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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für ein Arbeitsgerät, insbesondere eine Motorkettensäge, mit einem Gehäuse mit einer Gehäusewandung, die wenigstens einen Durchbruch für Abgase aufweist und einer sich außerhalb des Gehäuses über den wenigstens einen Durchbruch erstreckenden Hutze mit einer zu einer Seite weisenden Hutzenöffnung, aus der durch den wenigstens einen Durchbruch aus einem Inneren des Gehäuses strömende Abgase in einem Abgasstrahl nach außen geführt werden.
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Stand der Technik
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Schalldämpfer sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Des Weiteren sind Abgasauslässe des Schalldämpfers in unterschiedlicher Form bekannt.
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In der
DE 25 39 516 A1 ist eine Auspuffvorrichtung für Brennkraftmaschinen beschrieben. Dabei weist der Schalldämpfer drei Auslassöffnungen auf, die nach außen abgestellte, sie überdeckende Wandungsteile umfassen.
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In der
DE 28 22 966 C2 ist ein hutzenartiger Auslass mit ebenfalls nach außen vom Schalldämpfer abstehenden Wandungen beschrieben.
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In der
DE 78 10 865 U1 ist ein Abgasschalldämpfer für eine Auspuffvorrichtung von Brennkraftmaschinen beschrieben. Hier ist eine, der vorgenannten Druckschrift ähnliche Anordnung mit nach außen abstehenden, geneigten Hutzen beschrieben.
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Die
DE 696 15 540 T2 zeigt einen Schalldämpfer einer Motorkettensäge, dessen Gehäuse in einer Gehäusewandung Durchbrüche für Abgase aufweist, wobei sich außerhalb des Gehäuses über die Durchbrüche jeweils eine Hutze mit einer zur Seite weisenden Hutzenöffnung erstreckt und aus der Hutzenöffnung der durch den jeweiligen Durchbruch
16 aus dem Inneren des Gehäuses strömendes Abgas nach außen geführt wird.
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Die
DE 88 12 435 U1 beschreibt einen Abgasschalldämpfer für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Zweitaktmotor für tragbare Arbeitsgeräte wie Motorkettensägen oder dergleichen, bestehend aus im wesentlichen zwei Gehäuseschalen, die eine Abgaskammer begrenzen, wobei eine der Gehäuseschalen eine Hauptaustrittsöffnung aufweist, aus der in Richtung eines Hauptaustrittsvektors der Abgasstrom ausströmt, wobei benachbart zur Hauptaustrittsöffnung eine Nebenaustrittsöffnung mit einem Leitelement für einen Teilabgasstrom angeordnet ist, deren Austrittsvektor etwa quer zum Hauptaustrittsvektor der Hauptaustrittsöffnung gerichtet ist, und das Leitelement aus einer die nebenaustrittsöffnung übergreifenden Kappe mit einem zur Hauptaustrittsöffnung offenen Ende besteht.
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Die Konstruktion des Abgasschalldämpfers sollte so erfolgen, dass während des Betriebs die Ausbildung von hot spots an Berührungspunkten der Motorkettensäge während ihres Abrollens auf einer Abrollfläche verhindert wird. Es sollte aus den gleichen Gründen auch verhindert werden, dass die Hitze des Abgasstrahls an einer durch die Berührungspunkte aufgespannten Einhüllenden eine vorgegebene Grenztemperatur überschreitet.
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Nachteilig an den im Stand der Technik bekannten Schalldämpfern, ist dass sich der Abgasstrahl entweder an der Schalldämpferaußenwandung anlegt, sie erwärmt und ihrer Kontur folgt oder stark von der Schalldämpferaußenwandung weggerichtet werden muss, um obigen Nachteil zu vermeiden.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schalldämpfer für ein Arbeitsgerät zur Verfügung zu stellen, der die genannten Nachteile überwindet.
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Die Aufgabe wird durch einen Schalldämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der eingangs genannte Schalldämpfer weist ein Gehäuse mit einer Gehäusewandung mit wenigstens einem Durchbruch für Abgase auf und eine sich außerhalb des Gehäuses über den wenigstens einen Durchbruch erstreckende Hutze, mit einer zu einer Seite weisenden Hutzenöffnung, aus der durch den wenigstens einen Durchbruch aus einem Innern des Gehäuses strömende Abgase in einem Abgasstrahl mit einer Strömungsrichtung nach außen geführt werden. Es hat sich gezeigt, dass eine an dem wenigstens einen Durchbruch angeordnete und einer Strömungsrichtung des Abgasstrahls entgegen gerichtete Kieme den aus der Hutze austretenden Abgasstrahl präzisiert, genauer positioniert und fokussiert. Damit wird einem Anlegen des Abgasstrahls außen an der Gehäusewandung entgegenwirkt.
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Dazu ist die wenigstens eine Kieme erfindungsgemäß auf ein Hutzendach gerichtet, und sie gibt den aus dem Gehäuse durch die wenigstens einen Durchbruch tretenden Abgasen eine Richtung auf eine Innenseite des Hutzendaches. Die Richtungsgebung des Abgases auf die Innenseite des Hutzendaches führt dazu, dem Abgas beim Austritt aus der Hutze eine definierte Abrisskante zu bieten, damit der Abgasstrahl nicht außen an der Gehäusewandung des Schalldämpfers zur Anlage kommt.
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Die Kieme ist entgegen der Strömungsrichtung des Abgasstrahls gestellt. Erfindungsgemäß ist die Kieme in einem Winkel gegen das Hutzendach gestellt, so dass Abgase nach dem Durchgang durch den wenigstens einen Durchbruch zumindest in einer Richtungskomponente der Strömungsrichtung des Abgasstrahls entgegengesetzt sind. Der Winkel ist erfindungsgemäß günstigenfalls kleiner als 90°, vorzugsweise kleiner als 70°.
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Der genante Vorteil tritt insbesondere bei einem Arbeitsgerät zu Tage, in das der erfindungsgemäße Schalldämpfer eingebaut ist, und bei dem die Hutzenöffnung durch eine möglichst große Entfernung zu einer durch Abstandsflächen gebildeten Einhüllenden den Abgasstrahl an einer Gehäusewandung des Schalldämpfers entlang leiten muss. Die Einhüllende wird durch die durch die Berührungspunkte des Arbeitsgerätes – z. B. die Kettensäge ohne Schwert – aufgespannten Abstandsflächen gebildet. Die Abstandsflächen entsprechen somit dem geringsten Abstand, den beispielsweise ein durch Moosbewuchs entflammbarer ebener Boden zu dem auf ihm in einer entsprechenden Position liegenden Arbeitsgerät annehmen kann.
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Vorzugsweise ist die Entfernung entlang des Abgasstrahls zwischen Hutzenöffnung und Einhüllender maximal. Nach dem Austritt aus der Hutzenöffnung kühlt der Abgasstrahl mit zunehmender Entfernung deutlich ab. Die Abkühlung liegt in der Größenordnung von 30°C/cm. Der Abgasstrahl ist durch die erfindungsgemäße Präzisierung auf einen besonders kleinen Bereich lenkbar. Die Abgastemperatur in dem Bereich ist möglichst gering zu halten.
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Der Schalldämpfer ist üblicherweise auf einer dem Benutzer abgewandte Seite des Verbrennungsmotors am Kurbelgehäuse montiert. Durch den erfindungsgemäßen Schalldämpfer wird ein unerwünschtes Umlenken des Abgasstrahls durch Anlegen zum Kurbelgehäuse hin verhindert und eine zusätzliche Erwärmung der Gehäusewandung des Schalldämpfers sowie angrenzender Bauteile vermieden.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass sich jede der wenigstens einen Kieme im Inneren des Gehäuses über jeweils genau einen Durchbruch erstreckt. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, die wenigstens eine Kieme außen am Gehäuse und innen in der Hutze über jeweils genau einem Durchbruch anzuordnen. Die Kieme kann sogar durch den Durchbruch hindurchgeführt sein.
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Vorzugsweise ist die durch die wenigstens eine Kiemenöffnung gebildete Ebene im Wesentlichen senkrecht zur Gehäusewandung angeordnet. Durch die Anordnung wird das Abgas besonders weit in den der Hutzenöffnung entfernten Bereich im Inneren der Hutze gedrückt. Der Abgasstrahl kann sich dann innen besonders gut an das Hutzendach anlegen und die Hutze fokussiert verlassen.
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Günstigerweise weist der wenigstens eine Durchbruch zu der einen Seite einen geraden Rand und zu einer gegenüberliegenden Seite einen bogenförmigen Rand auf. Dabei kanndie Kieme entlang des bogenförmigen Randes mit der Gehäusewandung gasdicht verbunden sein. Der gerade Rand des Durchbruchs bildet zusammen mit dem offenen Kiemenrand die zu der einen Seite geöffnete Kiemenöffnung aus. Der so ausgebildete, im Wesentlichen kreissegmentförmige Durchlassquerschnitt hat sich als besonders günstig zur Fokussierung des Abgasstrahls erwiesen.
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Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schalldämpfers ist in der Gehäusewandung eine Mehrzahl von in einer von der einen Seite zur gegenüberliegenden Seite weisenden Flucht angeordneten Durchbrüchen vorgesehen. Die Form der Durchbrüche ist dabei vorteilhafterweise untereinander gleich und jeder der Durchbrüche ist innen von genau einer Kieme überdacht. Die Kiemen können insbesondere baugleich sein. Die Mehrzahl an Kiemen fokussiert den Abgasstrahl zusätzlich und vergrößert den Durchlassquerschnitt.
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Ein Anlegen des Abgasstrahls außen an die Gehäusewandung wird durch ein schräg zur Gehäusewandung verlaufendes, zur Hutzenöffnung hin gegenüber der Gehäusewandung ansteigendes Hutzendach weitgehend verhindert, sofern der Abgasstrahl innen am Hutzendach anliegt. Vorzugsweise ist das Hutzendach eben ausgebildet und in einem leichten Winkel von etwa 5 bis 30 Grad gegenüber der Gehäusewandung geneigt. Das Hutzendach bildet an der Hutzenöffnung eine Abrisskante aus. Die Hutze sollte sich bei einer Mehrzahl von Durchbrüchen mit ihrem Hutzendach über alle Durchbrüche erstrecken.
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Es ist auch ein sich zur Hutzenöffnung hin verbreiterndes Hutzendach denkbar. Dadurch wird eine Streuung des Abgasstrahls parallel zur Gehäusewandung erzeugt.
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Günstigerweise ist die Hutze in einem etwa mittig und senkrecht durch die Hutzenöffnung von der einen zur gegenüberliegenden Seite verlaufenden Querschnitt im Wesentlichen L-förmig ausgeformt. Der lange L-Schenkel verläuft dann im Hutzendach und der kurze L-Schenkel verläuft in der Hutzenwand.
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Vorzugsweise weisen Arbeitsgeräte, insbesondere handgeführte Arbeitsgeräte wie Motorkettensägen, Trennschleifer, Heckenscheren den erfindungsgemäßen Schalldämpfer auf. Der Schalldämpfer ist dann am Abgasauslass eines Verbrennungsmotors vorgesehen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in sieben Figuren beschrieben. Dabei zeigen in rein schematischer Darstellung:
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1 perspektivische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers,
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2 Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1,
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3 Darstellung gemäß 2 mit eingezeichneten Strömungslinien,
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4 Vorderansicht des Schalldämpfers in 1,
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5 Rückansicht der Schalldämpferwandung in 4,
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6 Schnittansicht eines Schalldämpfers gemäß dem Stand der Technik entsprechend 2,
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7 Darstellung gemäß 6 mit Strömungslinien, und
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8 eine perspektivische Ansicht eines in eine Kettensäge eingebauten Schalldämpfers.
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Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
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1 zeigt den erfindungsgemäßen Schalldämpfer 1 mit einer Nutze 2 und drei Kiemen 3. Der dargestellte Schalldämpfer weist einen Abgaseinlass 6 auf. Der Abgaseinlass 6 des Schalldämpfers 1 ist mit der Abgasöffnung eines (nicht eingezeichneten) Verbrennungsmotors verbunden. Der Schalldämpfer 1 und der Verbrennungsmotor sind als Bestandteile der Antriebseinheit in einem Arbeitsgerät, insbesondere einem handgeführten Arbeitsgerät wie einer Kettensäge angeordnet. Der Schalldämpfer 1 hat, insbesondere durch seine Gehäuseausgestaltung bewirkende Umlenkungen des Abgasstrahls, schalldämpfende Eigenschaften. Die in den Schalldämpfer 1 geleiteten Abgase werden mittels der drei Kiemen 3 zu drei Durchbrüchen 16 geleitet, die sie durchströmen und die dann in das Innere der Nutze 2 gelangen, von wo aus sie durch die Hutzenöffnung 13 in die Umgebung abgelassen werden.
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2 zeigt die Schnittdarstellung entlang der Linie II-II in 1. Der Schalldämpfer 1 weist ein kastenförmiges Gehäuse auf. Die drei Kiemen 3 sind an der dem Abgaseinlass 6 gegenüberliegenden Gehäusewandung 8 vorgesehen. Die den drei Kiemen 3 außen an der Gehäusewandung 8 gegenüberliegende Nutze 2 ist zu der einen Seite, entgegen der Versatzrichtung geöffnet. Die Nutze 2 wird durch eine Hutzenwand 18 und ein Hutzendach 12 gebildet. Die Hutzenwand 18 umläuft die die Nutze 2 zu dreiviertel und bildet eine gasdichte Verbindung mit der Gehäusewandung 8 und dem Hutzendach 12 aus. Das Hutzendach 12 verläuft schräg zur Gehäusewandung 8, und es ist zur Hutzenöffnung 13 hin, gegenüber der Gehäusewandung 8 ansteigend ausgebildet. Eine frei Kante des Hutzendachs bildet den dem Gehäuse angewandten Rand der Hutzenöffnung 13 aus, und sie fungiert als Abrisskante 5 für den aus der Hutze 2 tretenden Abgasstrahl.
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Die drei Kiemen 3 sind im Gegensatz zur Hutze 2 im Inneren des Schaldämpfergehäuses vorgesehen aber zur gleichen Seite wie die Hutze 2 geöffnet. Jede der drei Kiemen 3 mündet in einen Durchbruch 16 in der Gehäusewandung 8. Jede Kieme 3 ist entlang des mittig von der einen zur gegenüberliegenden Seite senkrecht zur Gehäusewandung 8 verlaufenden Schnittes vollständig gerade und in einem Winkel von etwa 45° geneigt, innenseitig von der Schalldämpferwandung 8 abstehend angeordnet. Jede der Kiemen 3 bildet innenseitig eine zu der einen Seite weisende Kiemenöffnung 17 aus.
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Die Hutze 2 ist im Querschnitt gemäß 2 im Wesentlichen L-förmig ausgebildet. Seitliche Hutzenwände 18 gehen im Wesentlichen senkrecht außenseitig von der Gehäusewandung 8 ab und glatt in das Hutzendach 12 über.
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3 zeigt die Linien des Abgasstrahls S aus dem Schalldämpfer 1 heraus. Durch das Abgasrohr 4 in 1 werden fortlaufend Abgase in den Schalldämpfer 1 geleitet, die aufgrund des sich dort ausbildenden Überdrucks durch die drei Durchbrüche 16 strömen. Das aus dem Gehäuse strömende Abgas erfährt durch die Kiemen 3 eine Stromrichtung zur entgegen gesetzten, in der Zeichnung rechten Seite und behält diese Stromrichtung auch nach Durchgang der drei Durchbrüche 16 zunächst bei. Somit wird das Abgas in den geschlossenen, der Hutzenöffnung 13 gegenüberliegenden Innenraum der Hutze 2 gedrückt. Von dort strömt das Abgas innen an das Hutzendach 12 angelegt zur Hutzenöffnung 13 und erfährt eine Umlenkung von etwa 120°. An der Abrisskante 5 reißt der Abgasstrahl S ab. Der Abgasstrahl S fokussiert, d. h. er ist an der Abrisskante 5 gerichtet und senkrecht zur Gehäusewandung 8 schmal. Die heißen Abgase strömen somit zum einen nicht mehr angelegt an die und entlang der Gehäusewandung 8. Zum anderen ist der positionierte Angasstrahl S gut handhabbar, indem er genau in eine gewünschte Richtung ausgerichtet werden kann.
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4 zeigt die dem Abgaseinlass abgewandte Gehäusewandung 8 des Schalldämpfers in einer Vorderansicht, d. h. von außen. Der Schalldämpfer 1 weist mehrere stabilisierende horizontale Ausbuchtungen 19 auf. Die Hutze 2 ist aus einem Blech einteilig ausgeformt und von außen dachförmig über die drei Durchbrüche 16 gesetzt. Die Hutze 2 ist seitlich versetzt von der Mittelachse des Schalldämpfers 1 angeordnet. Die Schnittansicht in 2 ist durch die Linie II-II in 4 dargestellt.
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5 zeigt die Gehäusewandung 8 in 4 in der Rückansicht. Diese Ansicht entspricht in 1 einer Ansicht aus dem Schalldämpfer 1 von innen gegen die Gehäusewandung 8. 5 zeigt insbesondere die Gestalt der drei Kiemen 3. Jede Kieme 3 überdeckt einen Durchbruch 16, mit geradem Rand entlang der einen und mit einem gekrümmten Rand entlang der gegenüberliegenden Seite. Der gerade Rand schließt lotrecht mit einer freien Kante der Kieme 3 ab. Die Kieme 3 bildet eine seitliche zur einen Seite weisende Kiemenöffnung 17 aus.
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6 und 7 zeigen einen Schnitt entsprechend 2, allerdings durch eine Hutze 2 gemäß dem Stand der Technik. Die Hutze 2 weist einen einzigen Durchbruch 21 auf. Der eine Durchbruch 21 ist von der Hutze 2 überdacht. Das in 7 gezeigte Strömungsbild weist Abweichungen im Vergleich zum Strömungsbild gemäß 3 auf. Der austretende Abgasstrahl S in 7 verläuft im Wesentlichen parallel zur Gehäusewandung und ist an diese angelegt. Durch das Anlegen des Abgasstrahls S können umliegende Bauteile ungewünscht erhitzt werden. Damit ist das Schalldämpfergehäuse 8 während des Betriebs einer ständigen hohen thermischen Belastung durch die heißen Abgase ausgesetzt.
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8 zeigt den auf einem Kurbelgehäuse 22 montierten Schalldämpfer 1. Der durch den erfindungsgemäßen Schalldämpfer 1 positionierte Abgasstrahl S ist in bestimmter Weise gegenüber einem vorderen Griff 23 und dem Kurbelgehäuse 22 gerichtet. Die durch den San Dimas Test bestimmten Berührungspunkte der Kettensäge ohne Schwert mit einer ebenen Abrollfläche bestimmen, in der Regel durch drei Punkte aufgespannte, Abstandsflächen 24. Die Abstandsflächen 24 umgeben die Kettensäge in Form einer Einhüllenden vollständig. Der Schalldämpfer 1 ist so in die Kettensäge eingebaut, dass der Abgasstrahl S nach dem Austritt aus der Hutze 2 eine möglichst weite Entfernung d zu einer Abstandsfläche 24 zurückzulegen hat. Erfahrungsgemäß kühlt das Abgas pro Zentimeter um etwa 30°C ab. Die Hutze 2 ist so am Schalldämpfer 1 und der Schalldämpfer 1 derart in der Kettensäge eingebaut, dass die Temperatur des Abgases an der Abstandsfläche 24 möglichst gering wird. Die erfindungsgemäße Positionierung des Abgasstrahls S macht es möglich, den Abgasstrahl S sehr zielgenau auf einen möglichst weit beabstandeten Punkt der Abstandsflächen 24 zu richten.
