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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Zylinderblock und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Reparieren des Zylinderblocks mit einem Defekt in der Nähe eines Wasserdurchgangs.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Ein Zylinderblock eines Motors weist Wasserdurchgänge auf. Die Wasserdurchgänge dienen als Durchlass für Kühlwasser, das zu Kühlzwecken in den Zylinderkopf und andere Motorteile eintritt. Beim Betrieb des Motors kann ein Bereich an einer oberen Fläche des Zylinderblocks in der Nähe des Wasserdurchgangs erodieren oder verschleißen. Der defekte Bereich muss repariert werden, da durch die Wasserdurchgänge hindurchfließendes Wasser durch die Defekte in diverse Motorkomponenten austreten kann. Dies kann die Funktionstüchtigkeit des Motors beeinträchtigen.
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Zu Verfahren zum Abdichten des Wasserdurchgangs gehört das derartige Bereitstellen eines Einsatzes, dass ein flüssiges Montagemittel und eine Presspassung zwischen dem Einsatz und dem Wasserdurchgang zum Abdichten genutzt wird. Die durch dieses Verfahren bereitgestellte Abdichtung variiert in Abhängigkeit von Faktoren wie Oberflächenbehandlung und Sauberkeit des Zylinderblocks sowie Anwendungs- und Härtungszeit des flüssigen Montagemittels beträchtlich. Somit kann es sich bei diesem Verfahren um einen zeitaufwendigen Vorgang handeln.
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US-Patentschrift 6,971,682 offenbart eine Anschlussbaugruppe für die Kraftstoffförderung, die eine an einem ersten Durchgangadapter angebrachte erste innere Leitung und eine an einem zweiten Durchgangadapter angebrachte zweite innere Leitung aufweist. Ein Anschluss der inneren Leitung greift in den Abdichtmechanismus der ersten inneren Leitung und den Abdichtmechanismus der zweiten inneren Leitung ein und verbindet dadurch die erste mit der zweiten inneren Leitung. Eine erste äußere Leitung umgibt die erste innere Leitung. Die erste äußere Leitung ist an dem ersten Durchgangadapter angebracht und die zweite äußere Leitung an dem zweiten Durchgangadapter. Ein Anschluss der äußeren Leitung greift in den Abdichtmechanismus der ersten und der zweiten äußeren Leitung ein und verbindet dadurch die erste mit der zweiten äußeren Leitung.
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Kurzfassung der Offenbarung
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Unter einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Reparieren eines Zylinderblocks mit einem Wasserdurchgang offenbart. Der Wasserdurchgang weist in mindestens einem Bereich in seiner Nähe einen Defekt auf. Das Verfahren umfasst das Entfernen von Material aus dem den Defekt enthaltenden und umgebenden Bereich. Das Verfahren umfasst auch das Bereitstellen einer Senkbohrung, die so bemessen ist, dass sie das entfernte Material umgibt. Die Senkbohrung ist an einem Ende des Wasserdurchgangs so positioniert, dass eine Bohrung des Wasserdurchgangs mit der Senkbohrung verbunden ist. Die Senkbohrung ist ferner so konfiguriert, dass sie an dem einen Ende des Wasserdurchgangs einen Sitz definiert. Das Verfahren umfasst ferner das Ausrichten eines Dichtungselements koaxial zum Sitz der Senkbohrung. Das Verfahren umfasst das Einführen des Dichtungselements in den Sitz der Senkbohrung. Das Dichtungselement weist einen Außendurchmesser auf, der geringer ist als ein Außendurchmesser der Senkbohrung. Das Verfahren umfasst das Ausrichten eines Einsatzes koaxial zum Dichtungselement und zum Sitz. Der Einsatz weist an einem Ende einen abgestuften Abschnitt auf. Der abgestufte Abschnitt verläuft axial von einer Seite des Einsatzes aus, die dem Dichtungselement zugewandt ist. Das Verfahren umfasst auch das Einführen des Einsatzes in den Sitz der Senkbohrung zum Bilden einer Übermaßpassung damit. Das Verfahren umfasst das Pressen des Dichtungselements an den abgestuften Abschnitt des Einsatzes und den Sitz. Das Verfahren umfasst ferner das Bereitstellen einer Abdichtung, die durch eine Kombination des Dichtungselements und des Einsatzes in dem Sitz der Senkbohrung entsteht. Unter einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein reparierter Zylinderblock mit einem Wasserdurchgang offenbart. Der Wasserdurchgang weist ein Dichtungselement in einem Sitz auf, der durch einer Senkbohrung des Wasserdurchgangs definiert ist. Die Senkbohrung ist an einem Ende des Wasserdurchgangs so bemessen bereitgestellt, dass sie ein aus dem Zylinderblock entferntes Material umgibt, das in mindestens einem Bereich in der Nähe des Wasserdurchgangs einen Defekt enthält. Ein Außendurchmesser des Dichtungselements ist geringer als ein Außendurchmesser der Senkbohrung. Ferner wird ein Einsatz so in dem Sitz bereitgestellt, dass er eine Übermaßpassung mit dem Sitz der Senkbohrung bildet. Ferner ist das Dichtungselement so konfiguriert, dass es so an den abgestuften Abschnitt des Einsatzes und den Sitz presst, dass durch eine Kombination aus dem Dichtungselement und dem Einsatz in dem Sitz der Senkbohrung eine Abdichtung entsteht.
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Weitere Merkmale und Aspekte dieser Offenbarung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Perspektivansicht eines beispielhaften Zylinderblocks mit einem Wasserdurchgang, der in der Nähe des Wasserdurchgangs einen Defekt aufweist,
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2 ist eine Explosionsansicht eines Einsatzes und eines Dichtungselements, die in eine Senkbohrung des Wasserdurchgangs eingeführt werden,
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3 ist eine Montageansicht, bei der der Einsatz und das Dichtungselement in der Senkbohrung des Wasserdurchgangs aufgenommen sind,
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4 ist eine Querschnittsansicht des Wasserdurchgangs mit dem darin aufgenommenen Einsatz und Dichtungselement, und
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Reparieren des Zylinderblocks mit dem Wasserdurchgang.
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Ausführliche Beschreibung
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Soweit dies möglich ist, werden in den Zeichnungen für die gleichen oder ähnliche Teile stets die gleichen Bezugszeichen benutzt. In 1 ist ein zu einem Motor gehörender beispielhafter Zylinderblock 100 dargestellt. Bei dem Motor handelt es sich insbesondere um einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor. Der Motor kann mit einem bekannten flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff, u.a. einschließlich Benzin, Diesel, Erdgas, Erdölgas und Biokraftstoffen, oder einer Kombination daraus betrieben werden.
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Der Motor weist einen (nicht gezeigten) Zylinderkopf und den Zylinderblock 100 auf. Der Zylinderblock 100 weist mehrere Zylinder 102 auf. Jeder der mehreren Zylinder 102 kann so konfiguriert sein, dass er einen (nicht gezeigten) Kolben aufnimmt. Ferner kann eine Bohrung des Zylinders 102 eine (nicht gezeigte) Zylinderlaufbuchse aufweisen, die zwischen dem Kolben und der Zylinderbohrung bereitgestellt ist. Eine (nicht gezeigte) Dichtung kann zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock 100 bereitgestellt sein. Die Dichtung kann mehrere daran vorgesehene Löcher aufweisen. Die Dichtung ist so konfiguriert, dass sie die Zylinder 102 zwecks maximaler Kompression und Verhindern eines Austretens von Kühlmittel oder Motoröl in die Zylinder 102 abdichtet.
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Außerdem können der Zylinderblock 100 und der Zylinderkopf mehrere Öffnungen 104 aufweisen. Die mehreren Öffnungen 104 an dem Zylinderblock 100 und dem Zylinderkopf können zwecks Anbringen des Zylinderblocks 100 an der Dichtung und dem Zylinderkopf auf die Löcher an der Dichtung ausgerichtet sein. Wie in den beiliegenden Figuren zu sehen ist, weist der Zylinderblock 100 mehrere Wasserdurchgänge 106 auf. Die Wasserdurchgänge 106 sind zum Zirkulieren von Wasser um die Zylinder 102 sowie in den Zylinderkopf in dem Zylinderblock 100 bereitgestellt. Ferner kann eine (nicht gezeigte) Wasserpumpe mit dem Motor verbunden sein, die Kühlwasser in die Wasserdurchgänge 106 pumpt.
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Die Wasserdurchgänge 106 können unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei Sätze Wasserdurchgänge 106 so vorgesehen, dass jeder Satz einen anderen Durchmesser aufweist. Ein Durchmesser eines ersten Satzes Wasserdurchgänge 106 ist größer als ein Durchmesser eines zweiten Satzes Wasserdurchgänge 106.
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Die Wasserdurchgänge 106 können als durchgehende Löcher am Zylinderblock 100 ausgebildet sein. Im Betrieb kann das Kühlwasser aus den Wasserdurchgängen 106 an der Dichtung entlang und weiter in eine Öffnung in dem Zylinderkopf fließen. Das Kühlwasser kann dann in dem Zylinderkopf zirkulieren und diverse Abschnitte des Zylinderkopfs kühlen.
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In manchen Fällen kann ein Bereich in der Nähe des Wasserdurchgangs 106 im Betrieb des Motors erodieren oder beschädigt werden (in 1 als 108 gezeigt). Aufgrund des Defekts 108 können sich in einem Bereich innerhalb des Wasserdurchgangs 106 und/ oder um diesen herum unebene Oberflächen bilden, was zum Austreten von Wasser in diverse Teile des Motors führt. Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Reparieren des Wasserdurchgangs 106, das im Zusammenhang mit 2 bis 4 ausführlich erläutert wird.
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Material, das den Defekt 108 umgibt und/ oder enthält, wird entfernt. In 2 befindet sich eine Senkbohrung 110 (siehe 2) an einem Ende des Zylinderblocks 100 und ist so bemessen, dass sie das entfernte Material des Wasserdurchgangs 106 umgibt. Bei der dargestellten Ausführungsform liegt der Defekt 108 an einer oberen Fläche des Zylinderblocks 100 vor, und dementsprechend befindet sich die Senkbohrung 110 an der oberen Fläche des Zylinderblocks 100, so dass durch Bereitstellen der Senkbohrung 110 der Defekt 108 aus der Fläche des Zylinderblocks 100 entfernt wird. Ferner wird die Senkbohrung 110 so bereitgestellt, dass eine Bohrung des Wasserdurchgangs 106 mit der Senkbohrung 110 verbunden ist. Ein Innendurchmesser der Senkbohrung 110 entspricht einem Durchmesser der Bohrung des Wasserdurchgangs 106. Zusätzlich dazu ist der Durchmesser der Bohrung des Wasserdurchgangs 106 geringer als ein Außendurchmesser der Senkbohrung 110. Die Senkbohrung 110 kann bis zu einer Tiefe in dem Zylinderblock 100 vorgesehen sein, die geringer ist als eine Tiefe des Wasserdurchgangs 106. Die Senkbohrung 110 ist so konfiguriert, dass sie an dem einen Ende des Wasserdurchgangs 106 einen Sitz definiert.
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Es sei angemerkt, dass die Senkbohrung 110 zu dem Wasserdurchgang 106 konzentrisch sein kann oder auch nicht. Wenn beispielsweise der Defekt 108 relativ nahe an dem Wasserdurchgang 106 liegt, können die Senkbohrung 110 und der Wasserdurchgang 106 konzentrisch zueinander sein. Bei einem weiteren Beispiel kann die Senkbohrung 110, wenn der Defekt 108 weiter vom Wasserdurchgang 106 entfernt liegt, so positioniert werden, dass der Defekt durch Bereitstellen der Senkbohrung 110 aus dem Zylinderblock 100 entfernt wird. In diesem Fall müssen die Senkbohrung 110 und der Wasserdurchgang 106 nicht konzentrisch zueinander sein.
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Ein Dichtungselement 112 kann auf den durch die Senkbohrung 110 definierten Sitz ausgerichtet und in diesen eingeführt werden. Das Dichtungselement 112 kann aus einem elastischen Material wie beispielsweise Gummi hergestellt sein. Das Dichtungselement 112 kann ferner eine ringförmige Konfiguration aufweisen. Bei einer Ausführungsform kann das Dichtungselement 112 als O-Ring ausgeführt sein. Das Dichtungselement 112 ist so geformt, dass sein Innendurchmesser größer ist als der Durchmesser der Bohrung des Wasserdurchgangs 106. Ferner ist ein Außendurchmesser des Dichtungselements 112 geringer als der Außendurchmesser der Senkbohrung 110, so dass das Dichtungselement 112 ohne Weiteres in dem Sitz der Senkbohrung 110 aufgenommen werden kann. Der Unterschied beim Außendurchmesser des Dichtungselements 112 und der Senkbohrung 110 kann so sein, dass ein wenig Spielraum besteht, welcher eine Ausdehnung des Dichtungselements 112 ausgleicht, wenn dieses in der Senkbohrung 110 komprimiert wird.
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Ein Einsatz 114 ist auf das Dichtungselement 112 und den Sitz der Senkbohrung 110 ausgerichtet. Der Einsatz 114 kann aus einem Metall, wie beispielsweise Edelstahl, hergestellt sein. Ferner entspricht eine Dicke des Einsatzes 114 der Tiefe der Senkbohrung 110, so dass der Einsatz 114 in dem Sitz der Senkbohrung 110 aufgenommen wird und damit eine Übermaßpassung bildet.
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Form und Ausgestaltung des Einsatzes 114 sind so, dass er dem Dichtungselement 112 und dem Sitz der Senkbohrung 110 entspricht. Der Einsatz 114 ist so konfiguriert, dass er in Kombination mit dem Dichtungselement 112 nach der Installation eine Abdichtung in dem Wasserdurchgang 106 bereitstellt, um ein Austreten von Wasser durch diesen auf ein Minimum zu beschränken und/ oder zu verhindern.
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Wie in 2 gezeigt ist, kann der Einsatz 114 eine scheibenförmige Konfiguration mit einem abgestuften Abschnitt 116 aufweisen. Der Einsatz 114 ist so positioniert, dass der abgestufte Abschnitt 116 nach der Montage axial von einer Seite des Einsatzes 114 aus verläuft, die dem Dichtungselement 112 zugewandt ist. Ein Außendurchmesser des abgestuften Abschnitts 116 des Einsatzes 114 ist ferner geringer als ein Außendurchmesser eines Körpers des Einsatzes 114. Der abgestufte Abschnitt 116 ist ferner in Übereinstimmung mit dem Dichtungselement 112 und dem Sitz der Senkbohrung 110 bemessen. Der abgestufte Abschnitt 116 ist so bereitgestellt, dass zwischen dem abgestuften Abschnitt 116 des Einsatzes 114 und der Senkbohrung 110 eine Nut 118 entsteht (siehe 4), wenn der Einsatz 114 in der Senkbohrung 110 aufgenommen ist. Das Dichtungselement 112 ist so konfiguriert, dass es in der Nut 118 positioniert und erfasst wird, so dass die Nut 118 so konfiguriert ist, dass sie das Dichtungselement 112 in Bezug auf den Einsatz 114 und die Senkbohrung 110 fixiert.
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3 zeigt eine Montageansicht des Wasserdurchgangs 106, bei der das Dichtungselement 112 und der Einsatz 114 in der Senkbohrung 110 aufgenommen sind. 4 ist ein Querschnitt durch einen der in 3 gezeigten Wasserdurchgänge 106 entlang einer Schnittebene AA. Das Dichtungselement 112 ist so konfiguriert, dass es nach der Montage den abgestuften Abschnitt 116 des Einsatzes 114 umgibt. Dementsprechend ist der Innendurchmesser des Dichtungselements 112 größer als der Außendurchmesser des abgestuften Abschnitts 116. Der Innendurchmesser des Dichtungselements 112 und der Außendurchmesser des abgestuften Abschnitts 116 sind so bemessen, dass nach der Montage in dem Sitz der Senkbohrung 110 dazwischen ein Spielraum besteht, welcher die Ausdehnung des Dichtungselements 112 ausgleicht.
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Bei einer Ausführungsform wird ein Kleber in dem Sitz der Senkbohrung 110 bereitgestellt. Der Kleber ist so konfiguriert, dass er das Dichtungselement 112 und den Einsatz 114 in der Senkbohrung 110 fixiert. Wenn der Einsatz 114 in der Senkbohrung 110 installiert ist, wird ferner eine Kompressionskraft auf das Dichtungselement 112 ausgeübt, durch die das Dichtungselement 112 expandiert. Das komprimierte Dichtungselement 112 kann mit dem abgestuften Abschnitt 116 des Einsatzes 114 und der Senkbohrung 110 in Kontakt kommen und dadurch die Abdichtung in der Senkbohrung 110 bilden.
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Außerdem ist eine Dicke des abgestuften Abschnitts 116 des Einsatzes 114 geringer als eine Dicke des Dichtungselements 112. Eine Oberfläche der Senkbohrung 110 und des Einsatzes 114 kann ferner bei Bedarf maschinell bearbeitet werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die hier offenbarte Kombination aus dem entsprechend bemessenen Dichtungselement 112 und dem Einsatz 114 ermöglicht eine verbesserte Abdichtung und Reparatur des Defekts 108 in der Nähe des Wasserdurchgangs 106 und/ oder in diesem, so dass ein Austreten von Wasser verhindert oder auf ein Minimum beschränkt werden kann. Bei dieser Lösung muss nicht darauf gewartet werden, dass ein flüssiges Montagemittel aushärtet, bevor der Zylinderblock 100 maschinell bearbeitet wird. Somit ermöglicht das hier beschriebene Verfahren eine Reduzierung einer Montagezeit, und es kann weniger anfällig für Fehler von Personal sein, das den Einsatz 114 und das Dichtungselement 112 montiert. Ferner sind normale eingepresste Einsätze oder Einsätze mit flüssigem Montagemittel häufig undicht, da sie beim Motorbetrieb einer thermischen Wechselbeanspruchung ausgesetzt sind. Die thermische Wechselbeanspruchung kann die Verbindung des flüssigen Dichtungsmittels auflösen oder den Einsatz vorübergehend verwinden, wodurch es zeitweilig zum Austreten von Fluid kommt. Das hier offenbarte Dichtungselement 112 kann die thermische Wechselbeanspruchung ausgleichen und trotzdem eine gute Fluiddichtung aufrechterhalten.
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5 stellt ein Verfahren 500 zum Reparieren des Zylinderblocks 100 mit dem Wasserdurchgang 106 dar. Der Wasserdurchgang 106 weist in mindestens einem Bereich in seiner Nähe einen Defekt 108 auf. Bei Schritt 502 wird das Material aus dem Bereich, der den Defekt 108 enthält und umgibt, entfernt. Bei Schritt 504 wird die Senkbohrung 110 bereitgestellt. Die Senkbohrung 110 wird, wie oben beschrieben, so bemessen, dass sie das entfernte Material umgibt.
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Bei Schritt 506 wird das Dichtungselement 112 koaxial zum Sitz der Senkbohrung 110 ausgerichtet. Bei Schritt 508 wird das Dichtungselement 112 in den Sitz der Senkbohrung 110 eingeführt. Bei einer Ausführungsform wird zum Fixieren des Dichtungselements 112 in dem Sitz der Senkbohrung 110 der Kleber in der Senkbohrung 110 bereitgestellt.
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Bei Schritt 510 wird der Einsatz 114 koaxial zum Dichtungselement 112 und zum Sitz der Senkbohrung 110 ausgerichtet. Bei Schritt 512 wird der Einsatz 114 in den Sitz der Senkbohrung 110 eingeführt, so dass dazwischen eine Übermaßpassung entsteht. Bei Schritt 514 wird das Dichtungselement 112 an den abgestuften Abschnitt 116 des Einsatzes 114 und den Sitz der Senkbohrung 110 gepresst. Das Dichtungselement 112 ist so konfiguriert, dass es in der zwischen der Senkbohrung 110 und dem abgestuften Abschnitt 116 des Einsatzes 114 ausgebildeten Nut 118 erfasst oder festgehalten wird.
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Bei Schritt 516 wird die Abdichtung durch eine Kombination aus dem Dichtungselement 112 und dem Einsatz 114 in dem Sitz der Senkbohrung 110 gebildet. Die Abdichtung kann Undichtigkeiten auf ein Minimum beschränken und/ oder verhindern und das Wasser so kanalisieren, dass es durch die Bohrung des Wasserdurchgangs 106 fließt. Die Abdichtung kann verhindern, dass das Wasser beim Betrieb des Motors durch und um die Bohrung des Wasserdurchgangs 106 herum austritt.
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Es sind zwar unter Bezugnahme auf die obigen Ausführungsformen Aspekte der vorliegenden Offenbarung besonders aufgezeigt und beschrieben worden, für Fachleute wird jedoch ersichtlich sein, dass durch Modifikation der offenbarten Maschinen, Systeme und Verfahren verschiedene zusätzliche Ausführungsformen in Erwägung gezogen werden können, ohne dass vom Gedanken und Schutzumfang des Offenbarten abgewichen wird. Es versteht sich, dass derartige Ausführungsformen in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung fallen, der auf der Grundlage der Ansprüche und etwaiger Äquivalente davon festgelegt ist.
