AT521693B1 - Verfahren zur Steuerung einer Einrichtung zur Dosierung von Granulat und Dosiereinrichtung zur Dosierung von Granulat - Google Patents

Verfahren zur Steuerung einer Einrichtung zur Dosierung von Granulat und Dosiereinrichtung zur Dosierung von Granulat Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Einrichtung (1) zur Dosierung von Granulat (2) und eine Dosiereinrichtung (1) zur Dosierung von Granulat (2), mit einem Zulauf (9) für das Granulat (2) von einem Behälter (5) und in eine Dosierkammer (6), wobei ein Dosierkolben (7) über eine Steuervorrichtung (16) derart betätigbar ist, dass ein Spalt (8) zwischen dem Zulauf (9) für das Granulat (2) und der Dosierkammer (6) um eine vorgegebene erste Distanz (d1) und eine zweite Distanz (d2), welche größer ist, als die erste Distanz (d1), öffenbar ist. Erfindungsgemäß ist zumindest ein Sensor (10) in einer von der Dosierkammer (6) wegführenden Förderleitung (11) angeordnet und mit der Steuervorrichtung (16) verbunden, sodass der Dosierkolben (7) für eine vorgegebene Dauer (t) betätigbar ist , dass der Spalt (8) zwischen dem Zulauf (9) für das Granulat (2) und der Dosierkammer (6) um die zweite Distanz (d2) öffenbar ist, wenn eine Blockade des Granulats (2) durch den zumindest einen Sensor (10) detektiert wird, sodass die Blockade aufgelöst wird.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Einrichtung zur Dosierung von Granulat, insbesondere von Sand zur Erhöhung des Reibwerts zwischen einem Schienenrad und einer Schiene, wobei das Granulat von einem Behälter zugeführt und in eine Dosierkammer dosiert, indem ein Dosierkolben betätigt wird, wodurch ein Spalt zwischen einem Zulauf für das Granulat und der Dosierkammer um eine vorgegebene erste Distanz geöffnet wird, und der Dosierkolben zeitweise derart betätigt wird, dass der Spalt zwischen dem Zulauf für das Granulat und der Dosierkammer um eine zweite Distanz, welche größer ist, als die erste Distanz, geöffnet wird.
[0002] Weiters betrifft die Erfindung eine Dosiereinrichtung zur Dosierung von Granulat, insbesondere von Sand zur Erhöhung des Reibwerts zwischen einem Schienenrad und einer Schiene, mit einem Zulauf für das Granulat von einem Behälter und in eine Dosierkammer, wobei ein Dosierkolben über eine Steuervorrichtung derart betätigbar ist, dass ein Spalt zwischen dem Zulauf für das Granulat und der Dosierkammer um eine vorgegebene erste Distanz und eine zweite Distanz, welche größer ist, als die erste Distanz, öffenbar ist.
[0003] Insbesondere bei Schienenfahrzeugen ist es üblich, durch Streuen von Granulat, insbesondere Sand, in den Spalt zwischen Schiene und Schienenrad, die Haftreibung zwischen Fahrzeugrad und Schienenkopf für das Anfahren oder einen Bremsvorgang zu erhöhen. Zu diesem Zweck werden derartige Streuvorrichtungen vor den Rädern des Schienenfahrzeuges angeordnet und über die Fahrzeugsteuerung, beispielsweise manuell oder auch automatisiert, angesteuert. Dabei ist es notwendig, eine geeignete Menge an Granulat aus einem dafür vorgesehenen Behälter zu dosieren und über eine entsprechende Förderleitung zum Spalt zwischen Schiene und Rad zu befördern.
[0004] Aber auch bei Fahrzeugen, welche nicht an Schienen gebunden sind, kann zur Erhöhung der Haftreibung Granulat, insbesondere Sand, zwischen die Räder und den Untergrund gestreut werden und insbesondere bei rutschigem Untergrund das Anfahren erleichtert bzw. Bremsen verbessert werden.
[0005] Beispielsweise beschreibt die EP 0 936 084 B1 eine kolbengesteuerte Dosiereinrichtung für eine Streuvorrichtung, wobei die Dosierung der Granulatmenge über den Öffnungsspalt zwischen Dosierkolben und Austrittsöffnung der Dosierkammer eingestellt wird.
[0006] Aus der WO 2015/055723 A1 ist eine Dosiereinrichtung für Granulat bekannt geworden, wobei der Dosierkolben mittels Druckluft zweistufig ausgebildet ist, sodass der Hub des Dosierkolbens durch Variation des Drucks der Druckluft zumindest in zwei Stufen veränderbar ist.
[0007] Auch die DE 124021 C beschreibt eine Ausführungsform einer Sandstreueinrichtung für Schienenfahrzeuge mit einer zweistufigen Steuerung der Dosierung.
[0008] Bei qualitativ hochwertigem Granulat mit sehr regelmäßigen Dimensionen kann über die Lage des Dosierkolbens und die Einstellung der Spaltbreite eine sehr gute Dosierung des Granulats erzielt werden und vorzugsweise nicht mehr Granulat als notwendig, eingesetzt werden. Auch auf Grund der existierenden Problematik der Gleisstromkreis-Isolierung wird die Menge an ausgetragenem Granulat möglichst niedrig eingestellt. Das hat zu Folge, dass der Öffnungsspalt entsprechend klein sein muss. Die normativ festgelegte Austragsmenge des Granulats wird in der Regel in Verbindung mit einer bestimmten Qualität des Granulats bzw. Streumittels definiert und die Menge an ausgetragenem Granulat wird entsprechend der jeweiligen Qualität des festgelegten Granulats an der kolbengesteuerten Dosiereinrichtung eingestellt. Bei abweichender Qualität des Granulats, insbesondere bei gröberen Partikeln, kann es zur Blockade bzw. Verstopfung und somit zu einer Unterbrechung der Streuung von Granulat kommen.
[0009] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines oben genannten Verfahrens zur Steuerung einer Dosiereinrichtung und einer oben genannten Dosiereinrichtung zur Dosierung von Granulat, insbesondere von Sand zur Erhöhung des Reibwerts zwischen einem Schienenrad und einer Schiene, welches das oben beschriebene Problem einer Blocka1 /9
AT 521 693 B1 2020-04-15 österreichisches patentamt de, insbesondere bei Granulat unterschiedlicher Qualität vermeidet oder zumindest reduziert.
Das Verfahren soll möglichst einfach implementierbar und die Vorrichtung möglichst kostengünstig realisierbar sein. Zusätzlich soll eine Nachrüstung bestehender Dosiereinrichtungen mit geringem Aufwand möglich sein.
[0010] Gelöst wird die Aufgabe in verfahrensmäßiger Hinsicht dadurch, dass der Dosierkolben für eine vorgegebene Dauer derart betätigt wird, dass der Spalt zwischen dem Zulauf für das Granulat und der Dosierkammer um die zweite Distanz geöffnet wird, wenn eine Blockade des Granulats detektiert wird, sodass die Blockade aufgelöst wird. Auf diese leicht realisierbare Methode können detektierte Blockaden besonders einfach aufgelöst und bei Bedarf immer eine optimale Streuung des Granulats gewährleistet werden. Das Verfahren ist sehr leicht umsetzbar, indem der Dosierkolben für die vorgegebene bzw. vorbestimmte Dauer weiter vom Zulauf für das Granulat wegbewegt wird als bei der üblichen Dosierung, wenn eine Blockade detektiert wird. Die Blockade kann mit entsprechenden Sensoren detektiert werden. Die weitere Öffnung des Spalts zwischen Zulauf für das Granulat und Dosierkammer erfolgt nur dann, wenn eine Blockade auftritt und diese aufgelöst werden muss. Dadurch kann der Verbrauch an Granulat auf ein Minimum reduziert werden und es werden somit Kosten gespart und eine Verunreinigung der Umgebung verringert. Es wird also der Spalt zwischen dem Zulauf für das Granulat und der Dosierkammer durch einen kurzen Impuls weiter geöffnet und danach sofort wieder in die ursprüngliche Position zurückgestellt.
[0011] Vorzugsweise wird der Spalt zwischen dem Zulauf für das Granulat und der Dosierkammer für eine vorgegebene Dauer von 100 ms bis 1 s um die zweite Distanz geöffnet. Erfahrungsgemäß genügt eine Öffnung des Spalts über eine derartige Dauer, um eine Blockade wirkungsvoll auflösen zu können. Nach dieser kurzen Dauer ist die Dosiereinrichtung wieder voll einsatzfähig und es kann eine wirkungsvolle Dosierung und Förderung des Granulats an die gewünschte Stelle, insbesondere den Spalt zwischen Schienenrad und Schiene eines schienengebundenen Fahrzeugs vorgenommen werden.
[0012] Eine Blockade des Granulats kann durch zumindest einen Sensor detektiert werden, wobei der zumindest einen Sensor in einer von der Dosierkammer wegführenden Förderleitung angeordnet ist. Über entsprechende Sensoren, beispielsweise optische Sensoren kann auf diese Weise die Menge an gefördertem Granulat abgeschätzt werden. Bei Unterschreitung eines bestimmten Schwellwerts eines mit einem Sensor erfassten Signals oder dem Vorliegen einer bestimmten Signalform des Sensors kann dann auf das Vorliegen einer Blockade rückgeschlossen werden. Die Sicherheit der Erfassung einer Blockade kann durch Verwendung mehrerer allenfalls auch verschiedener Sensoren erhöht werden.
[0013] Der Dosierkolben kann pneumatisch betätigt werden, wobei für die Betätigung des Dosierkolbens zwei verschiedene Drücke verwendet werden. Derartige pneumatische Verfahren sind bei Streueinrichtungen des Standes der Technik bekannt. Durch das Vorhandensein von Druckluft, allenfalls auch mit verschiedenen Drücken, kann das vorliegende Verfahren sehr einfach implementiert werden und auch bei bestehenden Streueinrichtungen nachgerüstet werden. Bei der pneumatischen Betätigung wird der Dosierkolben vorzugsweise gegen entsprechende Rückstellfedern bewegt.
[0014] Ebenso kann der Dosierkolben elektromagnetisch durch zwei Hubmagnete betätigt werden. Dearartige elektromechanische Verfahren können dann angewendet werden, wenn keine Druckluftquelle vorhanden ist oder die Anbindung an die Pneumatik aufwendig wäre. Bei einer elektromagnetischen Aktivierung durch zwei Hubmagnete erfolgt die Öffnung des Spalts zwischen dem Zulauf für das Granulat und der Dosierkammer durch Strombeaufschlagung der Hubmagnete. Bei Aktivierung des einen Hubmagneten wird der Spalt um die erste Distanz für eine normale Dosierung des Granulats geöffnet, während bei Aktivierung des zweiten Hubmagneten eine Öffnung des Spalts um die zweite Distanz für eine Auflösung einer Blockade resultiert.
[0015] Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch eine oben genannte Dosiereinrichtung, wobei zumindest ein Sensor in einer von der Dosierkammer wegführenden Förderlei2/9
AT 521 693 B1 2020-04-15 österreichisches patentamt tung angeordnet und mit der Steuereinrichtung verbunden ist, sodass der Dosierkolben für eine vorgegebene Dauer betätigbar ist, dass der Spalt zwischen dem Zulauf für das Granulat und der Dosierkammer um die zweite Distanz öffenbar ist, wenn eine Blockade des Granulats durch den zumindest einen Sensor detektiert wird, sodass die Blockade aufgelöst wird. Eine derartige Dosiereinrichtung kann relativ einfach und kostengünstig implementiert oder nachgerüstet werden und es kann eine einwandfreie Funktion der Dosiereinrichtung gewährleistet werden. Im Übrigen wird auf die obige Beschreibung des Verfahrens zur Steuerung einer Einrichtung zur Dosierung von Granulat verwiesen.
[0016] Die zweite Distanz des Spalts kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung über eine Stellschraube eingestellt werden. Dadurch kann die Wirkung der Auflösung der Blockade verbessert werden ohne dass zu viel Granulat während des weiteren Öffnens des Spalts verbraucht wird.
[0017] Zumindest ein Sensor kann durch einen optischen Sensor gebildet sein. Derartige Sensoren sind besonders kostengünstig erhältlich und benötigen außerdem wenig Platz. Grundsätzlich sind aber auch andere Sensortechnologien anwendbar.
[0018] Wenn der Dosierkolben mit zumindest einer Rückstellfeder verbunden ist, kann die Bewegung des Dosierkolbens durch entsprechende Energieaufbringung beispielsweise pneumatisch oder elektromechanisch vorgenommen werden, wohingegen der Dosierkolben durch die zumindest eine Rückstellfeder automatisch und ohne Energieaufbringung in die geschlossene Stellung gebracht wird.
[0019] Der Dosierkolben kann zur pneumatischen Betätigung mit zwei Druckluftleitungen für zwei verschiedene Drücke verbunden sein, wobei zumindest ein mit der Steuervorrichtung verbundenes Ventil vorgesehen ist.
[0020] Alternativ zur pneumatischen Realisierung kann der Dosierkolben auch zur elektromagnetischen Betätigung mit zwei Hubmagneten verbunden sein, welche Hubmagnete mit der Steuervorrichtung verbunden sind.
[0021] Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
[0022] Fig. 1 eine schematische Einrichtung zur Dosierung von Granulat in den Spalt zwischen Schienenrad und Schiene zur Erhöhung des Reibwerts;
eine Ausführungsform einer Dosiereinrichtung mit pneumatisch betätigtem Dosierkolben;
eine weitere Ausführungsform einer Dosiereinrichtung mit elektromagnetisch betätigtem Dosierkolben;
ein Zeitdiagramm der Steuerung des Dosierkolbens zur Auflösung einer Blockade in Abhängigkeit der Detektion einer Blockade; und ein Zeitdiagramm der Steuerung des Dosierkolbens zur Auflösung einer Blockade nach einem vorgegebenen Zeitraster.
zeigt eine Einrichtung 1 zur Dosierung von Granulat 2, insbesondere von Sand, in [0023] Fig. 2 [0024] Fig. 3 [0025] Fig. 4 [0026] Fig. 5 [0027] Fig. 1 den Spalt zwischen Schienenrad 3 und Schiene 4 zur Erhöhung des Reibwerts. Die Einrichtung 1 zum Dosieren von Granulat 2 ist unter einem Behälter 5 für das Granulat 2 angeschlossen, und dosiert eine gewünschte Menge an Granulat 2. Das dosierte Granulat 2 wird über eine Förderleitung 10 in den Spalt zwischen Rad 3 eines Schienenfahrzeugs und Schiene 4 gefördert, um die Reibung zwischen Rad 3 und Schiene 4 zu erhöhen. Die Steuerung der Dosiereinrichtung 1 erfolgt über eine Steuervorrichtung 16, welche im dargestellten Beispiel mit einem Ventil 19 verbunden ist, über welches pneumatisch eine Druckluftleitung 17 für einen ersten Druck ρϊ oder eine Druckluftleitung 18 für einen Druck p2, der höher ist als der erste Druck p1; geöffnet wird. Wenn in der Förderleitung 11 ein Sensor 10 angeordnet ist, der mit der Steuervorrichtung 16 verbunden ist, kann eine Steuerung bzw. Regelung der Dosiereinrichtung 1 in
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Abhängigkeit einer durch den zumindest einen Sensor 10 detektierten Blockade vorgenommen werden und immer dann, wenn eine Blockade detektiert wird, ein Impuls mit dem höheren, zweiten Druck p2 an den Dosierkolben 7 der Dosiereinrichtung 1 abgegeben werden, um die
Blockade aufzulösen.
[0028] In Fig. 2 ist eine Ausführungsform einer Dosiereinrichtung 1 mit pneumatisch betätigtem Dosierkolben 7 dargestellt. Dabei wird der Dosierkolben 7 gegen die erste Rückstellfeder 14 durch Anwendung von Druckluft mit einem ersten Druck p! vom Zulauf 9 für das Granulat 2 wegbewegt, wodurch der Spalt 8 um eine erste Distanz dj geöffnet wird. Auf diese Weise erfolgt eine normale, gewünschte Dosierung des Granulats 2 in die Dosierkammer 6. Bei Detektion einer Blockade oder zu vorgegebenen Zeitpunkten t, oder in vorgegebenen Zeitintervallen At, kann der Dosierkolben 7 für eine vorgegebene Dauer At derart betätigt werden, dass der Spalt 8 zwischen dem Zulauf 9 für das Granulat 2 und der Dosierkammer 6 um eine zweite Distanz d2, welche größer ist, als die erste Distanz di, nämlich di+Ad geöffnet werden, sodass allfällige Blockaden aufgelöst werden. Die zweite Distanz d2 bzw. die zusätzliche Distanz Ad kann beispielsweise durch eine Stellschraube 20 einstellbar ausgebildet sein. In Abhängigkeit der Qualität des Granulats 2 kann die Distanz dj beispielsweise 5 mm und die größere Distanz d2 beispielsweise 7 mm betragen.
[0029] Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Dosiereinrichtung 1 mit elektromagnetisch betätigtem Dosierkolben 7. Dabei wird der Dosierkolben 7 gegen die erste Rückstellfeder 14 durch Aktivierung eines ersten Hubmagneten 12 bewegt, wodurch der Spalt 8 um eine erste Distanz di geöffnet wird. Auf diese Weise erfolgt eine normale, gewünschte Dosierung des Granulats 2 in die Dosierkammer 6. Bei Detektion einer Blockade oder zu vorgegebenen Zeitpunkten t, oder in vorgegebenen Zeitintervallen At, kann der Dosierkolben 7 für eine vorgegebene Dauer At durch Aktivierung des zweiten Hubmagneten 13 derart betätigt werden, dass der Spalt 8 zwischen dem Zulauf 9 für das Granulat 2 und der Dosierkammer 6 um eine zweite Distanz d2, welche größer ist, als die erste Distanz d1; nämlich dj+Ad geöffnet werden, sodass allfällige Blockaden aufgelöst werden.
[0030] Fig. 4 zeigt ein Zeitdiagramm der Steuerung des Dosierkolbens 7 zur Auflösung einer Blockade in Abhängigkeit der Detektion einer Blockade. Immer, wenn eine Blockade detektiert wird, erfolgt während einer vorgegebene Dauer At eine Öffnung der Distanz x des Dosierkolbens 7 auf die größere Distanz d2. Diese Variante zeichnet sich durch einen minimalen zusätzlichen Verbrauch an Granulat 2 aus, wobei der etwas höhere Aufwand einer Detektion der Blockade durch entsprechende Sensoren 10 in Kauf genommen werden muss.
[0031] Schließlich ist in Fig. 5 ein Zeitdiagramm der Steuerung des Dosierkolbens 7 zur Auflösung einer Blockade nach einem vorgegebenen Zeitraster wiedergegeben. Dabei erfolgt das Öffnen des Dosierkolbens um die zweite, größere Distanz d2 zu vorgegebenen Zeitpunkten t, oder vorgegebenen Zeitintervallen At,. Diese Variante ist gegenüber der in Fig. 4 dargestellten einfacher aber mit einem höheren Verbrauch an Granulat 2 verbunden.
[0032] Das vorliegende Verfahren zur Steuerung einer Einrichtung 1 zur Dosierung von Granulat 2 und die vorliegende Dosiereinrichtung 1 ermöglicht auch beim Vorliegen von Granulat mit unterschiedlicher Qualität eine optimale Funktion, da allfällige auftretende Blockaden rasch und wirkungsvoll aufgelöst werden können.

Claims (11)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer Einrichtung (1) zur Dosierung von Granulat (2), insbesondere von Sand zur Erhöhung des Reibwerts zwischen einem Schienenrad (3) und einer Schiene (4), wobei das Granulat (2) von einem Behälter (5) zugeführt und in eine Dosierkammer (6) dosiert wird, indem ein Dosierkolben (7) betätigt wird, wodurch ein Spalt (8) zwischen einem Zulauf (9) für das Granulat (2) und der Dosierkammer (6) um eine vorgegebene erste Distanz (di) geöffnet wird, und der Dosierkolben (7) zeitweise derart betätigt wird, dass der Spalt (8) zwischen dem Zulauf (9) für das Granulat (2) und der Dosierkammer (6) um eine zweite Distanz (d2), welche größer ist, als die erste Distanz (d^, geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkolben (7) für eine vorgegebene Dauer (At) derart betätigt wird, dass der Spalt (8) zwischen dem Zulauf (9) für das Granulat (2) und der Dosierkammer (6) um die zweite Distanz (d2) geöffnet wird, wenn eine Blockade des Granulats (2) detektiert wird, sodass die Blockade aufgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (8) zwischen dem Zulauf (9) für das Granulat (2) und der Dosierkammer (6) für eine vorgegebene Dauer (At) von 100 ms bis 1 s um die zweite Distanz (d2) geöffnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockade des Granulats (2) durch zumindest einen Sensor (10) detektiert wird, wobei der zumindest eine Sensor (10) in einer von der Dosierkammer (6) wegführenden Förderleitung (11) angeordnet ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkolben (7) pneumatisch betätigt wird, wobei für die Betätigung des Dosierkolbens (7) zwei verschiedene Drücke (pi, p2) verwendet werden.
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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkolben (7) elektromagnetisch durch zwei Hubmagneten (12, 13) betätigt wird.
6. Dosiereinrichtung (1) zur Dosierung von Granulat (2), insbesondere von Sand zur Erhöhung des Reibwerts zwischen einem Schienenrad (3) und einer Schiene (4), mit einem Zulauf (9) für das Granulat (2) von einem Behälter (5) und in eine Dosierkammer (6), wobei ein Dosierkolben (7) über eine Steuervorrichtung (16) derart betätigbar ist, dass ein Spalt (8) zwischen dem Zulauf (9) für das Granulat (2) und der Dosierkammer (6) um eine vorgegebene erste Distanz (di) und eine zweite Distanz (d2), welche größer ist, als die erste Distanz (di), öffenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensor (10) in einer von der Dosierkammer (6) wegführenden Förderleitung (11) angeordnet und mit der Steuereinrichtung (16) verbunden ist, sodass der Dosierkolben (7) für eine vorgegebene Dauer (At) betätigbar ist, dass der Spalt (8) zwischen dem Zulauf (9) für das Granulat (2) und der Dosierkammer (6) um die zweite Distanz (d2) öffenbar ist, wenn eine Blockade des Granulats (2) durch den zumindest einen Sensor (10) detektiert wird, sodass die Blockade aufgelöst wird.
7. Dosiereinrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Distanz (d2) über eine Stellschraube (20) einstellbar ist.
8. Dosiereinrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensor (10) durch einen optischen Sensor gebildet ist.
9. Dosiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkolben (7) mit zumindest einer Rückstellfeder (14, 15) verbunden ist.
10. Dosiereinrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkolben (7) zur pneumatischen Betätigung mit zwei Druckluftleitungen (17, 18) für zwei verschiedene Drücke (pb p2) verbunden ist, und dass zumindest ein mit der Steuervorrichtung (16) verbundenes Ventil (19) vorgesehen ist.
11. Dosiereinrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkolben (7) zur elektromagnetischen Betätigung mit zwei Hubmagneten (12, 13) verbunden ist, welche Hubmagnete (12, 13) mit der Steuervorrichtung (16) verbunden sind.
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