DE1408919C - Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung von Konverterkaminen - Google Patents

Description

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leisten bei den hohen Temperaturen der Abgase keine Wärmeanfall eine größere Kühlmittelgeschwindigkeit, völlige Dampffreiheit im Kühlwasserzirkulations- und umgekehrt, erzielt werden kann. Wenn das Kühlsystem. Deshalb entsteht bei örtlicher Dampfbildung mittel, z. B. in einer Sektion, unabhängig durch weldie Gefahr eines örtlichen Druckanstieges und damit ehe Ursache, eine höhere Austrittstemperatur als beieiner Beschädigung der Wandungen der Kühlflächen. 5 spielsweise 70° C erreicht, so steuert der Temperatur-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Impuls auf »Öffnen« des Ausflußventils. Wenn der Kühlwasser zu verteilen, daß es gleichmäßig aufge- umgekehrte Fall eintritt, d.h. die festgelegte Auswärmt wird, um örtliche Überhitzungen zu vermeiden trittstemperatur unterschritten wird, würde der Tem- und Wasserersparnisse zu ermöglichen. Weiterhin soll peratur-Impuls auf »Schließen« des Austrittsventils damit die benötigte Kühlwassermenge so reduziert io steuern. Dadurch ergibt sich die Zuordnung der richwerden, daß sie etwa der theoretisch notwendigen tigen Wassermenge zu den einzelnen Sektionen voll-Wassermenge entspricht, ohne daß dazu die Pumpen- automatisch, wobei einer Verringerung der Gesamtleistung übermäßig erhöht werden muß. wärme natürlich auch eine Verringerung der not-

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch ge- wendigen mittleren Durchfluß- und Zuflußmenge

löst, daß das Kühlmittel in den zu kühlenden Wan- 15 automatisch über den Niveauregler folgt. Ein anderer

düngen, die in an sich bekannter Weise in vertikale wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens ist, daß man

Sektionen unterteilt sind, in geschlossenen Kanälen in den einzelnen Sektionen sehr hohe, in den anderen

geführt wird, wobei die Geschwindigkeit des Kühl- Sektionen gleichzeitig kleinere Geschwindigkeiten

mittels in den einzelnen Sektionen in Abhängigkeit ohne Kraftaufwand für die Geschwindigkeitserhöhung

von der anfallenden Wärmemenge geregelt wird. 20 erhalten kann, da diese Geschwindigkeit lediglich von

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchfüh- der statischen Höhe, den Widerständen und der Ausrung des Verfahrens besteht darin, daß zur Konstant- flußöffnung abhängt. Im bisherigen Fall, bei welchem haltung des auf die Kühlflüssigkeit wirkenden Druckes also die Pumpe durch die Heizflächen durchpumpen zwischen einer Zubringerpumpe und dem Kühlkamin mußte, wirkte sich natürlich jede Geschwindigkeitsam Eintritt in die vertikalen Sektionen der Doppel- 25 erhöhung in einer Erhöhung der Pumpenleistung aus, wandung des Kühlkamins ein Hochbehälter angeord- während erfindungsgemäß; die Erhöhung der Genet ist und zur Regelung des Durchflusses durch die schwindigkeit in den einzelnen Sektionen völlig unabeinzelnen Kanäle am Austritt aus dieser Sektion Ab- hängig von der Pumpenleistung erfolgen kann,
sperrorgane vorgesehen sind. Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in

Nach einer weiteren Maßnahme der Erfindung wird 3° der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden

der Hochbehälter als geschlossener Behälter ausge- näher beschrieben. . .

bildet, in dem über einen Kompressor bzw. ein Es zeigt .■■·'■

Ablaßventil auf die Kühlflüssigkeit ein konstanter F i g. 1 einen Konverterkamin mit doppelwandigem

Druck ausgeübt wird. Kühlmantel,

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Innen- 35 Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der

wandung der Doppelwandung des Kühlkamins aus Fig. 1,

konvexen Segmenten zu bilden, deren Form durch Fig. 3 eine Darstellung gemäß Fig. 1 mit Rohreinen Polygonzug angenähert wird. kühlflächen, ■..--,

Die Innen- und Außenwandung des Kühlkamins Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV mit

wird erfindungsgemäß durch durchgehende, vertikal 4° rundem Querschnitt nach Fig. 3,

verlaufende Stege verbunden, die die seitlichen Ka- Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV mit

nalwandungen bilden. Zweckmäßigerweise berühren eckigem Querschnitt der Fig. 3,

sich die Innen-und Außenwandung entlang vertikalen Fig. 6 eine Ausbildung mit geschlossenem Behäl-

Linien, an denen sie miteinander verschweißt werden. ter und Gasdruckbelastung,

Zur Unterteilung der statischen Höhen des Kühl- 45 F i g. 7 eine Ausführungsform eines Kamindoppelkamins werden die einzelnen Sektionen in zwei oder mantels im Schnitt,

mehrere Abschnitte unterteilt^ von welchen jeder an F i g. 8 eine Variante nach F i g. 7 im Schnitt,
seinem oberen Ende eine gegen die freie Atmosphäre Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Kühlfreie Kühlmitteloberfläche aufweist. Die Niveaurege- kamins im Längsschnitt, der in drei Kühlabschnitte lung in den einzelnen Abschnitten erfolgt vorteil- 5° unterteilt ist,

hafterweise durch Überlauf rohre. Diese werden in Fig. 10 eine Detaildarstellung eines Kühlabjedem Abschnitt zum jeweils höchsten Punkt des schnittes nach F i g. 9 im Schnitt und
Flüssigkeitsniveaus zu einem Sammelkanal am Fuße Fig. 11 eine Ausführungsvariante der Konstnikdes Kamins geführt. Nach einer anderen Ausbildungs- tion eines Ringraumes mit Überlauf,
form werden die Überlaufrohre vom jeweils höchsten 55 Wie man aus Fig. 1 ersehen kann, ist ein Doppel-Punkt jedes Abschnittes zum jeweils nächst tieferen mantel-Kamin 1 mit Sektionsunterteilung 2, mit Niveau geleitet. ' einem Hochbehälter 3, versehen, welcher die Aufgabe

In der Praxis hat es sich als weitere zweckmäßigere hat, einen Überbrückungsspeicher zu bilden, für den

Maßnahme ergeben, die Doppelwandung des Kamins Fall, daß die Zubringerpumpe 11 ausfallen sollte oder

im wesentlichen kreisförmig auszubilden und in 60 bei Stromausfall, um eine Fortsetzung des Betriebes

nebeneinanderliegende Ringsegmente mit jeweils ge- über eine Mindestzeit zu gewährleisten, d. h. bei LD-

regeltem Wasserdurchfluß zu unterteilen. Es ist mög- oder ähnlichen Tiegeln solange als erforderlich ist,

lieh, zur Strömungsregelung mehrere benachbarte um von der Hauptpumpe auf die Reservepumpe um-

Ringsegmente zu einer Regeleinheit zusammenzu- zuschalten, oder bei totalem Stromausfall, um die

fassen. 65 Lanze ausfahren zu können. Dieser Hochbehälter hat

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen einen direkten Auslauf in die Kühlflächen 4, mit Zuvor allem darin, daß nach dem erfindungsgemäßen leitung 5 und Ableitungsorganen 6, mit angedeuteten Verfahren in jeder beliebigen Sektion bei höherem Temperatur-Fühlern 7, welche die Absperrorgane,

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d. h. Regelorgane 8, steuern, über welche das Kühl- Temperatur des Kühlmittels 38 in jedem Kühlabmedium in die Abflußrinne gelangt. In der Zuleitung 5 schnitt gesteuert. Die Unterteilung des Kühlmantels ist mit 9 das Regelventil, welches niveaugesteuert wird in die einzelnen Abschnitte erfolgt durch die Wände bei 10 und die Förderpumpe 11 eingetragen. 39. Das Flüssigkeitsniveau im Hochbehälter 18 wird

In den Fig. 3 bis 5^% sind mit den gleichen Bezeich- 5 durch ein Überlaufrohr40, das Niveau im Ringbehäl-

nungen die konstruktiven Anwendungsmöglichkeiten ter 19 durch ein Überlauf rohr 41 und das im Ring-

dieses Verfahrens bei einem Kühlkamin, welcher mit raum 27 durch ein Überlaufrohr 42 konstant gehalten.

Rohrheizflächen ausgekleidet ist, dargestellt. Die Überlaufrohre 40,41 und 42 münden ebenfalls in

Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel den Ablauf kanal 36.

unterscheidet sich von den vorhergehenden vor allem i° In Fig. 10 ist die Konstruktion eines Kühlabdadurch, daß ein geschlossener Behälter 12 verwendet schnittes etwas eingehender dargestellt. Die heißen wird, in dem ein konstanter Flüssigkeitsspiegel durch Gase strömen im Kamininneren in Richtung des ein Regelventil aufrechterhalten wird. Der Flüssig- Pfeiles 43 aufwärts und geben ihre Wärme entsprekeitsspiegel ist jedoch noch durch einen Luft- oder chend den Pfeilen 44 an die innere Kaminwandung 93 Gaspolster 13 belastet, dessen Druck über einen Korn- 15 ab. In dem Kanal 45 zwischen dieser und dem Außenpressor 14 aufgebracht und über eine Regulierung 16 mantel 92 strömt das Kühlmittel infolge der Schwereingeregelt wird. Mit 15 ist der Antriebsmotor des kraft abwärts. Dieser Kanal 45 ist durch Wandungen Kompressors und mit 17 ein Ablaßventil bezeichnet. 39 in mehrere übereinanderliegende Kühlabschnitte

In F i g. 7 ist der Doppelmantel eines Kühlkamins unterteilt. Am oberen Ende des dargestellten Kühlim Querschnitt gezeigt, in dessen Inneren 81 die 2° abschnittes ist ein Ringbehälter 46 um den Kamin heißen Abgase strömen. Der Außenmantel 82 hat angeordnet. Dieser ist durch die beiden Böden 47 kreiszylindrische Form und bildet mit dem Innen- und 48 in drei Teile unterteilt. In dem oberen Raum mantel 83 und den Stegen 84 die eigentlichen Kühl- 49 stellt sich ein freies Flüssigkeitsniveau 50 ein. Der kanäle 85. Die Innenwandung 83 besteht aus mehre- untere Raum 51 ist mit dem oberen Raum 49 durch ren nebeneinanderliegenden, gegen das Kamininnere 25 ein Rohr 52 verbunden. In den mittleren Raum 53 81 zu konvexen Segmenten 86, welche sich von dem strömt das Kühlmittel durch die öffnung 54 aus dem einen Steg 84 zu dem benachbarten Steg 84 erstrecken. oberen Kühlabschnitt 55 ein. Von hier fließt es über Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsvariante, bei das Regelventil56 und die Rohrleitung57 in den welcher an den ebenfalls kreiszylindrischen Außen- oberen Raum 49 des Ringbehälters 46. Aus dem mantel des Kamins 82 unmittelbar der Innenmantel 30 unteren Raum 51 kann das Kühlmittel durch die Öff-83 angeschweißt ist. Dieser besteht aus einzelnen, nung 58 in den dargestellten unteren Kanal 45 einströnebeneinanderliegenden Segmenten 87, welche der men. Mit Hilfe des Überlaufrohres 59 wird das einfacheren Herstellung wegen polygonartige Form Niveau 50 im Ringbehälter 46 konstant gehalten, mit den Kanten 88 aufweisen. Der Außenmantel 82 Durch dieses strömt das Überlaufwasser in den dar- und diese Polygonsegmente 87 bilden wieder die 35 unterliegenden Ringraum 60. Die automatische ReKanäle 85 für das Kühlmittel. gelung des Ventils 56 erfolgt mit Hilfe des Steuer-

F i g. 9 zeigt den Längsschnitt durch einen Kühl- organs 37 in Abhängigkeit von der Temperatur 38

kamin gemäß der Erfindung. Die heißen Abgase ver- des Kühlmittels.

lassen den Konverter 89 am Konvertermund 90 und Am unteren Ende des Kühlkanals 45 tritt das strömen in das Innere des Kühlkamins 91 ein. Dieser 40 Kühlmittel durch die öffnung 61 beispielsweise in den besteht aus dem Außenmantel 92 und dem Innen- Ventilkasten 62 aus, von wo es über ein Doppelsitzmantel 93, welche beide beispielsweise nach der in ventil 63 in den Flüssigkeitsraum 64 des Ringbehälters F i g. 7 oder 8 gezeigten Form ausgebildet sein kön- 60 einströmt, in welchem sich wieder ein freies Flüsnen. Am oberen Ende 94 des Kühlkamins ist ein sigkeitsniveau 65 bildet. Aus dem Raum 64 fließt das Hochbehälter 95 angeordnet, welcher über eine Rohr- 45 Kühlmittel durch die öffnung 66 in den Kanal 67 des leitung 96 mittels einer nicht gezeigten Pumpe laufend unteren Kühlabschnittes. Die Konstanthaltung des mit Kühlmittel, z. B. Wasser, versorgt wird. Dieses Flüssigkeitsniveaus 65 erfolgt mit Hilfe des Überlauf-Kühlmittel hat im Hochbehälter 95 ein freies Niveau rohres 68.

97 und kann infolge der Schwerkraft in den obersten Die konstruktiven Einzelheiten des'zuletzt geschilder drei gezeigten Kühlabschnitte 18 einströmen. Am 50 derten Ringbehälters mit dem Doppelsitzventil werunteren Ende dieses obersten Kühlabschnittes 18 be- den durch Fig. 11 näher erläutert. Es gelten die findet sich ein ringförmiger Behälter 19, in welchem gleichen Bezeichnungen wie in Fig. 10. Aus dem das Kühlmittel durch die öffnung 20 einströmt. Kanal 45 strömt das Kühlmittel über eine öffnung 61 Dieser ringförmige Behälter hat ebenfalls ein freies in einen Ringraum 69 des Ventilkastens 62. Dieser Flüssigkeitsniveau 21. Über ein Regelorgan 22 kann 55 trennt den Inhalt des Ringbehälters 60 in einen nun die Kühlflüssigkeit in den darunterliegenden oberen Teil 70 und einen unteren Teil 71, welche über Ringraum 23 und durch die öffnung 24 in den mitt- ein oder mehrere Rohre 72 miteinander in Verbinleren Kühlabschnitt 25 einströmen. Sie verläßt diesen dung stehen. Das Doppelsitzventil 73 sitzt in seiner durch die öffnung 26 und gelangt in den Ringbehälter geschlossenen Stellung auf den Ventildichtungen 74 27 mit dem freien Flüssigkeitsniveau 28. Über das 60 und 75 auf und trennt somit den Ringraum 69 von Regelorgan 29 strömt die Flüssigkeit schließlich in den Räumen 70 und 71. Das Doppelsitzventil 73 ist den unteren Ringraum 30 und von diesem in den mit Hilfe der Ventilspindel 76 in der Buchse 77 geuntersten Kühlabschnitt 31. Am unteren Ende des- führt, welche ihrerseits mit einem Flansch 78 verbunselben befindet sich ein Ringraum 32, aus welchem den ist, der auf dem Ventilkasten 62 dicht befestigt das Kühlmittel über ein Regelorgan 33 in den Ring- 65 ist. Bei geöffnetem Doppelsitzventil 73 kann die Kühlraum 34 und von diesem über das Rohr 35 in den Ab- flüssigkeit aus dem Ringraum 69 in den darunterlaufkanal 36 strömt. Die Rcgelorganc 22,29 und 33 liegenden Raum 71 und von hier durch die Öffnung werden über entsprechende Kontrollgeräte 37 von der 66 in den unteren Kühlkanal 67 strömen. Die Kon-

stanthaltung des Flüssigkeitsniveaus 65 erfolgt mit dem Überlaufrohr 68, welches zum Ringraum des nächst tieferen Kühlabschnittes führt.

Es sei noch erwähnt, daß die Erfindungsgedanken auf die beschriebenen und gezeigten Ausführungsvarianten nicht beschränkt sind. So könnte z. B. die Regelung des Kühlmittelstromes auch mit Hilfe von Schiebern, Klappen oder anderen Regelorganen erfolgen. Es besteht ferner die Möglichkeit, für jeden der nebeneinanderliegenden Kühlkanäle 85 (siehe

Fig. 7 und 8) eine eigene Regelung für den Kühlmittelstrom in jedem Abschnitt vorzusehen. Mt Rücksicht auf die Kosten dieser Regelung kann es aber auch zweckmäßig sein, mehrere nebeneinanderliegende Kühlkamine 85 zu einer Regeleinheit zusammenzufassen. Auf jeden Fall werden auch die um den Kühlkamin angeordneten, ringförmigen Behälter (z.B. 46 und 60 in Fig. 10) durch entsprechende Trennwände in so viele Sektoren unterteilt, als Regeleinheiten am Umfang des Kamins vorgesehen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

309608/112

Claims (10)

1 2 11. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gePatentansprüche: kennzeichnet, daß die Doppelwandung des Kamins (1) im wesentlichen kreisförmig ausgebil-

1. Verfahren zur Kühlung von Konverterkami- det ist und in nebeneinanderliegende Ringsegnen, wobei das Kühlmittel unter Einwirkung der 5 mente(2) mit jeweils geregeltem Wasserdurch-Schwerkraft strömen gelassen wird, dadurch ge- fluß unterteilt ist (Fig. 1 bis 6).
kennzeichnet, daß das Kühlmittel in den zu 12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekühlenden Wandungen, die in an sich bekannter kennzeichnet, daß zur Strömungsregelung mehrere Weise in vertikale Sektionen unterteilt sind, in benachbarte Ringsegmente zu einer Regeleinheit geschlossenen Kanälen geführt wird, wobei die io zusammengefaßt sind.

Geschwindigkeit des Kühlmittels in den einzelnen
Sektionen in Abhängigkeit von der anfallenden
Wärmemenge geregelt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 15

daß zur Konstanthaltung des auf die Kühlflüssig- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor-

keit wirkenden Druckes zwischen einer Zubringer- richtung zur Kühlung von Konverterkaminen, wobei

pumpe (11) und dem Kühlkamin (1) am Eintritt das Kühlmittel unter Einwirkung der Schwerkraft

in die vertikalen Sektionen der Doppelwandung strömen gelassen wird.

des Kühlkamins (1) ein Hochbehälter (3,12) und 20 Es ist bekannt, Konverterkamine doppelwandig

zur Regelung des Durchflusses durch die einzel- auszuführen und durch den Zwischenraum Kühlwas-

nen Kanäle am Austritt aus dieser Sektion (2) Ab- ser zu leiten. Eine solche Anlage ist nicht nur in der

sperrorgane (8, 22,29, 33,56, 63) angeordnet sind. Herstellung, sondern auch im Betrieb wegen des

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- hohen Kühlwasserverbrauchs kostspielig (deutsche .} kennzeichnet, daß der Hochbehälter (12) als ge- 35 Patentschrift 923 254).

schlossener Behälter ausgebildet ist, in dem über Zur Behebung dieser Mängel ist es weiterhin be- ·

einen Kompressor (14) bzw. ein Ablaßventil (17) kannt, in den Abgasstrom des Konverters dicht ober- ι auf die Kühlflüssigkeit ein konstanter Druck aus- halb der Konvertermündurig Wasser in fein verteilter geübt wird (F i g. 6). Form einzublasen. Die Kühlung dieser Abgase ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- 30 jedoch bei sauerstoffgeblasenen Konvertern, die kennzeichnet, daß die Innenwandung der Doppel- Temperaturen von 1600 bis 1800° C am Konverter- j wandung des Kühlkamins (1) aus konvexen Seg- mund aufweisen, nachteilig, da Temperaturschocks menten (86,87) gebildet ist, deren Form durch auftreten und große Dampfmengen entwickelt wereinen Polygonzug angenähert wird (F i g. 7 und 8) den (deutsche Patentschrift 929 010).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- 35 Es sind ferner auch Abhitzekessel bekannt, durch kennzeichnet, daß die Innen- und Außenwandung welche die Konvertergase auf das für die Entstaubung (82,83) des Kühlkamins (81) durch durchgehende, erforderliche Temperaturniveau gekühlt werden. Dervertikal verlaufende Stege (84) verbunden sind, artige Abhitzekessel sind zwar sehr wirtschaftlich, da die die seitlichen Kanalwandungen bilden (Fig. 7). sie die in den Gasen enthaltene Wärme zur Dampf -

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- 40 erzeugung ausnutzen, sind jedoch in ihrer Anschafkennzeichnet, daß die Innen- und Außenwandung fung sehr teuer (deutsche Auslegeschrift 1 007 347).
(82,83) des Kühlkamins (81) sich längs vertika- Ist Kühlwasser in größeren Mengen vorhanden, so len Linien berühren und da miteinander ver- können die Gase auch durch eine reine Wasserkühschweißt sind (F i g. 8). lung auf die gewünschte Temperatur gebracht werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- 45 So sind Kühlwasserkamine bekanntgeworden, bei kennzeichnet, daß die einzelnen Sektionen des welchen das Wasser teils mit höherem Druck durch Kühlkamins zur Unterteilung der statischen Höhe die Kühlkanäle des Kühlkamins gepumpt wird (deutdesselben in zwei oder mehrere Abschnitte (18, sehe Auslegeschrift 1 136 723) oder teils nach dem 25,31) unterteilt sind, von welchen jeder an Prinzip der Warmwässerheizung im Naturumlauf umseinem oberen Ende eine gegen die Atmosphäre 50 gewälzt wird (deutsche Patentschrift 845 644 und freie Kühlmitteloberfläche (97,21,28) aufweist deutsche Auslegeschrift 1 032 291). Das erstgenannte (F i g. 9). Verfahren hat den Nachteil, daß die Wandungen der

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge- Kühlkanäle dem Pumpendruck entsprechend stark kennzeichnet, daß die Niveauregelung in den ein- bemessen sein müssen, und das zweite Verfahren ist zelnen Abschnitten des Kühlkamins (91) mittels 55 dadurch ungünstig, weil an den Stellen höchster Be-Uberlaufrohren(40,41,42,68) erfolgt (Fig. 9, anspruchung eine Verdampfung des Wassers auftritt, 10). so daß der Wärmeübergang gestört ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge- Bei den bisher ausgeführten wassergekühlten Kakennzeichnet, daß die Überlaufrohre (40,41,42) minen, die nicht nach dem Naturumlaufsystem gein jedem Abschnitt vom jeweils höchsten Punkt 60 kühlt werden, wurde die Durchströmung der Kühldes Flüssigkeitsniveaus zu einem Sammelkanal flächen durch Pumpen bewirkt. Es war daher zur (36) am Fuße des Kamins (91) - geführt sind Überwindung der Widerstände erforderlich, einen (F i g. 9). . hohen Pumpenenddruck, folglich auch einen hohen

10. Vorrichtung nach Anspruch 8j dadurch ge- Kraftaufwand vorzusehen, um die Kühlflächen mit kennzeichnet, daß die Überlaufrohre (68) vom 65 einer ausreichenden Geschwindigkeit zu durchströjeweils höchsten Punkt jedes Abschnittes zum men. Dadurch waren die Kühlflächen dem vollen jeweils nächst tieferen Niveau geführt sind Pumpenenddruck ausgesetzt.

(Fig. 10). Kühlkamine nach dem Naturumlaufsystem gewähr-