DE1802652A1

DE1802652A1 - Selbstdichtende Ventilanordnung

Info

Publication number: DE1802652A1
Application number: DE19681802652
Authority: DE
Inventors: Barrett Paul Charles; Kolar Robert Joseph
Original assignee: General Tire and Rubber Co
Current assignee: Aerojet Rocketdyne Holdings Inc
Priority date: 1967-10-16
Filing date: 1968-10-11
Publication date: 1969-09-18
Also published as: FR1587509A; GB1237139A; US3498321A; NL6814805A

Description

Selbstdichtende Ventilanordnung

Die Erfindung betrifft eine selbstdichtende Ventilanordnung, bei welcher das Regelelement lediglich aus einer zylindrischen elasto· meren Hülse besteht, die mit bezug auf die zu regelnde Strömungsmittelleitung so angeordnet ist„ daß ein Teil der Aussenfläche der Hülse gegen das Ende der Leitung gedrückt wird.

Bei einer Strömungsmittelanlage, bei welcher Ventile zur Regelung der Strömung des Strömungsmittels in der Anlage verwendet werdeni hängt eine zufriedenstellende Leistung der Anlage weitgehend von der richtigen Wahl der verwendeten Ventilart ab. Bei der Vornahme dieser Wahl sind viele Faktoren zu berücksichtigen. Beispielswei* se beeinflußt notwendigerweise die relative Kompliziertheit der Anlage eine Entscheidung zur Verwendung der einen oder anderen Ventilart. Die Art des verwendeten Strömungsmittel die Druckschwankungen des Strömungsmittels, die Temperaturveränderungen

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des Strömungsmittel sind bei der Wahl d··« ♦* *·«■·♦ «^en Ventiltyps alles zu berücksichtigende Paktoren·

Natürlich ist eine der wichtigsten Erwägungen, welche die gewähl· te besondere Ventilart beeinflussen, die besondere Funktion, die mit der Anlage durchgeführt werden soll. Die genaue Art der gewünschten Regelung ist festzulegen, worauf ein Ventil gewäMt wird, mit dem diese Regelung am wirksamsten erzielt werden kann.

Die Ventile werden dann mit Rücksicht auf eine besondere Funktion gebaut, wobei insbesondere ihrem Wirkungsgrad Beachtung geschenkt wird» Ventile haben insbesondere die Aufgabe, die Strömung von Strömungsmitteln zu drosseln, die Strömung von Strömungsmitteln abzustellen, einzuleiten oder zu verändern oder als Sicherheitsbzw. Entspannungsorgan zu dienen.

Wenn einmal eine besondere bestimmte Funktion festgelegt und der erforderliche Haupttyp des Ventils gewählt worden ist, beeinflussen bestimmte weitere Faktoren ebenfalls die endgültige Ventilbauform. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, daß das gewählte besondere Ventil leicht zn warten oder auszuwechseln ist„ Andere Erwägungen, beispielsweise die Kosten, beeinflussen in vielen Fällen die Gestaltung des endgültig verwendeten Ventils. Oftmals ist die Leichtigkeit, mit welcher der Ventilbereich gereinigt werden kann, wichtig.

Eine besondere Situation, welche eine grosse Sorgfalt hinsichtlich der Wahl des besonderen Ventils erfordert, besteht dann, v/enn das Ventil sowohl die Aufgabe hat, eine Strömung des Strömungsmittels in der einen Richtung zu ermöglichen, als auch eine Umkehrung dieser Strömung zu verhindern. Diese Ventile werden manchmal als "RückscKlag"-Ventile bezeichnet. Es gibt viele Ventile dieser Art, von denen einige von einfacher Bauform sind, während andere komplizierter gestaltet sind, Die gewählte Bauform hängt natürlich von der

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besonderen Situation ab. Bin Beispiel eines einfachen Rückschlagventils ist ein Ventil, welches gewöhnlich als Klappenventil bezeichnet wird, bei welchem das Ventileleraent lediglich ein klappenförmiges Element ist, das über dem Ende einer Strömungsmittelleitung angeordnet ist, sich frei in eine Offensteilung bei einer Strömungsmittelströmung durch die Leitung bewegen kann und sich bei einer Strömung in der entgegengesetzten Richtung schließt.

In bestimmten anderen Situationen ist es wünschenswert, daß ein Ventil nicht nur eine Umkehrung der Strömung verhindert, sondern daß es zusätzlich die Strömungsleitung abdichtet, durch welche eine solche Strömungsurakahrung erfolgen könnte. Solche Funktionen sind wünschenswert, wenn Ventile verwendet werden, durch die ein Abteil unter Strömungsmitteldruck gesetzt werden soll. Es ist sehr oft erwünscht, wenn ein Abteil mit einem Strömungsmittel bis zu einem bestimmten erforderlichen Druck gefüllt wird, daß das Abteil wirksam abgedichtet wird, um ein Lecken dos Strömungsmittels aus diesem zu verhindern. Ferner ist es in solchen Fällen erwünscht, daß der Druck aus dem Abteil abgelassen oder teilweise abgelassen werden kann, wenn dies exfoiderlich ist, Xn solchen Fällen wurden Ventile verschiedener Arten verwendet, die gewöhnlich so verstellbar sind, daß das Strömungsmittel in dem einen Fall Zutritt zum Abteil erhalten kann, während es in dem anderen Fall das Abteil gegen Lecken abdichtet· Die Ventile können ferner so eingestellt werden, daß der Druck aus dem Abteil erforderlichenfalls abgelassen werden kann·

Als Beispiel für eine Ventilanordnung, die dazu verwendet werden kann, eine Kammer unter Druck 2U setzen, wird auf das USA-Patent 3,315.699 verwiesen. Das Ventilelement ist bei dieser besonderen Anordnung von Hand in eine Stellung einstellbar, welche die Strömung des Strömungsmittels unter Druck in die Kammer gestattet. Das Ventilelement ist zur xfei.ttren Betätigung von Hand in eine Dichtungsstellung ausgebildet.» Aus diesax Diclitun£5ste"3u:.ig kann ä&s

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Ventilelement von Hand verstellt werden» wenn der Oberdruck aus der Kammer abgelassen werden soll. Die insbesondere in dem USA« Patent 3*315*699 beschriebene Ventilanordnung kann auch allgemein in Kombination mit einem besonderen unter Druck gesetzten Abteil entsprechend dem USA-Patent 3.133.575 gesehen werden₀

Bei der Betrachtung der in dem USA-Patent 3.315,699 beschriebenen Ventilanordnung ergibt sich, in welcher Beziehung bestimmte Ver· besserungen vorgenommen werden können. Wie ersichtlich, muß das Ventilelement, damit es die erforderlichen Funktionen erfüllen kann, in jedem Falle von Hand betätigt werden« Ferner wird das Ventilelernent selbst durch mehrere Einzelteile gebildet· Ventilelemente, die aus einer Anzahl von Teilen zusammengesetzt sind, verursachen oft Probleme bei der Wartung und/oder Instandsetzung« Bs ist daher wünschenswert, ein Ventilelement zu verwenden, das nicht so viele Einstellungen von Hand erfordert und von einfache·» rer Bauart ist, so daß es weniger häufig eine Wartung, Instand" Setzung oder ein Auswechseln erfordert»

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Ventilanordnung, bei welcher das Ventilelement von einfacher Bauform ist und seibsttä- :,-tig mehrere seiner erforderlichen Funktionen ausfüllt» Ferner soll das Ventilelement leicht instandsetzbar, auswechselbar oder wart» bar sein. Zugleich soll die Ventilanordnung, wenn sie dazu ver« wendet wird, ein Abteil unter Druck zu setzen, sich selbsttätig einstellen, um das Druckmittel eintreten zu lassen und das Abteil nach dem Zutritt des Strfcmungsmittels abzudichten«. Zugleich soll bei der Ventilanordnung, die sowohl selbsttätig unter Druck stehendes Strömungsmittel ir, ein Abteil eintreten läßt als auch an« schliessend das Abteil abdichtet, das Vöiitilelement so ausgebildet sein, daß seine se lh r.t tät-i^e Dich tungs funktion von Hand aufgehoben werden kann.

Die erfindungsgemusst Ventilanordnung weist als neuartiges Merkmal

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ein Ventilelement auf, das lediglich aus einer zylindrischen elastomer en Hülse besteht. Die Hülse ist mit bezug auf das Ende einer Strömungsmittelleitung so angeordnet, daß ein Teil ihrer Aussenflache gegen das Ende der Leitung anliegt, um diese abzudichten. UIe Hülse wird mit bezug auf die Leitung so gehalten, daß derjenige Teil ihrer Aussenflache, welcher die Leitung abdichtet, gegen diese Leitung mit einer solchen Kraft anliegt, daß die Hülse aus ihrer normalen zylindrischen Form verformt wird. Das Strömungsmittel, welches durch die Leitung zum abgedichteten Ende strömt, drückt denjenigen Teil der Aussenflache der Hülse, welcher die Leitung abdichtet, von diesem Ende weg. So lange das .Strömungsmittel unter Druck fließt, bleibt die Leitung offen, da die Aussenfläche der Hülse vom Ende der Leitung verlagert bleibt. Wenn der Fluß des Strömungsmittels zum Stillstand kommt, kehrt der dichtende Teil der Aussenfläche der Hülse infolge des ümstandes in seine Dichtungsstellung zurücks daß die Hülse das Bestreben hat₉ ihre ursprüngliche Form wieder einzunehmen. Unter Druck stehendes Strömungsmittel, welches das Bestreben hat, den Fluß des Strömungsmittel zum Ende der Leitung zurück umzukehren, trägt ebenfalls zur Dichtungsfunktion der Hülse bei.

Wenn eine erfindungsgemässe Ventilanordnung dazu verwendet wird, ein Abteil unter Druck zu setzen, wird das Strömungsmittel unter Druck innerhalb des Abteils gehalten, und wenn der Oberdruck aus dem Abteil abgelassen werden soll, kann die selbsttätige Dichtungs·* funktion der elastoiaersn Hülse von Hand aufgehoben xverden. Bin solches Ablassen des Oberdrucks kann in einfacher Weise dadurch geschehen, daß von Hand derjenige Teil da* Aussenfläche der Hülse» der die Leitung abdichtet, von dem Ende der Leitung weggedrückt wird. Das einfache Einsetzen eines starren fingerartigen Gliedes durch die Leitung genügt, die Hülse aus ihrer Dichtungsstellung zu drücken und damit das gewünschte Druckablassen herbeizuführen,.

In der beiliegenden Zeichnung zeigen:

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Fig. 1 eine Ansicht im Aufriß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Ventilanordnung, wobei Teile im Schnitt dargestellt sind; ;

Fig«, 2 eine Draufsicht der gleichen in Fig» I dargestellten bevorzugten Ausführungsform, wobei Teile im Schnitt gezeigt sind;

Fig. 3 eine schematiche Ansicht, welche das Ventilelement der erfindungsgemässen Ventilanordnung in seiner Reaktion auf die Strömung eine:; Strömungsmittels in einer gegebenen Richtung zeigt;

Figo 4 eine weitere :3chematische Ansicht_? v/elche das Ventilelement der Ventilanordnung in einer verstellten Stellung zeigt, in welcher ei;ie Umkehrung der Strömung des Strömungsmittels stattfinden kann.

In Verbindung mit Fi;;. 1-4, in welchen gleiche Bezugsziffern in den verschiedenen Figuren gleiche El@meate bezeichnen, wird nachfolgend eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Ventilanordnung beschrieben.

In Figo 1 und 2 ist lie erfindungsgeraässe Ventilanordnung in ihrer bevorzugten Form als Druckfitting dargestellt. Die Anordnung weist einen Basisteil Io aaf₉ der mit einem mittig angeordneten Strömungskanal 12 versehen ist. Der Basisteil Io ist mit öffnungen 14 versehen, durch welche geeignete Befestigungsmittel geführt werden können, um den Basisteil in geeigneter Weise zu befestigen. Der Basisteil Io ist mit einer Ringnut 18 innerhalb des Kanals 12 ausgebildet, in welcher ein Dichtungsring 16 sitzt. Die Nut 18 mit dem Dichtungsring 16 dient als Strömungsdichtung, wenn der Basisteil Io mit einem nicht gezeigten Abteil yerbunden wirdj, das unter Druck gesetzt werden soll. Auf dem Basisteil Io ist ein Ventilge-

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häuse 2o angeordnet. Das Ventilgehäuse 2o weist eine innere zylindri sehe Wand 22 auf, die eine Ventilkammer begrenzt. Das Gehäuse 2o ist auf den Basisteil Io so angeordnet, daß die Ventilkammer und der Strömungsraittelkanal 12 auf einer gemeinsamen Achse liegen. Das Ventilgehäuse 2o ist an der Basis Io mit Hilfe geeigneter Schrauben 3o befestigt. Das Gehäuse 2o steht mit dem Basisteil Io durch einen Dichtungsring 15 in abgedichteter Verbindung, der in einer Ringnut 17 sitzt, welche im Basisteil Io vorgesehen ist. Das Gehäuse 2o 1st an seinem einen Ende durch einen kegelstumpfförmigen Deckel 24 abgeschlossen, der mit diesem aus einem Stück besteht. Das Ventilgehäuse 2o ist mit einer Strömungsleitung 26 versehen, die auf einer Achse angeordnet ist, welche zu der durch die zylindrische Innenwand 22 begrenzten Ventilkammer senkrecht ist. Die Ventilleitung 26 erstreckt sich in die Kammer und endet mit einer kreisförmigen öffnung 28. Zwischen der Endöffnung 28 der Leitung 26 und einem Teil der zylindrischen Innenwand 22 des Ventilgehäuses 2o wird eine normalerweise zylindrische elastomere Hülse 5o gehalten. Die Hülse So dient als Ventil- bzw. Regelelement der Ventilanordnung.

Die Hülse 5o ist vorzugsweise so angeordnet, daß ihre Achse parallel zur gemeinsamen Achse der Ventilkammer und des Strömungskanals 12 ist. Wie sich insbesondere aus Fig. 2 ergibt, ist die Hülse ferner vorzugsweise so angeordnet, daß ein Durchmesser der Hülse mit der Achse der Leitung 26 zusammenfällt, so daß.die Achse der Leitung sowohl zur Achse der Hülse als ? *^r zur Achse der Kammer senkrecht iste

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, erfordert die bevorzugte Bauform der Ventilanordnung ferner, daß die Strömungsleitung 26 innerhalb des Gehäuses 2o in einen bestimmten Abstand von der zylindrischen Innenwand 22 endet, der kleiner als der Halbmesser der durch die Wand 22 gebildeten Vent ilkainmer iste Die zylindrische Hülse hat vorzugsweise einen Durchmesser, der grosser als der Abstand von

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der Endöffnung 28 zu einem diametral gegenüberliegenden Teil der zylindrischen Wand 22 ist* Wie Fig. 2 zeigt, ist ein Teil der Aus* senflache 52 der Hülse 5o anfänglich so gebogen, daß er radial nach innen verformt ist, so daß er auf der Endöffnung 28 der Leitung 26 aufsitzt, während 4er übrige Teil der Aussenf lache 52 gegen den besonderen Teil der zylindrischen Wand 22 gegenüberliegend der öffnung 28 anliegt.

Die;zylindrische Hülse So ist aus einem geeigneten elastomere** terial hergestellt, dessen Wahl in erster Linie von bestimmten schäften des verwendeten Strömungsmittels abhängt. Wenn das ungsmittel Luft ist, erweist sich eine aus Neopren hergestellte Hülse als sffcr zufriedenstellend.

Da die Dichtungsfunktion der Hülse durch deren Neigung bedingt ist, ihre normale zylindrische Form beizubehalten, muß die Hülse .-,,, eine gewisse Steifigkeit ,,oder Härte haben. Die besondere Härte der Hülse hängt zum grossen Teil von den Druckanforderungea an die Ventilanordnung ab. Beispielsweise wurde festgestellt, daß, wenn Luft mit einem Druck von l,4o kg/cm (2o psi) zugeführt wird, die Hül* se aus einem Gummi sein soll, der eine Durometer-Härte von 60 Shore D hat. Ferner ist eine Hülse mit einer Querschnittdecke von 2,39 mm (o,o94 ") für Luft von l,4o kg/cm (2o psi) zufriedenstellend.

Da die Hülse, ΐίβηη. sie zwischen der Strömungsmittelleitung 26 und der Gehäusewand 22 gehabten wird, unter einer Spannung steht, ist keine zusätzliche Anordnung erforderlich^ um die Hülse 2o in ihrer Funktionsstellung su halten. Die Hülse liegt gegen die Wand 22 und die Leitung 26 mit einer ausreichenden Kraft an» um sich selbst in dieser Stellung zu. stabilisieren«, Als Vorsichtsmaßnahme kann es jedoch wünschenswßrt sein* einen Teil der Aussenflache der Hülse mit der zylindrische? Wund. 22 an ihrem Berührungsbsreich zu ver-' kleben«

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Die Ventilanordnung ist so ausgebildet, daß sie selbstreinigend ist« Der Bndteil 28 der Leitung 26 ist zur Bildung einer scharfkantigen -Öffnung abgefast, wie in Fig· 2-4 dargestellt ist· Der dichtende Teil der Hülsenaussenflache 52 wischt bei seiner Be* wögung in seine und aus seiner Dichtungsstellung über die scharfe Xante, wodurch jedes Aufbauen einer Verschmutzung, das sonst stattfinden kttnnte, verhindert wird«

Die Wirkungsweise der Ventilanordnung wird nachfolgend unter besonderer Bezugnahme auf Pig. 3 und 4 beschrieben. Die Luft wird, wie durch die Pfeile in Fig. 3 angegeben, durch die Leitung 26 von einer nicht gezeigten geeigneten Druckluftquelle zugeführt. Durch die Kraft der Luft wird das Dichtungsventil von seinem Sitz auf dein Endteil 28 der Leitung abgehoben, so daß Luft in die Venti!kammer zur Strömung durch den Kanal 12 zu einem nicht gezeigten Abteil eintritt. Wenn das Abteil auf den gewünschten Druck gefüllt ist, wird die Luftströmung abgestellt* so daß das Ventil in seine Dichtungsstellung zurückkehrt. Der Rückdruck der Luft in der Ventilkamner unterstützt die von der Hülse ausgeübte Dichtungskraft· Die Hülse kann dann von Hand von ihrem Sitz auf der Leitung 26 Abgehoben werden, wenn eine Druckherabsetzung erforderlich ist· Beispielsweise kann durch Einführen eines stumpfkantigen Werkzeugs, wie bei 6o in Fig· 4 dargestellt, die Hülse 5o von ihrem Sitz abgehoben werden. Luft kehrt dann durch die Leitung 26 zurück, wie durch die Pfeile in Flg. 4 angegeben.

Obwohl die erfindungsgemässe Ventilanordnung in ihrer bevorzugten Form als Druckfitting beschrieben wurde, kann sie natürlich etwas abgeänderte Formen zur Verwendung in anderen Situationen haben. Sie arbeitet gut in einer geschlossenen Anlage als Rückschlagventil· Ferner kann sie in Flüssigkeitsstrßmungsanlagen verwendet werden, wenn einige oder alle ihrer gleichen Funktionen gewünscht werden,

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Die vorangehende Beschreibung ist daher nur auf eine bevorzugte Ausfülirungsform der Erfindung gerichtet und können innerhalb des Rahmens der Erfindung verschiedene Abänderungen vorgenommen warden«

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Claims

184-B 11. Oktober 1968 Patentansprüche Selbstdichtende Ventilanordnung in einer Strömungsanlage mit einer Ströaungsleitung, die mindestens ein offenes Ende aufweist, ein Ventil für das Zusammenwirken mit dem erwähnten Ende, um dieses entsprechend dem Strömungsmitteldruck zu öffnen bzw* zu schiiessen, und Mittel, welche das Ventil an dem erwähnten Ende halten, dadurch gekennzeichnet, daß das \entil durch eine normalerweise zylindrische elastomere Hülse (5o) gebildet wird, die so alt bezug auf das erwähnte Ende (28) gehalten wird, daß ein Teil ihrer Aussonfläche (52) gegen das Ende (28) mit einer Kraft anliegt, die ausreicht, eine Verformung der Hülse zu bewirken» Ventilanordnung, gekennzeichnet durch eine Strömungsleitung (26) nit mindestens einem offenen Ende (28), eine normalerweise zylindrische elastomere Hülse (5o), von der ein Teil (52) ihrer Aussenflache so angeordnet ist, daß er das erwähnte Ende verschließt, Mittel, welche die Hülse gegen das erwähnte Ende drükken, so daß die Hülse daran gehindert wird, ihre normalerweise zylindrische Form einzunehmen« 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitung (2(i) auf einer Achse liegt, die zur Achse der Hülse (5o) senkrecht; ist. -H-909838/0801 184-B 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet» daß der durch ein Ventilelement verschlossene Strömungskanal (12) innerhalb einer Ventilkammer enthalten ist, welche durch eine zylindrische Wand (22) begrenzt wird· * 5· Anordnung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Ach* se der erwähnten Kammer parallel zur Achse der Hülse (So) ist· 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Leitung (26) zur Achse der Kammer senkrecht ist. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mit-, tel, welche die Hülse gegen das erwähnte Ende (28) der Leitung (26) drücken, durch einen Teil der erwähnten zylindrischen Wand gebildet werden. 8. Selbstdichtende Ventilanordnung zur. Verwendung zur Regelung.des Strdmungsmitteldruckes innerhalb eines Abteils, gekennzeichnet durch A) einen Basisteil (lo), der mit einem durchgehenden Strömung** kanal (12) versehen ist, B) ein Ventilgehäuse (2o) mit

1) einer zylindrischen Innenwand (22), die eine Ventilkaramel' begrenzt,

2) eine Strömungsleitung (26), die sich auf einer Achse be«=· findet, welche zur Achse der erwähnten Kammer senkrecht

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ist und eine Endöffnung (28) innerhalb der Kammer aufweist, die sich vom der Wand (22) in Abstand befindet,

C) Mittel (3o) zur Befestigung des Gehäuses (2o) am Basisteil (lo) in der Weise, daß die Kammer mit dem Kanal (12) gleichachsig verbunden ist» um den Durchtritt des Ströraungsraittels zu ermöglichen,

D) ein Ventilelement, das innerhalb der Kammer angeordnet ist und dazu dient, die Strömungsleitung (26) zu öffnen bzw. zu schliessen, bestehend aus

1) eine normalerweise zylindrische elastomere Hülse (5o), die mit ihrer Achse sowohl parallel zur Achse der Kammer als auch senkrecht zur Achse der Leitung (26) angeordnet ist, wobei ein erster Teil der Aussenfläche der Hülse an einem Teil der zylindrischen Innenwand (22) anliegt und ein zweiter T«il (52) der Aussenfläche, welcher dem erwähnten ersten Teil diametral gegenüberliegt, dichtend gegen die Endöffnung (28) der Leitung (26) sitzte

9ο Anordnung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (26) mit einem abgefastan Ende versehen ist, weiches die erwähnte Endöffnung (23) begrenzt.

Io· Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (So) eine Gewebeverstärkung aufweisi»

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