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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor mit einer Befestigungsvorrichtung zur lagerichtigen Montage eines eine Wandung orthogonal zu einem Reaktorinnenraum hin durchdringenden Schaftes, mit einem schaftseitigen ersten Anschlussteil, das einen Formkörper aufweist mit dem es durch Formschluss drehsicher mit einer Formkörperaufnahme eines wandseitigen zweiten Anschlussteiles verbunden ist.
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Stand der Technik
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Für die Kultivierung von den meisten Organismen ist es essentiell Sauerstoff einzutragen, um eine gewünschte Ausbeute zu erzielen und einen erfolgreichen Prozess zu gewährleisten. Bei vielen Bioreaktoren findet der Eintrag des Sauerstoffs über eine Begasungsvorrichtung statt. Diese verteilt Luft oder reinen Sauerstoff in einem Reaktorinnenraum über Austrittsöffnungen eines Begasungselementes.
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Diese Form der Begasung ist vor allem bei konventionellen Bioreaktoren zu finden. Bei diesen Bioreaktoren aus Glas oder Edelstahl ist es notwendig eine Reinigung nach der Kultivierung durchzuführen. Dabei werden die Einbauten von Funktionselementen im Reaktorinnenraum, wie Rührer, Schikanen oder Begasungselementen einschließlich dazugehörigen Schäften demontiert. Nach der Reinigung müssen die Einbauten wieder eingebracht werden. Dabei ist darauf zu achten, dass diese in der richtigen Position sind. Vor allem die Ausrichtung des Begasungsorgans spielt eine entschiedene Rolle. Selbst kleinste Abweichungen haben einen signifikanten Einfluss auf den Sauerstoffeintrag in den Bioreaktor. Somit kann es zu schlechteren Ausbeuten und nicht reproduzierbaren Prozessen kommen.
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Aus der
DE 10 2006 021 984 B4 ist ein Bioreaktor mit einer Befestigungsvorrichtung zur lagerrichtigen Montage eines eine Wandung orthogonal zu einem Reaktorinnenraum hin durchdringenden Schaftes bekannt. Dabei weist die Befestigungsvorrichtung ein schaftseitiges erstes Anschlussteil mit einem Formkörper auf, mit dem es durch Formschluss drehsicher mit einer Formkörperaufnahme eines wandseitigen zweiten Anschlussteiles verbunden ist.
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Nachteilig bei dem Bioreaktor, der sich insbesondere als Einmalreaktor grundsätzlich bewährt hat, ist, dass der Schaft zum Durchdringen der Wandung geteilt ist und die beiden der Wandung zugeordneten Schaftenden auf jeder Seite der Wandung mit Anschlussteilen einer fest mit der Wandung verbundenen Teilbefestigungsvorrichtung verbunden werden müssen. Für die in der Wandung angeordnete Teilbefestigungsvorrichtung wird damit das Problem einer insbesondere in Bezug auf eine lagerichtige Ausrichtung in einer Drehebene gegenüber der Wandung nicht gelöst. Weiterhin nachteilig ist es, dass bei den bekannten Formkörpern durch eine Verdrehung um 180° jeweils zwei Montagepositionen möglich sind.
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Aufgabenstellung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den bekannten Bioreaktor mit einer Befestigungsvorrichtung so zu verbessern, dass der eine Wandung durchdringende Schaft in einer einzigen vorgegebenen Position lagerichtig montierbar ist und dass die Montage nicht nur sicherer, sondern auch einfacher und kostengünstiger auch bei konventionellen Bioreaktoren möglich ist.
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Darlegung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass das zweite Anschlussteil fest mit der Wandung verbunden ist oder dass das zweite Anschlussteil Teil der Wandung ist, dass der Formkörper des ersten Anschlussteiles und die mit dem Formkörper korrespondierende Formkörperaufnahme des zweiten Anschlussteiles gegenüber einer quer zu der Längsachse des Schaftes angeordneten Querebene asymmetrisch ausgebildet sind.
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Dadurch, dass das zweite Anschlussteil fest mit der Wandung verbunden ist oder dass das zweite Anschlussteil Teil der Wandung ist, muss das zweite Anschlussteil auch bei konventionellen Bioreaktoren nicht demontiert und wieder neu montiert werden. Damit wird die lagerichtige Montage des Schaftes allein durch die Position des Formkörpers des ersten Anschlussteiles gegenüber der korrespondierenden Formkörperaufnahme des zweiten Anschlussteiles sichergestellt. Dadurch, dass der Formkörper des ersten Anschlussteiles gegenüber einer quer zu der Längsachse des Schaftes angeordneten Querebene asymmetrisch ausgebildet ist, wird erreicht, dass es nur eine einzige Position zur lagerichtigen Montage des Schaftes gibt.
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Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das erste Anschlussteil einen Anschlag mit einer ersten Anschlagfläche auf, die gegen eine innere Anschlagsfläche des zweiten Anschlussteiles im Reaktorinnenraum anschlägt. Dabei ist der im Anschlag des ersten Anschlussteiles benachbarte erste Formkörper von dem Schaft durchdrungen. Der erste Formkörper weist, von dem Reaktorinnenraum weggerichtet, einen aus der Formkörperaufnahme des zweiten Anschlussteiles herausragenden Gewindeansatz auf, wobei auf den Gewindeansatz ein Fixierring mit einer zweiten Anschlagsfläche aufgeschraubt ist, die an einer äußeren Anschlagsfläche des zweiten Anschlussteiles anschlägt.
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Durch den fest am Schaft angeordneten ersten Formkörper lässt sich der Schaft mit seinem ersten Anschlussteil einfach und sicher lagerichtig über die Formkörperaufnahme des zweiten Anschlussteiles an der Wandung positionieren und über den Fixierring sicher fixieren.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der erste Formkörper zwei parallel zueinander und zur Längsachse des Schaftes verlaufende Außenflächen auf. Dabei sind die Außenflächen an einem ersten Ende über eine parallel zur Längsachse verlaufende gewölbte erste Seitenfläche und an einem dem ersten Ende abgewandten zweiten Ende über eine parallel zur Längsachse verlaufende plane zweite Seitenfläche miteinander verbunden.
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Durch diese asymmetrische Ausbildung des ersten Formkörpers in der Querebene zur Längsachse des Schaftes wird sichergestellt, dass es nur eine einzige Positioniermöglichkeit des Schaftes gegenüber der Wandung gibt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der erste Formkörper benachbart zum Anschlag einen in die Formkörperaufnahme eingreifenden zentrischen Ansatz als einen ersten Teilformkörper auf. Dabei schließt sich zur Formkörperaufnahme hin ein zweiter Teilformkörper an, der gegenüber der Längsachse des Schaftes außermittig angeordnet ist.
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Durch die Ausbildung des ersten Teilformkörpers als einen zentrischen Ansatz und durch eine außermittige Anordnung gegenüber der Längsachse des Schaftes eines zweiten Teilformkörpers, der ebenfalls in die Formkörperaufnahme eingreift, wird bereits die notwendige Asymmetrie erreicht, die zu einer einzigen Positioniermöglichkeit führt. Dabei kann der zweite Teilformkörper in der quer zur Längsachse des Schaftes angeordneten Querebene beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass der zweite Teilformkörper einen zylindrischen Querschnitt aufweist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der erste Formkörper benachbart zum Anschlag einen in eine erste Teilformkörperaufnahme eingreifenden zentrischen Ansatz auf, der als ein erster Teilformkörper den aus der Formkörperaufnahme des zweiten Anschlussteiles herausragenden Gewindeansatz aufweist. Dabei ist zur Formkörperaufnahme hin ein parallel zum ersten Teilformkörper verlaufender zweiter Teilformkörper am Anschlag gegenüber der Längsachse des Schaftes außermittig versetzt angeordnet. Der zweite Teilformkörper greift dabei in eine entsprechende zweite Teilformkörperaufnahme der Formkörperaufnahme ein. Auch hier wird durch den außermittigen Versatz des zweiten Teilformkörpers relativ einfach und kostengünstig die notwendige asymmetrische Ausbildung des Formkörpers erreicht. Der zweite Teilformkörper kann dabei als ein am Anschlag befestigter Stift ausgebildet sein, der in eine als Bohrung ausgebildete zweite Teilformkörperaufnahme eingreift.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das innenraumseitige Ende des Schaftes ein radial weg gerichtetes Funktionselement auf. Bei solchen radial weg gerichteten Funktionselementen, die fest mit dem Schaft verbunden sind, ist die beschriebene Befestigungsvorrichtung zur lagerichtigen Montage, insbesondere auch in einer Quer- oder Drehebene des Schaftes, von besonderer Bedeutung und entsprechend vorteilhaft.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schaft als ein Schaftrohr einer Begasungsvorrichtung ausgebildet, während das radial weg gerichtete Funktionselement als ein Ausströmöffnungen aufweisendes Begasungselement ausgebildet ist, über das durch den Schaft einströmendes Gas ausströmt. Für eine bessere Strömungsverteilung kann das Begasungselement kreisbogenförmig oder ringförmig ausgebildet und entsprechend, beispielsweise zu einem ebenfalls im Reaktorinnenraum angeordneten Rührelement, in einer vorgegebenen Position angeordnet sein.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Wandung, an der der Schaft über die Befestigungsvorrichtung montiert ist, von einem Deckenteil gebildet. Es ist aber auch möglich, dass die Wandung, an der der Schaft über die Befestigungsvorrichtung montiert ist, von einem Bodenteil des Bioreaktors gebildet wird.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Bioreaktor als ein Einweg-Bioreaktor ausgebildet.
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Auch wenn bei Einweg-Bioreaktoren eine Demontage der Befestigungsvorrichtung und des Schaftes für Reinigungszwecke gerade nicht erfolgt, ist die beschriebene Befestigungsvorrichtung gleichwohl für eine einfache und sichere lagerichtige Montage eines Schaftes von Vorteil.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1: eine Seitenansicht teilweise im Schnitt eines Bioreaktors mit einer Befestigungsvorrichtung (ungeschnitten) zur lagerichtigen Montage eines Schaftes;
- 2: eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit II von 1;
- 3: eine Draufsicht auf den Bioreaktor von 2 entlang der Linie III-III geschnitten;
- 4: eine Einzelheit entsprechend 2 eines weiteren Bioreaktors;
- 5: eine Draufsicht auf die Einzelheit von 4 entlang der Linie V-V geschnitten;
- 6: eine Einzelheit entsprechend 2 eines weiteren Bioreaktors;
- 7: eine Draufsicht auf die Einzelheit von 6 entlang der Linie VII-VII geschnitten;
- 8: eine Seitenansicht des Begasungselementes von 1 und
- 9: eine Draufsicht auf das Begasungselement von 8.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Ein Bioreaktor 1 besteht im Wesentlichen aus einem Reaktorinnenraum 2, einem Schaft 3 und einer Befestigungsvorrichtung 4.
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Der Bioreaktor 1 umgrenzt den Reaktorinnenraum 2 mit einer Wandung 5, die in vertikaler Richtung oben von einem Deckenteil 6 und in vertikaler Richtung unten von einem Bodenteil 7 gebildet wird. Seitlich wird der Reaktorinnenraum 2 von einer Seitenwandung 8, die zwischen Deckenteil 6 und Bodenteil 7 angeordnet ist, begrenzt.
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Der Schaft 3, der die Wandung 5 orthogonal zu dem Reaktorinnenraum 2 durchdringt, ist über die Befestigungsvorrichtung 4 lagerichtig in seiner vorgesehenen Position montiert. Insbesondere kann der Schaft 3 demontiert und erneut, beispielsweise nach einer Reinigung, in seiner vorgesehenen Position mit Hilfe der Befestigungsvorrichtung 4 montiert werden.
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Die Befestigungsvorrichtung 4 entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 2 und 3 besteht aus einem schaftseitigen ersten Anschlussteil 9, das fest und fluiddicht am Schaft 3 angeordnet ist. Insbesondere kann das erste Anschlussteil 9 auch am Schaft 3 angeformt sein.
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Die Befestigungsvorrichtung 4 weist weiterhin wandseitig ein zweites Anschlussteil 10 auf, das fest und fluiddicht mit der Wandung 5 verbunden ist.
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Das erste Anschlussteil 9 weist einen Anschlag 11 mit einer ersten Anschlagfläche 12 auf, die gegen eine innere Anschlagfläche 13 des zweiten Anschlussteiles 10 im Reaktorinnenraum 2 anschlägt. Das erste Anschlussteil 9 weist zum zweiten Anschlussteil 10 hin einen Formkörper 14 auf, der an einer korrespondierenden Formkörperaufnahme 15 des zweiten Anschlussteiles 10 durch Formschluss drehsicher aufgenommen wird. Dabei sind der Formkörper 14 des ersten Anschlussteiles 9 die mit dem Formkörper 14 korrespondierende Formkörperaufnahme 15 des zweiten Anschlussteiles 10 quer zu der Längsachse 16 des Schaftes 3 asymmetrisch ausgebildet. Der erste Formkörper 14 weist weggerichtet von dem Reaktorinnenraum 2 einen aus der Formkörperaufnahme 15 des zweiten Anschlussteiles 10 herausragenden Gewindeansatz 17 auf. Auf den Gewindeansatz 17 ist ein Fixierring 18 mit einer zweiten Anschlagsfläche 19 aufgeschraubt, die an einer äußeren Anschlagsfläche 20 des zweiten Anschlussteiles 10 anschlägt.
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Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 2 und 3 weist der erste Formkörper 14 zwei parallel zueinander und zur Längsachse 16 des Schaftes 3 verlaufende Außenflächen 21, 22 auf. An einem ersten Ende 23 des Formkörpers 14 sind die Außenflächen 21, 22 über eine parallel zur Längsachse 16 verlaufende gewölbte erste Seitenfläche 24 und an einem dem ersten Ende 23 abgewandten zweiten Ende 25 über eine parallel zur Längsachse 16 verlaufende plane zweite Seitenfläche 26 miteinander verbunden.
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Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 4 und 5 weist der erste Formkörper 14' des ersten Anschlussteiles 9' benachbart zum Anschlag 11' einen in die Formkörperaufnahme 15' eingreifenden zentrischen Ansatz 27 als einen ersten Teilformkörper 28 auf. Zur Formkörperaufnahme 15' schließt sich ein zweiter Teilformkörper 29 an, der gegenüber der Längsachse 16 des Schaftes 3 außermittig, d.h. seitlich versetzt, angeordnet ist. Der zweite Teilformkörper 29 weist quer zur Längsachse 16 einen rechteckigen Querschnitt 30 auf und ist damit quaderförmig ausgebildet.
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Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 6 und 7 ist das zweite Anschlussteil 10" der Befestigungsvorrichtung 4" als Teil der Wandung 5" ausgebildet. Der erste Formkörper 14" des ersten Anschlussteiles 9" weist benachbart zum Anschlag 11" des ersten Anschlussteiles 9" einen in eine erste Teilkörperaufnahme 31 einer geteilten Formkörperaufnahme 15" eingreifenden zentrischen Ansatz 27" auf, der als ein erster Teilformkörper 28" den aus der zweiten Teilformkörperaufnahme 32 der Formkörperaufnahme 15" des zweiten Anschlussteiles 10" herausragenden Gewindeansatz 17" aufweist. Zur Formkörperaufnahme 15" hin ist ein parallel zum ersten Teilformkörper 28" verlaufender zweiter Teilformkörper 29" am Anschlag 11" angeordnet, der in die korrespondierende zweite Teilformkörperaufnahme 32 der Formkörperaufnahme 15" eingreift. Während der als erster Teilformkörper 28" ausgebildete zentrische Ansatz 27" zentrisch zur Längsachse 16 des Schaftes 3 ausgebildet ist, ist der zweite Teilformkörper 29" gegenüber der Längsachse 16 seitlich versetzt, also außermittig angeordnet.
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Der zweite Teilformkörper 29" ist als ein am Anschlag 11" befestigter Stift ausgebildet, der in eine als Bohrung ausgebildete zweite Teilformkörperaufnahme 32 eingreift.
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Das innenraumseitige Ende des Schaftes 3 weist ein radial weggerichtetes Funktionselement 34 auf. Entsprechend den Ausführungsbeispielen (siehe insbesondere 1, 8 und 9) ist der Schaft 3 als ein Schaftrohr 36 einer Begasungsvorrichtung 35 ausgebildet. Das Funktionselement 34 ist als ein Begasungselement 37 ausgebildet und weist entsprechende Ausströmöffnungen 38 auf, über die über das Schaftrohr 36 zugeführtes Fluid in den Reaktorinnenraum 2 ausströmt.
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Entsprechend den Ausführungsbeispielen der 1, 8 und 9 ist das Begasungselement kreisförmig ausgebildet und entsprechend 1 unterhalb eines Mischers 39 etwa konzentrisch zu dessen Mischerachse 40 angeordnet.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere kann die Anordnung der Befestigungsvorrichtung 4, Schaft 3 und Funktionselement 34 auch genutzt werden, um gerichtete Strömungsschikanen 41 in dem Reaktorinnenraum 2 anzuordnen. Auch ist es grundsätzlich möglich, die Befestigungsvorrichtung 4 an einer Seitenwandung 8 des Bioreaktors 1 anzuordnen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bioreaktor
- 2
- Reaktorinnenraum
- 3
- Schaft
- 4, 4', 4"
- Befestigungsvorrichtung
- 5, 5', 5"
- Wandung von 1
- 6
- Deckenteil von 5
- 7
- Bodenteil von 5
- 8
- Seitenwandung von 5
- 9, 9', 9"
- erstes Anschlussteil von 4
- 10, 10', 10"
- zweites Anschlussteil von 4
- 11, 11', 11"
- Anschlag von 9
- 12
- erste Anschlagsfläche von 11
- 13
- innere Anschlagsfläche von 10
- 14, 14', 14"
- Formkörper von 9
- 15, 15', 15"
- Formkörperaufnahme von 10
- 16
- Längsachse von 3
- 17, 17', 17"
- Gewindeansatz von 14
- 18
- Fixierring
- 19
- zweite Anschlagsfläche von 18
- 20
- äußere Anschlagsfläche von 10
- 21
- Außenfläche von 14
- 22
- Außenfläche von 14
- 23
- erstes Ende von 14
- 24
- erste Seitenfläche von 14
- 25
- zweites Ende von 14
- 26
- zweite Seitenfläche
- 27, 27"
- zentrischer Ansatz von 14'
- 28, 28"
- erster Teilformkörper von 14'
- 29, 29"
- zweiter Teilformkörper von 14'
- 30
- rechteckiger Querschnitt von 28
- 31
- erste Teilformkörperaufnahme von 15"
- 32
- zweite Teilformkörperaufnahme von 15"
- 33
- innenraumseitiges Ende von 3
- 34
- Funktionselement von 3
- 35
- Begasungsvorrichtung
- 36
- Schaftrohr
- 37
- Begasungselement von 35
- 38
- Ausströmöffnungen
- 39
- Mischer
- 40
- Mischerachse
- 41
- Strömungsschikane
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006021984 B4 [0004]
