiden Zylinderbänke 2, 3 jeweils
an den Außenseiten
und die Auslassventile an den Innenseiten der Zylinderbänke 2, 3 angeordnet
sind.
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5 zeigt
eine Abwandlung der ersten Ausführungsvariante
aus den 1 und 2, bei der das
in mehreren Teilströmen
von außen
nach innen durch das Zylinderkopfgehäuse 8 der ersten Zylinderbank 2 geleitete
Kühlmittel
im inneren Kühlmantel 18 der
Zylinderbank 2 innerhalb des Zylinderkurbelgehäuses 7 zur
Durchmischung zusammengeführt und
dann unterhalb des V-Raums 19 in einem einzigen Strom 34 durch
einen horizontalen Abschnitt 35 der Kühlmittelkanäle 10 in den inneren
Kühlmantel 21 der
zweiten Zylinderbank 3 zugeführt wird. Dort wird dieser
Strom erneut in mehrere Teilströme
aufgeteilt, die dann im Querstrom von innen nach außen durch das
Zylinderkopfgehäuse 9 der
zweiten Zylinderbank 3 geleitet werden, wie zuvor beschrieben.
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Darüber hinaus
zeigt 5, dass das Kühlmittel
bzw. ein Teil des Kühlmittels
nach seinem Hindurchtritt durch die zweite Zylinderbank 3 auch
zu einem Kühlmittelausgang 36 an
dem zum Kühlmittelausgang 24 entgegengesetzten
Stirnende des Motors 1 geleitet werden kann.
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- 1
- Verbrennungskraftmaschine
- 2
- erste
Zylinderbank
- 3
- zweite
Zylinderbank
- 4
- Zylinder
- 5
- Kolben
- 6
- Motorblock
- 7
- Zylinderkurbelgehäuse
- 8
- Zylinderkopfgehäuse erste
Zylinderbank
- 9
- Zylinderkopfgehäuse zweite
Zylinderbank
- 10
- Kühlmittelkanäle
- 11
- Kühlmittelpumpe
- 12
- Schlauch-
bzw. Rohrleitung
- 13
- Kühler
- 14
- Schlauch-
bzw. Rohrleitung
- 15
- äußerer Kühlmantel
- 16
- Längsmittelebene
- 17
- Abschnitt
Kühlkanäle
- 18
- innerer
Kühlmantel
- 19
- V-Raum
- 20
- Abschnitt
Kühlkanäle
- 21
- innerer
Kühlmantel
- 22
- Abschnitt
Kühlkanäle
- 23
- äußerer Kühlmantel
- 24
- Kühlmittelausgang
- 25
- Teilstrom
- 26
- Teilstrom
- 27
- Abschnitt
Kühlkanäle
- 28
- Abschnitt
Kühlkanäle
- 29
- erster
Kühlmittelausgang
- 30
- Abschnitt
Kühlkanäle
- 31
- Abschnitt
Kühlkanäle
- 32
- zweiter
Kühlmittelausgang
- 33
- Y-Stück
- 34
- Kühlmittelstrom
- 35
- Abschnitt
Kühlkanäle
- 36
- Kühlmittelausgang