DE1951115A1

DE1951115A1 - Querstromgeblaese

Info

Publication number: DE1951115A1
Application number: DE19691951115
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr-Ing Zenkner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-10-10
Filing date: 1969-10-10
Publication date: 1971-04-22
Also published as: FR2065979A5; GB1318986A; US3695775A; CH529925A; DE1951115B2

Description

Esslingen, den 7.Oktober 1969 D 1846 - rebit

Dr. Ing. Kurt Zenkner, Ettlingen

Querstromgebläse

Zusatz zu Patent ......(Patentanmeldung P 15 o3 668.7)

HJL. Xfa, f 'OM-

Die Erfindung betrifft ein Querstromgebläse mit einer die ein- und austretende Strömung Yoneinander trennenden Wirbelzunge und einem die Strömung führenden Leitblech, das sich sogleich nach-dem Einlauf rom Schaufelgitter des Laufrades entfernt, um in eine Spiralform über auge hon,, wobei di« Wirbelzunge die Gestalt eines keilförmigen Körpers hat, dessen Spitze zum Laufradumfang hin gewandt'ist, wobei 4er saugeeitige und der druckseitige Schenkel des Keile miteinander einen Winkel ^on Ip - 6o° bilden und' der saug*-

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seitige Schenkel mit dem laufradumfang einen Spalt bildet, der sich, zum Wirbel Mn und entgegen der Umlaufrichtung verjüngt, pas Hauptpatent (Patentanmeldung P 15 o3 668.7) hat sich zum Ziel gesetzt, ein Gebläse der hier in Frage stehenden Art zu schaffen, das sich gegenüber Gebläsen vergleichbarer Art durch besonders günstige Werte hinsichtlich -

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Druckziffer, Wirkungsgrad und Geräuschagaut auszeichnet. In Weiterverfolgung der dem Hauptpatent zugrundeliegenden Gedanken hat eich die vorliegende Erfindung zum Ziel gesetzt, ein Gebläse der hier in !frage stehenden Art so weiter zu verbessern, daß es optimale.Eigenschaften hinsichtlich Druckziffer, Wirkungsgrad und Geräuschermut aufweist. Diese vorliegende Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis aus, daß der Energieumsatz der Geschwindigkeit und der Änderung der Umfangskomponente proportional ist und daß man aus diesem Grunde der Ausbildung und Führung der Stromlinien hoher Geschwindigkeit besondere Sorgfalt wldsen uM diese Stromlinien möglichst weitgehend am Snergleixanaport beteiligen muss.

Zu dem obengenannten Zweck ist gea&J der Erfindung bei a neuen Querstromgebläse vorgesehen, &a§ das leitblech mx-blang einer spiraligen KurTeTexläiEft, 4ler«s l^stttade aus lauf radumfang von dem durch die engste Stelle «wischen leitblech und 3iaufradumfang beetiaaten Spiralliegi^s an immer mehr bis zu einem. Maximusa- SgIa^MiSa₅ Infiöü der stand zum iiaufradumfang, am Spiralbeginn etwa Io - 3o

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des Lauf radius ausmacht, über einen Zentriwinkel von etwa 6o° vom Leitblechbeginn an gesehen um weitere 5 - 3o # dee

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Lau££adius, zunimmt, über einen weiteren Zentriwinkel von etwa 3o° vom Leitblechbeginn an gesehen wiederum um etwa Io - 3o ^ vom Radius des Laufrades zunimmt, um anschließend über einen -wäteren Zentriwinkel von 3o° um etwa 2o - 35 # des Laufradradius zu steigen, woraufhin er bis zum Erreichen des Endes der Spirale nochmals um etwa 2o - 5o $ des Laufradradius wächst, wobei das Ende der Spirale bei einem Zentriwinkel von etwa 14o - 19o° vom Leitblechbeginn an gesehen erreicht wird, und das Leitblech von diesem Ende an entweder in Richtung de !Tangente zum Spiralenende oder entlang einer Kurve verläuft, deren Wendepunkt im Bereich des Spiralenendes liegt, daß der Abstand zwischen der dem Laufradumfang am nächsten liegenden Stelle der Wirbelzunge und dem Laufradumfang etwa 5 - 15 Ji von Aussendurchmesser des Laufrades beträgt^und daß dtr Zentriwinkel an der Saugseite zwischen dom Spiralbeginn und der engsten Stelle zwischen Laufradumfang und Wirbel zunge »wischen 13o - 18o° liegt. Hierbei kann s.B. die Anordnung so getroffen sein, daß die Tangente zu d«m Laufraduafang an dessen der Wirbelssunge aa nächsten liegenden Stelle alt dem saugseitigen Schenkel der Wirbelung« «inet» Winkel von 15 - 45° bildet. Vorzugsweise ist hierbei gemäß weiterer Erfindung vorgesehen, daß der sauge«itigt Schenkel der Wir beizunge mit deren druckseitigem Schenkel durch eine runde Fläche miteinander verbunden sind, die etwa entlang einem Kreisbogen

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verläuft, der mit einem Radius beschrieben' ist, der

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5 - 25 -fo des Radius des zugehörigen !Laufrades beträgt.

Beim neuen Gebläse ist der Leitblechverlauf der Verteilung der Stromlinien hoher Geschwindigkeit bestens angepasst. Die keilförmige Gestalt der Wirbelzunge mit dem oben angegebenen Winkel zwischen saugseitigem und druckseitigem. Schenkel· dient dazu, die eintretende Strömung und die P . atistretende:Strömung möglichst weit auseinander zu drängen. fm die' Umfangskomponente (δ c aus" der Gleichung » c. ^c ,groß zu halten, -erteilt man gemäß der Erfindung den Stromlinien.meinen möglichst starken Vor drall _s indem man "einer-, 'seits der Wirbelzunge eine. Keilform mit bestimmtem Winkel zwischen saugseitigem und" druckseitigem Schenkel gibt und andererseits den saugseitigen Schenkel in bestimmter Weise dem IjB.Ufradumfang, d.h. dein Schaufelgitter zuordnet. Durch die erfindungsgemäße Wahl des Abstandes zwischen dem. lauf-^ radumfahg und der dem Iiaufradumfang am nächsten liegenden Stelle der Wirbelzunge wird ebenfalls die Ausbildung einer Strömung mit optimalen Werten begünstigt, wobei die Wahl der Abrundung zwischen den beiden Schenkeln der Wirbelzunge es ermöglicht, daß eine sich selbständig ausbildende Strömung erzielt wird, die sich besser drosselabhängig einstellen kann, z.B. auch. Viäl der Staupunkt sieh bei einer spitz zulaufenden Wirbelzunge schlechter einstellt. Bi-'der Zeichnung ist ein Ausfiihrungsbeispiel des Gegen*

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Standes der Irfin&ung dargestellt\ Ss zeigent

Fig. 1 und

Mg"· 2 zwei verschiedene Aus f !ihr ungs formen des Gegenstandes der Erfindung und

Mg* 3 den Si^ömungsverlauf bei einem Gebläse gemäß der Erfindung.

Die in lig* 1 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gebläses "besitzt ein laufrad 1, eine Wirbel zunge und ein !»eifblecli 3 als wesentlichste Gegenstände. Das laufrad 1 ist walzenförmig ausgebildet und beätzt in an sich bekannter Weise an seinem Umfang in gleichmässigen Abständen verteilte Schaufeln, die zwischen zwei Endscheiben gehalten sind. Bas laufrad -verläuft gemäß Pfeil 4 um die Drehachse 5 ma. Die Wirbelzunge 2 trennt die eintretende Strömung van der austretenden Strömung, sie besitzt einen saugseitigen Schenkel 6 und einen druclcseitigen Schenkel 7· Das Leitblech entfernt sich sogleich nach dem Einlauf 8 vom Schaufelgitter des Laufrades um in eine Spiralform überzugehen» :

Bei den Ausführuiag&formen nach !ig. 1 und 2 verlauf t das Leitblech 3 entlang einer spiraligen Kurve, deren Abstände zum Umfang des Laufrades 1 von dem durch die engste Stelle zwischen Leitblech und Laufradumfang bestimmten Spiralbe-

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BADORlGiWAL

ginn 9 an immer mehr "bis zu einem Maximum zunehmen} Am Spiralbeginn beträgt der Abstand "a..* zwischen dem leitblech und dem lauf radumfang etwa Io - ^o # des Radius ^llr" des Laufrades.- Fach einem Zentriwinkel von etwa 6o° ist der Abstand %g^tt größer_t er nimmt um etwa 5 — 3ο $.des Radius ¹¹E⁴*- zu* lach/einem weijierea ^emtriwinis:©! ^ ist der Abstand, «a~^tt noek großer g^emlen* erhat Zwisöhen^eit' um etwa Io ■— "5q % vom Radius "^ttir?*^:" zg tiber einen weiterem Zemtriwito^e^ -ψοο 5©^ zeigt deszwieohen Xeitbleeh und l^ufradumfaiig: Me zu." einem i "a*¹¹,- der gegenüber "^₅'* um etwa 2® - 35 ^ des laudfraelradius größer ist. Bis zum Eiuie ier Spi±ale> das bei einem* Zentriwinkel von etwa 14o - 19ö°' vom leitblechbeginn an gesehen erreicht wird, zeigt der Abstand nochmals bis einem Wert "a,-¹¹, der um etwa; 2o - 5o ί<* des IJamfradradius größer als, der Wert ^ua.^tt ist. lon diesem. Ende der Spirale an. verläuft das leitblech. 3 entweder^4xfc-l|ichtung,der Tangente Io zum Spiralenende (Kg, IfoajkE entlang .einer:· Kurve 11 (fig. 2) deren Wendepunkt 12 im Bereich des; ^l ■ Spiralenendes Biegt. Es ergibt sieh alms, eine Spiralenform, die aus Kreisbögen mit verschiedenen Radien zusammengesetzt <Λ&Μ, die von Mittelpunkten ;&us beschrieben sind,, die sich auf einer kreis- oder ell|psenälinlichen Kurve befinden, die um die längsmittelaehse des laufrades herum ; beschrieben^ ist, wobei bei manchen Ausfiihrungsformen die den verschiedenen Kreisbögen zugeordneten verschiedenen Radien vom Leitblechbeginn an gesehen allmählich großer

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ORlGiNAL

werde»., um noch vor dfeia maximalen Abs tand^wisehen lauf radumfang und leitblech allmählich wieder kleiner zu werden und schließlich bis annähernd auf den Wert im Bereich des .leitblechbeginns wieder abzunibmen. Bei manchen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen 6-ebiases ist die Kurve aus . Kreiefcögen zusammengesetzt, die mit Radien beschrieben sind, die um etwa 4o - loo % größer als der. Radius des zugehörigen Laufrades sind. _ .. _

Die Wirbelzunge ist als keilförmiger Körper, ausgebildet, dessen saugseitiger Schenkel δ; mit dem. driicks.eitigen Schenkel 7 einen Winkel von Io - 6o° bilden und dessen. Spitze zum laufradumfang hin gewandt ist» Zwischen dem saugseitigen .Schenkel und dem :laufradumfang ist ein Spalt 15 vorhanden, der Sieh zum Wirbel hin und entgegen der TJm-. lauf richtung gemäß Pf eil 4 ^ergüngt. "Der Abstand b_ ^wischen der dem laufrädumfang am nächsten liegenden Stelle 14 der Wiibelzunge und dem" laufraduiäfahg'beträgt etwa 5 - 15 $> vom Aüseendürchmesser des laufrades. Me langente 15 zum \ laufradumfang, an dessen der Wirbelzunge aiii nächsten liegenden Stelle bildet mit dem saugseitigen Schenkel 6 einen Winkel** , von 15 ~ 45 -°. Der..dawkseitige Schenkel fr der Wirbelzunge ist mit dem saugseitigen Schenkel 7 der Wirbelzunge durch eine runde fläche verbunden, die etwa entlang ' einem Kreisbogen verläuft, der mit einem Radius beschrieben ist, der 5 - 25 $> des Radius des zugehörigen'iäüfrädes he-

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IAD ORJGJNAL

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trägt. Hierbei ist die Anordnung so getroffen, daß der. Zentriwinkel an der Saiigseite zwischen dem Spiralbeginn und der engsten. Stelle zwischen Laufradumfs.ng und Wirbel- zunge (Stelle 18) etwa IJo - ISo beträgt. Die effektive länge- des saugseitigeii Schenkels 6 der '«ir bei zunge betragt hierbei mindestens 15 ^r/o vom Radius "r" des zugeordneten. Laufrades. Bei manchen xvusfiüirungeiormeri ist die Anordnung hierbei bo getroffen, daß die 'Tangente zum, J^USsendurchmesser des -Laufrades, an der tteile dee Suaaiaiaentreffens mit dem SynMetriedurchmesser der mit Hilfe der vfirbelzunga Btabilisierten Ctrömung in ixngedrasseltein. " _:. Zustand mit. dem säugseitigen Schenkel der ¥irbeleunge einen ¥inkei von 2o - 5ö^O bildet. -;-.- _: . . .- .

Bei der lußführungsform nach Pig. "2 bildet der druckseitige Schenkel 7^r:der ¥irbeizunge.2* mit dem Leitbleeh3 einen. Austrittskanal 19.,'' der eich vom Bereich, der . das G-e-.blase, verlassenden &ustrittsstromung an verjüngt und die austretende "Strömung besehleimigt*;-l)i€"Ser/ⁱsiek.-;T§r-'3ui3g^:e3i-·- de Akgclmliri Φ&Β Mistrittskanals IS^hat eine Länge 1, .- ■; :": die etwa o,75 ~ 1,25 des S.adius "r" des Laufrades entspricht, wobei die. imördnung so getroff en'ist,, daß die. ' 3ndgesehwiiidigke:.t der; aus dem konvergier end ext abschnitt des _iustrittskanals aus tretend en Strömung gegenüber der in ihn 'eintretenden Strömung um mindestens 2o·.-" ^ ist, . '■■-..■

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Erfindung:? gem "ί.3 verhält sich del icleinrrte Abstand zwischen des druol:3eitige:i bciienkel 7 "bzw, 7* der ¥irbeizunge 2.bzw. 2¹ mid dem Laltbleaix 5 ira .-mstrittsbereicli sum üadius. "r" der zugehörigen Laufrades 1 wie - o,75 - Γ,5σ: 1, während der gri^te- Abstand svlsohen dem druckseitigen iächenirel 7 hru. 7¹ der ',fir bei zunge 2 bzw. 2¹ und dem Leitblech 5 im ...iistri'ütibereicli sich zum 'Radius ^ur^ir des zügeiiöxIgen Laufrades 1 Vila 1 - 1,5 - 2 ; 1 verhält. Hierbei ist bei ^v ' ' v/eltaren .-i.U3fulirungsfornien dee G-egeiistandes der Erfindung

t der druc::seitige Sciienliel der ¥irbelzunge gemit foa Einlaß weg gerichteter Sonl-a^li-^ ausge- ., billet, vjobei er entlang einem Bogen verläuft,- der mit einem Iiadius besclirieben ist, der dein-zwei- bis dreifachen yert de? Iladlus des zugehörigen Laufrades entspricht.

js ist aus ]?ig. 5 der Zeichnung zu ernennen, daß. das Lauf— rad 1", die ¥irbelzunge 2" und das Leitblech 3" erfindungsgemäß einander so zugeoÄet sein, können, daß sieh die in der Zeichnung dargestellte G-eschwindigkeitsv er teilung der eintrete ölen, otrömung 2.5 ergibt, wobei die Stromlinien groierer Grescnwinaig',;eit zur -Wir bei zunge hin liegen, während bei üse aiaEtreteiideü ^es^ifö-indigBit 26 sicli eine- G-eachwindig- ^ I-eix.~7erteilung ergibt, bei der wiederum die. ätroBilinien tir^>ierer Qeßciutin>i'„£z&\t zü£ Wixbelzunge Mu gerichtet ε lud, fts; ijt ersiehtlioli, daC' die erriaaunssgemäße^AüB-bild inü des Leitbleche und der ¥irbelz.i}.nge^: einer eolchen

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§;. der ötröfflung- optimal-ent^egen- \ ionunt. Inner Mit}, äe s laufrades ivird die-'Str-Vm^mg. laa.geleiil-'-t-,.' wie durch die/. Stromlinien ,27 angedeträöi: ist, es ergibt :- icii hierbei-ein.e. Strömung, 'die,:uM einen ^"irbelkern 2β ■ heriuE rotiert,: wobei diese ötrÖBHing im Rotor inner en, die . - " "/7irbelf orm mit iO^tent-ialcJaaralitei;■. 3aat,.. weitgehend eineii

oyametriedurehmeeser besitzt, #ie. er bsi 23 angedeutet ist:, an dessen einem: -Snde sicli das Wirbelzentrum 23 befindete . ψ Diese Strcmung wird in mige drosselte el ZwEta3ad dtirc_i die

". ¥irbelzunge stabilisiert, bei etwa gleichen Bnergi der einzelnen S-"tromliziien₃ haben,die -Stroialiriisu.,. die ' dem .Wirhe'lzentriim liegen, größere

Claims

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A n ε pi te he

(l.) Querstromgebläse mit einer die ein- und austretende Strömung- voneinander trennenden Wir."beizunge- und einem die Strömung führenden !leitblech, das slcli sogleich nach dem Einlauf vom Schaufelgitter des laufrades entfernt, um in eine Spiralform uMüZ-ugelien, wotei die-WirIselz-unge die Gestalt eines keilförmigen Sörpers hat, dessen Spitze zum laufradumfang hin gewandt ist, wobei der säugse it ige ; und der druekseitige Schenkel des Seils miteinander einen Winkel von Io - 6o° "bilden und der saugEeitige Schenkel mit dem laufrädumfang einen Spalt bildet, der sich zum Wirbel Mn und entgegen der_.tJjalanfrichtung verjüngt, nach ] Patent . *.. .(patentanmeldmig Ϊ 15 oj 668.t), dadurch ge- j kennzeichnet, da's das ieitblech (3) entlang einer spirali- " gen .-Kurve verläuft ₄ deren Abstände zum üaufradumfang von ; dem durch die engste Stelle tischen leitblech und Iiaufradumfang bestimmten Spiralbeginn (9) an immer mehr bis ZM einem Maximum zunehmen,, imdem der AlbstaiiS. aum lauf radumfang am Spiralbeginn etwa Io - 3o % des laufradradius ausmacht, über einen Zentriwinkel von etwa 60 vom leitblechbeginn an gesehen um weitere 5 — 3o ^ des laufrad-' radius zunimmt, über einen weiteren,.Zentriwinkel von etwa

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3o° vom leitblechbeginn an gesehen wiederum um etwa Io - 3o fo vom Radius des laufrades zunimmt, um anschliessend über einen weiteren Zentriwinkel von 5o° um etwa 2o - 35 $■ des laufradradius zu steigen, woraufhin er bis zum Erreichen des Endes der Spirale nochmals um etwa 2o - 5o ?<>■ des laufradradius wächst, wobei das' Ende der Spirale bei einem. Zentriwinkel von etwa 14o - 19o° vom leitblechbeginn an gesehen erreicht wird und ~ ■ das leitblech von diesem Ende an entweder in Richtung

der Tangente zum Spiralenende oder entlang einer Kurve verläuft, deren Wendepunkt (12) im Bereich des Spiralen- : endes liegt, daß der Abstand zwischen der dem laufradumfang am nächsten liegenden Stelle der Wirbeizunge und dem laufradumfang etwa 5 - 15 $ vom Aussendurchmesser des laufrades beträgt und daß der Zentriwinkel an der Saugseite zwischen dem Spiralbeginn (9) und der engsten Stelle zwischen laufradumfang und Wirbelzunge zwischenIJo - 18o^Q liegt. .
2. Querstromgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tangente zu dem. ]sufradumfang an dessen der Wirbelzunge (2) am nächsten liegenden Stelle mit dem saugseitigen Schenkel (6) der Wirbelzunge einen Winkel (e*) von 15 - 45 ° bildet.
3. Querstromgebläse nach Anspruch 2, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß der saugseitige Schenkel (6) der ¥irbelzunge mit deren drucks ei ti gem Schenkel (7) durch eine runde Plache (17) miteinander verbunden sind, die etwa entlang einem Kreisbogen verläuft, der mit einem Radius beschrieben ist, der 5 - 25 fo des Radius des zugehörigen laufrades beträgt.
4. Querstromgebläse nach einem der Ansprüche 1 "bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive lange des saug— eeitigen Schenkels (6) der Wirbelzunge mindestens 15 ^ vom Radiue des zugeordneten Laufrades beträgt.
5. Querstromgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 4_S daüurcn gekennzeichnet,- daß der druckseitige Schenkel, der Viirbelzunge (2^f) mit dem Leitblech einen Äustrittskanal· bildet, der eich vom. Bereich der das Gebläse verlassenden LUi- trittsotrömung an verjüngt und die austretende s beschleunigt.
6. v/uerBtTuKi;gebläse nach Anspruch 5, dadurch gekenn— zeichnet, äaA der sich verjüngende Abseimitt des Austrittsica^ilr; (Ij) eine et v/a o,75 - 1,25 des iiaUius (r) des Laufraden eiits /reci.-ericie Länge- (l) nat.
7. .i&exhtrorB;<,ebiy.Be nach .arie^r'ach i, ode£_ 6, daduroh. ;■ je Kann ze lohnet, daß der konvergiereride. abechiritt des ■_■' ^w. Vi: '■ ttBkunaJ^r: (ly) sich to verjüngt, daß die Endge-Kc:;;'./j.ria.i(-;^uat dor aus -i-lua auctreteuue i .;;troniUT3^ gegen-

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über der Anfangsgeschwindigkeit der in. ihm-, eintretenden Strömung lim mindestens 2o ^ grosser ist.
8. Querstromgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Abstand zwischen dem druckseitigen Schenkel (7, 7^f) der Wirbelzunge· (2, 2*) und dem-leitblech (3) im Austrittsbereich sich zum=-Radius (r) des zugehörigen Laufrades (l) wie o,75 -l,5o °: 1 verhält. . - -.
9. Querstromgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Abstand zwischen dem druckseitigen Schenkel (7, 7*) der Wirbel zunge (2, 2') und dem leitblech (3) im Äustrittsbereich sich zum Radius (r) des zugehörigen Laufrades (l) wie 1-1,5-2 : 1 verhält .
10. " Querstromgebläse nacii einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daJ3 zumindest der druckseitige Schenkel der ^irbelzun^e gekrümmt mit vom Einlass weg gerichteter Konkavität ausgebildet ist xind entlang einem Bogen verläuft, der mit einem Radius beschrieben ist, der dem zwei— bis dreifachen des Itac&us des zugehörigen Lauirades entspricht.

VO 9.8 17/G-OS-Sf

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