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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Dosierpumpe, mit welcher beispielsweise
flüssiger Brennstoff
zu einem Heizgerät
in einem Fahrzeug gefördert
werden kann.
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Derartige
Dosierpumpen umfassen im Allgemeinen einen Förderkolben, der zum Fördern des flüssigen Brennstoffs
hin- und herbewegbar ist und dazu beispielsweise in einer Führungshülse aufgenommen
und geführt
ist. Durch die Hin- und Herbewegung taucht der Kolben je nach Bewegungstakt mehr
oder weniger stark in diese Führungshülse ein. Auf
diese Art und Weise wird aus einer durch eine Innenoberfläche dieser
Führungshülse auch
begrenzten Pumpenausstoßkammer
entweder der flüssige Brennstoff
ausgestoßen,
nämlich
dann, wenn der Förderkolben
in Richtung Minimierung des Pumpenausstoßkammervolumens bewegt wird,
oder es kann Brennstoff aufgenommen werden, nämlich dann, wenn der Förderkolben
in Richtung Maximierung des Pumpenausstoßkammervolumens bewegt wird.
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Im
Allgemeinen ist diese Führungshülse in einem
Trägerelement,
das Teil eines Gehäuses
der Dosierpumpe sein kann oder in einem solchen Gehäuse getragen
sein kann, fest getragen. Um den flüssigen Brennstoff in Richtung
zu der Pumpenausstoßkammer
leiten zu können,
ist zwischen einer Außenoberfläche dieser
Führungshülse und
dem diese an sich tragenden Trägerelement
ein Umfangsabstand vorhanden, so dass ein ringförmiger Strömungsraum gebildet wird. Dieser
führt in
Richtung zu der Pumpenausstoßkammer.
In einem weiteren Längenbereich
liegt die Führungshülse an dem
Trägerelement
im Wesentlichen über
den gesamten Umfangsbereich an, so dass einerseits durch Presspassung
eine stabile Halterung der Führungshülse gegeben
ist und andererseits der ringförmige
Kanalbereich axial begrenzt ist und dafür gesorgt ist, dass im Über gang
zwischen dem Trägerelement
und der Führungshülse kein
flüssiger
Brennstoff austreten kann. Um die stabile Halterung der Führungshülse erlangen
zu können,
muss diese im Allgemeinen aus Metallmaterial aufgebaut werden, so
dass in einem vergleichsweise kurzen Längenbereich durch den Anlagekontakt
zwischen Führungshülse und
Trägerelement
diese Halterung erzeugt wird, während
in einem längeren
Abschnitt dann der ringartige Zwischenraum gebildet ist, in welchem
kein Kontakt zwischen der Führungshülse und
dem Trägerelement besteht.
Dies ist auch dadurch bedingt, dass derartige Führungshülsen im Allgemeinen durch Drehbearbeitung
auf die gewünschten
Maße gebracht
werden, so dass sich grundsätzlich
eine rotationssymmetrische Außenoberfläche ergibt,
mit der Folge, dass nur in einem vorgegebenen Längenbereich der Tragekontakt
zum Trägerelement
vorhanden ist.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dosierpumpe bereitzustellen,
welche bei vereinfachtem und kostengünstigerem Aufbau eine verbesserte
Betriebscharakteristik aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
eine Dosierpumpe, insbesondere zum Zuführen von Brennstoff zu einem
Fahrzeugheizgerät,
umfassend einen Förderkolben,
welcher zum Fördern von
flüssigem
Medium hin- und herbewegbar ist, eine den Förderkolben teilweise aufnehmende
und zur Hin- und Herbewegung führende
Führungshülse, wobei
die Führungshülse mit
einer Innenoberfläche
eine Pumpenausstoßkammer
begrenzt und mit einer Außenoberfläche eine
zu der Pumpenausstoßkammer führende Kanalanordnung
begrenzt, wobei die Führungshülse in einem
Trägerelement
getragen ist und in einem ersten Längenbereich mit ihrer Außenoberfläche im Wesentlichen über den
gesamten Umfang an dem Trägerelement
anliegt und in einem zweiten Längenbereich
mit ihrer Außenoberfläche einen
Abstand zu dem Trägerelement
aufweist, wobei zwischen dem Trägerelement
und der Führungshülse in ihrem
zweiten Längenbereich
die Kanalanordnung bereitgestellt ist, wobei die Führungshülse in ihrem zweiten
Längenbereich
wenigstens einen Abstützbereich
aufweist, mit welchem diese bezüglich
des Trägerelements
gestützt
ist.
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Mit
der erfindungsgemäßen Dosierpumpe werden
verschiedene vorteilhafte Aspekte erhalten. So gestattet die Ausgestaltung
der Führungshülse mit
zumindest einem Abstützabschnitt
in demjenigen Längenbereich,
in welchem diese auch die Kanalanordnung begrenzt, eine über die
Länge der
Führungshülse hinweg
besser verteilte Abstütz-
bzw. Tragewirkung bezüglich
des Trägerelemetns.
Das heißt,
derjenige Längenbereich,
in welchem im Wesentlichen ein vollflächiger Umfangsanlagekontakt bezüglich des
Trägerelements
vorhanden ist, wird hinsichtlich seiner Abstützfunktion, die auch für die korrekte
Funktionalität
der Dosierpumpe bedeutend ist, entlastet, da eine bessere Verteilung
auf den gesamten Längenbereich
der Führungshülse erhalten werden
kann. Dies wiederum gestattet es, die Führungshülse nicht aus Metall herzustellen,
sondern beispielsweise aus Kunststoff. Bei Einsatz einer aus Kunststoff
aufgebauten Führungshülse besteht
bei der aus dem Stand der Technik bekannten Konfiguration grundsätzlich das
Problem, dass bei Beschränkung
der Tragefunktion auf einen vergleichsweise kurzen Längenbereich,
nämlich
denjenigen Längenbereich,
in dem kein ringartiger Kanal gebildet ist, aufgrund der deutlich
höheren
Elastizität
bzw. Flexibilität
des Kunststoffmaterials im Vergleich zu Metallmaterial die Gefahr
des Verkippens der Führungshülse besteht.
Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Dosierpumpe jedoch eine
zusätzliche
Abstützung
in demjenigen Längenbereich
vorgesehen ist, der an sich auch zur Brennstoffzuführung dient,
kann diese Gefahr des Verkippens auch bei Einsatz von Kunststoffmaterial
verhindert werden. Andererseits gestattet der Einsatz von Kunststoffmaterial
den Aufbau der Führungshülse, so
wie bei der erfindungsgemäßen Dosierpumpe
vorgegeben, also mit Abstützabschnitten
in bestimmten Längenbereichen,
d. h. einer grundsätzlich
nicht rotationssymmetrischen Formgebung, beispielsweise durch Herstellung
in einem Spritzgussverfahren. Durch die Möglichkeit, bedingt durch die
Formvorgabe andere Materialien als Metall einsetzen zu können, kann
wiederum die Materialaus wahl so getroffen werden, dass die Betriebscharakteristik
verbessert wird, nämlich
hinsichtlich des Reibverhaltens zwischen dem hin- und herbewegbaren
Förderkolben
und der Führungshülse. Hier können besonders
reibungsarme Kunststoffe zum Einsatz gebracht werden, so dass die
Betriebslebensdauer einer erfindungsgemäß aufgebauten Dosierpumpe deutlich
erhöht
werden kann.
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Beispielsweise
kann bei der erfindungsgemäßen Dosierpumpe
vorgesehen sein, dass die Führungshülse in ihrem
zweiten Längenbereich
in wenigstens einem Umfangsbereich eine bezüglich des ersten Längenbereichs
zurückgesetzte
Außenoberfläche aufweist.
Dabei ist es dann beispielsweise möglich, dass in dem Bereich
der zurückversetzten Außenoberfläche ein über diese
hinausragender Abstützabschnitt
vorgesehen ist.
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Um
auch im zweiten Längenbereich
eine Abstützfunktion
zu erlangen, die näherungsweise
der Abstützung
im ersten Längenbereich
entspricht, wird weiter vorgeschlagen, dass der Abstützabschnitt über die
zurückversetzte
Außenoberfläche bis
auf das Niveau der Außenoberfläche im ersten
Längenbereich
hinausragt.
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Zum
Bereitstellen eines Übergangs
zwischen der Kanalanordnung und der Pumpenausstoßkammer wird vorgeschlagen,
dass im Angrenzungsbereich des ersten Längenbereichs an den zweiten Längenbereich
wenigstens eine zu der Pumpenausstoßkammer führende Durchtrittsöffnung vorgesehen ist.
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Um
trotz der Möglichkeit,
auch im zweiten Längenbereich
eine Abstützung
der Führungshülse bezüglich des
Trägerelements
bereitstellen zu können,
einen möglichst
großen
Strömungsquerschnitt im
Bereich der Kanalanordnung erlangen zu können, wird weiter vorgeschlagen,
dass an zwei im Wesentlichen entgegengesetzt zueinander liegenden
Umfangsbereichen im zweiten Längenbereich
eine zurückversetzte
Außenoberflä che vorgesehen
ist.
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Die
erfindungsgemäße Dosierpumpe
kann weiter so aufgebaut sein, dass die Führungshülse im Wesentlichen in ihrem
ersten Längenbereich
die Pumpenausstoßkammer
begrenzt und im Wesentlichen in ihrem zweiten Längenbereich die Kanalanordnung
begrenzt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Dosierpumpe
die Führungshülse derart
ausgestaltet sein, dass die Führungshülse in ihrem
zweiten Längenbereich
eine Außenkontur
aufweist, die der Außenkontur
der Führungshülse im ersten
Längenbereich
entspricht und an wenigstens einen Umfangsbereich durch eine nach
außen
hin offene und die Kanalanordnung wenigstens zum teil bereitstellende
Einsenkung unterbrochen ist.
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Wie
vorangehend bereits ausgeführt,
ist es ein besonderer Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass insbesondere
auch bedingt durch die konstruktive Auslegung die Führungshülse aus
Kunststoffmaterial aufgebaut werden kann, mit dem Vorteil, dass nicht
nur kostengünstigeres
Material und auch leichter bearbeitbares bzw. im Herstellungsverfahren leichter
handhabbares Material eingesetzt werden kann, sondern dass auch
die Gleiteigenschaften bei der Führung
des Förderkolbens
deutlich verbessert werden können.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
Dosierpumpe im Längsschnitt, geschnitten
längs einer
Linie I-I in 2;
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2 eine
Querschnittsansicht der in 1 gezeigten
Dosierpumpe, geschnitten längs
einer Linie II-II in 1;
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3 eine
vergrößerte Detailansicht
des Ausschnitts III in 2;
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4 eine
perspektivische Ansicht einer bei der Dosierpumpe der 1 eingesetzten
Führungshülse.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäß ausgestaltete
Dosierpumpe allgemein mit 10 bezeichnet. Diese Dosierpumpe 10 kann
dazu eingesetzt werden, flüssigen
Brennstoff von einem in einem Kraftfahrzeug vorgesehenen Tank in
Richtung zu einem Heizgerät,
wie z. B. einer Standheizung oder einem Zuheizer zu fördern.
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Die
Dosierpumpe 10 umfasst eine Gehäuseanordnung 12, die
aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt ist. So ist ein Gehäuseendteil 14 vorgesehen,
auf welchem ein mit einem Schlauchanschluss zu verbindender Einlassstutzen 16 vorgesehen
ist. Im Gehäuseendteil 14 ist
ferner ein Filter 18 vorgesehen. Im Außenumfangsbereich ist mit dem Gehäuseendteil 14 eine
Gehäuseaußenwandung 20 fest
verbunden, die an ihrem anderen axialen Endbereich – axial
bezogen auf eine Längsachse
der gesamten Dosierpumpe 10 – mit einem weiteren Gehäuseendteil 22 verbunden
ist. An diesem weiteren Gehäuseendteil 22 ist
im radial inneren Bereich – radial
wieder bezogen auf die Längsachse
A – ein
lang gestrecktes, hülsenartiges
Trägerelement 24 getragen.
An diesem hülsenartigen
Trägerelement 24 wiederum
ist ein Auslass-Rückschlagventil 26 getragen, das
ein im Wesentlichen einen Ventilsitz bereitstellendes Teil 28 und
einen mit einer Schlauchleitung verbindbaren Auslassstutzen 30 umfasst.
Auf dem Ventil sitzt eine federvorgespannte Ventilkugel 32 auf,
welche verhindert, dass in den Auslassstutzen 30 geförderter
flüssiger
Brennstoff wieder zurück strömt.
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Auf
dem Gehäuseendteil 14 und
dem Trägerelement 24 ist
eine allgemein mit 34 bezeichnete Elektromagnetspule getragen.
Das Gehäuseendteil 14,
ein Spulenträger 36 der
Elektromagnetspule 34 und das Trägerelement 24 begrenzen
eine Pumpeneinlasskammer 38, zu welcher eine im Gehäuseendteil 14 vorgesehene
Einlassöffnung 40 führt.
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Das
Trägerelement 24,
das, wie in 2 erkennbar, im Allgemeinen
von ringartigem Querschnitt ist, trägt mit seiner Innenoberfläche eine
Führungshülse 42.
Diese ebenfalls mit im Allgemeinen ringartigem Querschnitt ausgestaltete
und nachfolgend mit Bezug auf die 3 und 4 detaillierter
beschriebene Führungshülse 42 weist
einen mit beispielsweise kreisrundem Querschnitt ausgestalteten
Innenraum 44 auf. Dieser Innenraum 44, welcher
begrenzt ist durch eine Innenoberfläche 46, begrenzt in
Zusammenwirkung mit dem Teil 28 der Ventilanordnung 26 eine
Pumpenausstoßkammer 48 und
dient weiterhin der Führung
eines Förderkolbens 50 zur
Hin- und Herbewegung in Richtung der Längsachse A. In seinem nicht
in die Führungshülse 42 eingreifenden
Bereich trägt
der Förderkolben 50 einen
Anker 52. Ferner ist durch eine Vorspannfeder 54 der
Förderkolben 50 so
vorgespannt, dass er die Tendenz hat, sich so weit als möglich aus
dem Innenraum 44 der Führungshülse 42 heraus
zu bewegen und dabei mit einem beispielsweise am Anker getragenen
Dichtelement 56 die Einlassöffnung 40 abzuschließen.
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Die
Führungshülse 42,
welche gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung vorzugsweise aus Kunststoffmaterial aufgebaut
ist, ist von lang gestreckter Gestalt und weist im Wesentlichen
zwei Längenbereiche
auf. In einem ersten Längenbereich 58 ist
die Führungshülse 42 so
geformt, dass die Umfangskontur einer Außenoberfläche 60 derselben der Umfangskontur
einer Innenoberfläche 62 des
Trägerelements 24 entspricht.
Im dargestellten Beispiel ist beispielsweise diese Innenoberfläche 62 mit
im Wesentlichen kreisrunder Kontur bereitgestellt, so dass im ersten
Längenbereich 58 die
Führungshülse 42 ebenfalls
mit kreisrunder Außenoberfläche ausgebildet
ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Außenabmessung der Führungshülse 42 zumindest
in diesem Längenbereich 58 ein
bestimmtes Übermaß bezüglich der
Innenabmessung des Trägerelements 24 aufweist,
so dass insbesondere in diesem ersten Längenbereich 58 bei
in das Trägerelement 24 eingesetzter Führungshülse 42 eine
Presspassung bereitgestellt ist und somit eine stabile Halterung
der Führungshülse 42 vorliegt.
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In
einem zweiten Längenbereich 64 weicht die
Formgebung der Außenoberfläche der
Führungshülse 42 von
der Formgebung der Innenoberfläche 62 des
Trägerelements 24 ab.
Man erkennt insbesondere in 2, dass
an zwei einander entgegengesetzt liegenden Umfangsbereichen die
Führungshülse 42 abgeflacht
ist, so dass im Wesentlichen plane, also nicht gekrümmte Außenoberflächenbereiche 70, 72 gebildet
sind. Diese Außenoberflächenbereiche 70, 72 liegen
nun im Abstand zur Innenoberfläche 62 des
Trägerelements 24,
so dass zwischen dem Trägerelement 24 und
der Führungshülse 42 in diesem
zweiten Längenbereich 64 der
Führungshülse 42 eine
Kanalanordnung 74 geschaffen ist. Diese Kanalanordnung 74 schließt an die
Einlasskammer 38 an und führt zu Durchgangsöffnungen 76,
die jeweils in den Außenoberflächenbereichen 70, 72 im Angrenzungsbereich
an den ersten Längenbereich 58 der
Führungshülse 42 bereitgestellt
sind und in den Innenraum 44 führen. Die Lage dieser Öffnungen 76 bezogen
auf die Längserstreckung
der Führungshülse 42 ist
derart gewählt,
dass bei maximal aus der Führungshülse 42 herausgezogenem
Förderkolben 50 dessen
noch in die Führungshülse 42 eingreifendes
Ende die Öffnungen 76 nicht
mehr bzw. nicht mehr vollständig überdeckt.
Bei maximal in die Führungshülse 42 eintauchendem
Förderkolben 50,
also bei minimalem Volumen der Pumpenausstoßkammer 58 überdeckt
der Förderkolben 50 die Öffnungen 76, so
dass dann eine Verbindung zwischen der Pumpenausstoßkammer 48 und
der Kanalanordnung 74 und somit der Pumpeneinlasskammer 38 unterbrochen
ist.
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Man
erkennt in den 3 und 4 weiter, dass
bei jedem der abgeflachten Oberflächenbereiche 70, 72 ein
Abstützabschnitt 78, 80 vorgesehen ist.
Die Abstützabschnitte 78, 80 erstrecken
sich im dargestellten Beispiel von dem der Einlasskammer 38 nahe
liegenden Endbereich der Führungshülse 42 bis
in den Bereich, in welchem eine jeweilige Durchgangsöffnung 76 ausgebildet
ist. Der Überstand
der Abstützabschnitte 78, 80 über den
jeweiligen abgeflachten Oberfächenbereich 70, 72 ist
so gewählt, dass
diese Abstützabschnitte 78, 80 radial
näherungsweise
bis auf das Niveau der Außenoberfläche 60 im
ersten Längenbereich 58 und
zwar in demjenigen Umfangsbereich, in welchem dann auch ein jeweiliger
Abstützabschnitt 78, 80 anschließt, reichen.
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Beim
Einsetzen der Führungshülse 42 in
das Trägerelement 24 wird
somit nicht nur ein stabiler und gegen Ausweichbewegungen sicherer
Halt der Führungshülse im ersten
Längenbereich 58 erlangt,
sondern es wird trotz des Bereitstellens der Kanalanordnung 74 dafür gesorgt,
dass auch im zweiten Längenbereich 64 in
praktisch jeder Richtung eine stabile Abstützung für die Führungshülse 42 bereitgestellt ist,
so dass trotz der Tatsache, dass diese aus im Vergleich zu Metallmaterial
deutlich flexiblerem Kunststoffmaterial aufgebaut werden kann, dennoch
eine stabile Führungsfunktion
für den
Förderkolben 50 bereitstellen
kann.
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Nachfolgend
wird die Funktion der erfindungsgemäßen Dosierpumpe 10 beschrieben.
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Befindet
sich der Förderkolben 50 in
der in 1 dargestellten Positionierung, in welcher das Volumen
der Pumpenausstoßkammer 48 maximal ist,
und wird dann die Elektromagnetanordnung 34 erregt, so
bewegt sich der Anker 52 zusammen mit dem Förderkolben 50 in
Richtung Verringern des Pumpenausstoßkammervolumens. Bereits nach
einem kurzen Förderhub überdeckt
der Förderkolben 50 die Öffnungen 76 in
der Führungshülse 42 vollständig, so
dass kein zu dieser Zeit in der Pumpenausstoßkammer 48 enthaltener
Brennstoff über
die Öffnungen 76 in
Richtung zur Einlasskammer 48 zurückgedrängt werden kann. Bei einer
dann fortschreitenden Minimierung des Volumens der Pumpenausstoßkammer 48 wird
der darin enthaltene Brennstoff durch eine Auslassöffnung 84 des
Teils 28 gedrängt, so
dass auch die Ventilkugel 32 von ihrem Ventilsitz abhebt
und der geförderte
Brennstoff dann unter Überwindung
der Ventilanordnung 26 über
den Auslassstutzen 30 abgegeben werden kann. Bei diesem Fördertakt
wird gleichzeitig auch durch Vergrößern des Volumens der Einlasskammer 38 – bedingt
dadurch, dass der Förderkolben 50 weiter
in die Führungshülse 42 eintaucht – flüssiger Brennstoff
in die Einlasskammer 38 gesaugt.
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Wird
nach erreichtem minimalen Volumen der Pumpenausstoßkammer 48 die
Erregung der Elektromagnetanordnung 34 beendet, so kehrt
der Förderkolben 50 vorspannungsbedingt
wieder in Richtung Vergrößerung des
Pumpenausstoßkammervolumens
zurück,
wobei in dieser Phase in dieser Pumpenausstoßkammer 48 ein Unterdruck
erzeugt wird, solange die Öffnungen 76 noch
vom Förderkolben 50 überdeckt
sind. Gleichzeitig wird in der Einlasskammer 38 durch den
sich aus der Führungshülse 42 heraus
bewegenden Förderkolben 50 ein Überdruck
erzeugt. Ein gewisser Anteil des flüssigen Brennstoffs kann dabei
durch die Einlassöffnung 40 entweichen.
Mit zunehmendem Erschweren des Entweichens über die Einlassöffnung 40 und
mit Freigabe der Verbindung zwischen der Pumpenausstoßkammer 48 und
der Einlasskammer 38 wird dann aber der Brennstoff weiter über die
Kanalanordnung 74 in die Pumpenausstoßkammer 48 gedrängt, so dass
bei einem nachfolgenden Verringern des Volumens der Pumpenausstoßkammer 48 ein
erneutes Brennstoffquantum in Richtung Auslassstutzen 30 gefördert wird.
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Durch
den Einsatz einer Führungshülse aus Kunststoffmaterial,
das hinsichtlich seiner Gleiteigenschaften einerseits und hinsichtlich
der Resistenz gegen das zu fördernde
Medium andererseits optimiert werden kann, kann der Verschleiß im Reibkontakt zwischen
dem Förderkolben 50 und
der Führungshülse 42 deutlich
gemindert werden. Gleichzeitig ist durch die Abstützung der
Führungshülse 42 auch
in demjenigen Längenbereich,
in welchem sie zusammen mit dem Trägerelement 24 die
Kanalanordnung 74 begrenzt, dafür gesorgt, dass bei Einsatz
von Kunststoffmaterial für
diese Führungsülse 42 gleichwohl
eine sehr stabile Halterung erlangt wird.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich die Formgebung der Führungshülse 42 in ihrem
zweiten Längenbereich 64 anders
sein kann als dargestellt. So ist eine Teilung in einem anderen Winkelverhältnis, als
180° möglich. Auch
ist es selbstverständlich
möglich,
die Kanalanordnung 74 durch andersartig geformte nutartige
Einsekungen bereitzustellen, die nach radial außen hin offen sind und entlang
der Führungshülse 42 sich
zu einer oder mehrerer der Öffnungen 76 erstrecken.
Letztendlich ist auch die in den 3 und 4 erkennbare
Variante so zu interpretieren, dass im zweiten Längenbereich 64 in
gewissen Umfangsbereichen eine Unterbrechung der ansonsten der Formgebung
im ersten Längenbereich 58 entsprechenden
Außenoberfläche 60 erzeugt
ist, so dass eine Abstützung
der Führungshülse 42 nicht
nur über
die beiden Abstützabschnitte 78, 80 erlangt
wird, sondern diese auch in den zwischen den beiden abgeflachten
und somit die nutartigen Einsenkungen bereitstellenden Oberflächenbereichen 70, 72 liegenden
Umfangsbereichen 82, 84 bezüglich des Trägerelements 24 abgestützt ist.
Bei entsprechender Stabilität
der Führungshülse 42 könnte die
Abstützung
ggf. nur über
derartige als Abstützbereiche
auch wirksame Umfangsbereiche 82, 84 erfolgen
und auf die Abstützabschnitte 78, 80 verzichtet
werden.