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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Rührtechnik. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Rührorgan zum Mischen von Rührgut, wobei das Rührorgan als Klappmischer ausgebildet ist.
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Zum Mischen von Rührgut sind Rührwerke bekannt, die eine angetriebene Rührwelle aufweisen, an der ein Rührorgan bzw. ein Mischer befestigt ist, der mit dem Rührgut in Kontakt kommt, um dieses zu durchmischen. In Abhängigkeit des Rührgutes werden unterschiedliche Anforderungen an den Mischer gestellt. Oft werden Mischer in Behältern eingesetzt, in denen das Rührgut bereitgestellt wird. Durch die geometrische Ausdehnung des Mischers ist es erforderlich, dass der Behälter eine Öffnung oder einen Deckel aufweist, um den Mischer einzusetzen. Hierbei limitiert oft die Öffnung des Behälters die Einsatzmöglichkeiten von Mischern.
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Hieraus ergibt sich die Aufgabe, einen Mischer bereitzustellen, der in seiner geometrischen Ausdehnung veränderbar ist, um problemlos in einen Behälter mit geringer Öffnung einsetzbar zu sein.
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Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Klappmischer gelöst, der eine Klappnabe aufweist, an der mindestens ein erstes Paar Klapparme und mindestens ein zweites Paar Klapparme klappbar befestigt sind, wobei die Klapparme eines Paares gegenüberliegend an der Klappnabe angeordnet sind. Hierbei ist vorgesehen, dass an einem Ende der Klapparme jeweils ein Rührelement angeordnet ist und dass das erste Paar der Klapparme eine erste Länge aufweist und das zweite Paar der Klapparme eine zweite Länge aufweist und die erste Länge von der zweiten Länge unterschiedlich ist.
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Unter einer Klappnabe ist eine Nabe zu verstehen, die an einer Antriebswelle lagerbar ist und die einen Klappmechanismus bereitstellt, beispielsweise über eine schanierartige Verbindung zwischen der Klappnabe und daran befestigte Elemente, wie Verbindungselemente oder direkt Klapparme. Durch den Klappmechanismus an dem Klappmischer kann der Klappmischer in zwei Zustände versetzt werden, nämlich in einen Betriebszustand und in einen Ruhezustand. In dem Betriebszustand wird möglichst viel Rührvolumen bewegt, während in dem Ruhezustand möglichst wenig Raumbedarf des Klappmischers vorhanden sein sollte. Durch die Verwendung von unterschiedlichen Längen der Klapparme, die sich alternierend in Rotationsrichtung an der Kappnabe abwechseln, wird gewährleistet, dass zwei sich gegenüberliegende Klapparme die gleiche Länge aufweisen und ein daran befestigtes Rührelement in der gleichen Ebene im Ruhezustand angeordnet werden kann. Bei zwei unterschiedlichen Längen der Klapparme ergeben sich zwei Ebenen, in denen im Ruhezustand die Rührelemente angeordnet werden. So wird erreicht, dass zwei benachbarte Klapparme, in Rotationsrichtung gesehen und die nicht gegenüberliegend sind, in zwei unterschiedlichen Ebenen im Ruhezustand angeordnet sind, wobei die beiden Ebenen in unterschiedlichen Höhen in Bezug auf eine Längsachse einer Rührwelle vorhanden sind. Werden mehr als zwei unterschiedliche Längen für die an der Klappnabe montierten Klapparme verwendet, so ergeben sich entsprechend mehr als zwei Ebenen zur Lagerung der Rührelemente im Ruhezustand. Dies bedeutet, dass die Anzahl der gewählten unterschiedlichen Längen für die Klapparme der Anzahl der Ebenen entspricht, in denen die Klapparme im Ruhezustand angeordnet sind.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Rührelement ein Becherelement ist, das eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung zur Durchströmung von Rührgut aufweist. Es wird demnach ein Becher-Kappmischer vorgesehen. Alternativ zu einem Becherelement eignen sich Rührelemente mit einer anderen Geometrie, die zur Erzeugung von Verwirbelungen des Rührgutes geeignet ist. Hierbei kommen beispielsweise Rührelemente in Frage, die sternförmig ausgebildet sind.
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Ferner kann vorgesehen werden, dass jedes Becherelement eine konische Becherwand aufweist, die die Eintrittsöffnung mit der Austrittsöffnung verbindet, wobei die Eintrittsöffnung einen ersten Durchmesser und die Austrittsöffnung einen zweiten Durchmesser aufweist und der erste Durchmesser größer als der zweite Durchmesser ist.
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Ferner kann gemäß eines Ausführungsbeispiels vorgesehen werden, dass die Eintrittsöffnung einen kreisförmigen Durchmesser im Bereich von 60 mm bis 80 mm aufweist und die Austrittsöffnung einen kreisförmigen Durchmesser im Bereich von 40 mm bis 50 mm aufweist.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen werden, dass der Klappmischer vier Klapparme und vier Becherelemente aufweist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass in dem zusammengeklappten Zustand des Klappmischers genügend Raum für die Rührelemente vorhanden ist, ohne dass sich diese gegenseitig stören. Dies ist besonders bei Rührelementen mit hohem Durchflussvolumen vorteilhaft, wie beispielsweise bei Becherelementen.
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Weiterhin kann in einer Ausführungsform vorgesehen werden, dass die Klapparme jeweils in einer Schrägstellung gegenüber der Klappnabe angeordnet sind. Die Schrägstellung bzw. die Ausstellung der Klapparme bewirkt ein verbessertes und sicheres Ausklappen des Klappmischers von einem Ruhezustand in einen Betriebszustand. Ferner wird durch die Schrägstellung der Klapparme eine verbesserte Durchmischung des Rührgutes bereitgestellt.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen werden, dass die Klapparme gegenüber der Klappnabe einen Anstellwinkel gegenüber der Klappnabe im Bereich von 15 bis 75 Grad aufweisen. Jeder Klapparm ist somit als Schrägblatt ausgebildet und sorgt für Verwirbelungen des Rührgutes.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen werden, dass eine Rührwelle in der Klappnabe endet. Dies hat den Vorteil, dass genug Raum für die Rührelemente in ihrer Ruheposition vorhanden ist. Der Raum befindet sich beispielsweise unterhalb der Klappnabe in Bezug auf eine vertikale Richtung oder Schwerkraftrichtung oder in Bezug auf das Ende der Rührwelle.
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Ferner kann vorgesehen werden, dass die Klapparme über jeweils ein Verbindungselement mit der Klappnabe verbunden sind. Das Verbindungselement kann Kräfte aufnehmen und gleichzeitig jeweils einen Klappmechanismus zwischen der Klappnabe und jeweils einem Klapparm bereitstellen. Die Anzahl der Klapparme entspricht somit der Anzahl der Verbindungselemente, die alle an einer gelagerten Klappnabe angeordnet sind. Dies bedeutet, dass bei vier Klapparmen vier Verbindungselemente an dem Klappmischer angeordnet sind.
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In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen werden, dass das Verbindungselement an seinem einen Ende schwenkbar in der Klappnabe befestigt ist und an seinem zweiten Ende fest mit dem Klapparm verbunden ist. Das Verbindungselement kann mit der Klappnabe über eine Schanierverbindung verbunden sein. Hierzu kann die Klappnabe eine zylinderförmige Öffnung aufweisen, die einen Stift aufnehmen kann, um ein Verbindungselement klappbar zu befestigen.
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Ferner kann in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen werden, dass der Klappmischer mit einer Rührwelle verbunden ist, wobei die Längsachse der Rührwelle in Schwerkraftrichtung einen Winkel von Null bis 30 Grad einschließen kann und in einem nicht angetriebenen Zustand der Rührwelle die Klapparme in Schwerkraftrichtung ausgerichtet sind und in einem angetriebenen Zustand der Rührwelle die Klapparme orthogonal, d. h. im Winkel von etwa 90 Grad, zur Längsachse der Rührwelle angeordnet sind. Durch die Lagerung der Klapparme an der Klappnabe können die Klapparme alleine durch die Rotationskräfte bei angetriebener Rührwelle ihre Position von einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung ändern. Hierbei wird die Längsachse der Rührwelle vertikal oder nahezu vertikal gelagert, wobei ein Winkel von bis etwa 30 Grad zwischen der Rührwelle und der vertikalen Richtung bzw. der Schwerkraftrichtung möglich ist, ohne dass die Funktionsweise des Klappmischers beeinträchtigt wird.
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Die Erfindung sowie weitere Merkmale, Ziele und Anwendungsmöglichkeit derselben wird bzw. werden nachfolgend anhand einer Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben bzw. entsprechende Elemente. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebig sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung und seine optionalen Merkmale, und zwar unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung. In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel eines Klappmischers in einem aufgeklappten Zustand in einer Draufsicht;
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2 der Klappmischer der 1 in einer Seitenansicht;
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3 der Klappmischer der 1 in einem zusammengeklappten Zustand in einer Draufsicht; und
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4 der Klappmischer der 1 in einem zusammengeklappten Zustand in einer Seitenansicht.
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In den 1 bis 4 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Klappmischers 10 dargestellt. 1 und 2 zeigen den Klappmischer 10 jeweils in einem aufgeklappten Zustand, wie er im Betrieb beim Rühren eines Rührgutes verwendet wird. 3 und 4 zeigen den Klappmischer 10 jeweils in einem zusammengeklappten Zustand, wie er im Ruhzustand des Klappmischers 10 vorkommt oder für Transportzwecke des Klappmischers 10 platzsparend verwendet werden kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Klappmischer 10 als Becher-Klappmischer ausgebildet.
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1 zeigt den Klappmischer 10 in einem aufgeklappten Zustand in einer Draufsicht. Ferner zeigt 2 den Klappmischer der 1 in einem aufgeklappten Zustand in einer Seitenansicht. Der Klappmischer 10 weist ein erstes Paar Klapparme 11 und ein zweites Paar Klapparme 12 auf. Die Klapparme 11, 12 sind an einer zentral positionierten Nabe 13 angeordnet, die als Klappnabe ausgebildet ist. An dieser Klappnabe 13 liegen die Klapparme 11, 12 eines Paares jeweils gegenüber. Hierbei weist jeweils ein Klapparm 11 des ersten Paares eine erste Länge auf und ein Klapparm 12 des zweite Paares weist eine zweite Länge auf, wobei die erste Länge und die zweite Länge unterschiedlich sind und die erste Länge größer als die zweite Länge ist. In diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich eine erste Gesamtlänge von einer äußeren ersten Becherwand 18 eines ersten Becherelements 15 zu einer äußeren zweiten Becherwand 18 eines zweiten Becherelements 15 über die beiden längeren Klapparme 11, die beiden Verbindungselemente 14 und die Klappnabe 13 von insgesamt 400 mm. Ferner ergibt sich eine zweite Gesamtlänge von einer äußeren Becherwand 18 eines dritten Becherelements 15 zu einer äußeren vierten Becherwand 18 eines vierten Becherelements 15 über die beiden kürzeren Klapparme 12, die beiden Verbindungselemente 14 und die Klappnabe 13 von insgesamt 300 mm.
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In dem Ausführungsbeispiel der 1 ergibt sich ein erster Abstand von 170 mm, gemessen von der Mittelachse des kürzeren Klapparms 12 zu der Mittelachse oder Symmetrieachse des Becherelements 15, das an dem längeren Klapparm 11 befestigt ist. Ferner ergibt sich ein zweiter Abstand von 140 mm, gemessen von der Mittelachse eines ersten Stifts 20 in einer ersten Öffnung der Klappnabe 13 zu der Mittelachse des Becherelements 15 an dem längeren Klapparm 11. Desweiteren ergibt sich in dem Ausführungsbeispiel der 1 ein dritter Abstand von 120 mm, gemessen von der Mittelachse des längeren Klapparms 11 zu der Mittelachse oder Symmetrieachse des Becherelements 15, das an dem kürzeren Klapparm 12 befestigt ist. Ferner ergibt sich ein vierter Abstand von 90 mm, gemessen von der Mittelachse eines zweiten Stifts 20 in einer zweiten Öffnung der Klappnabe 13 zu der Mittelachse des Becherelements 15 an dem kürzeren Klapparm 12.
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Wie in 1 gezeigt, ergibt sich eine Unsymmetrie in Bezug auf zwei benachbarte Klapparme 11, 12, da die Klapparme 11, 12 mit unterschiedlichen Längen abwechselnd an der Klappnabe 13 angeordnet sind. Die Klapparme 11, 12 weisen jeweils ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Das erste Ende ist mit der Klappnabe 13 über ein Verbindungselement 14 verbunden. An dem zweiten Ende jeweils eines Klapparms 11, 12 ist ein Rührelement 15 in Form eines Becherelementes angeordnet. Dieses Becherelement 15 kann mit dem Ende des Klapparms 11, 12 jeweils über eine Schweißverbindung verbunden sein. Das Becherelement 15 weist eine Eintrittsöffnung 16 und eine Austrittsöffnung 17 auf, so dass Rührgut von der Eintrittsöffnung 16 zur Austrittsöffnung 17 innerhalb des Becherelementes 15 strömen kann. Jedes Becherelement 15 ist rotationssymmetrisch und weist eine konische Becherwand 18 auf, die die Eintrittsöffnung 16 mit der Austrittsöffnung 17 verbindet, wobei die Eintrittsöffnung 16 und die Austrittsöffnung 17 jeweils eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweisen. Die Eintrittsöffnung 16 weist einen ersten Durchmesser und die Austrittsöffnung 17 einen zweiten Durchmesser auf, wobei der erste Durchmesser größer als der zweite Durchmesser ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der erste Durchmesser 70 mm und der zweite Durchmesser 60 mm. Durch die konische Form der Becherelemente 15 ergibt sich eine bevorzugte Rotationsrichtung 19 des Klappmischers 10 im Betriebszustand. Hierbei gelangt das Rührgut über die größere Eintrittsöffnung 16 in das Innere des Becherelements 15 und verlässt anschließend über die kleineren Austrittsöffnung 17 das Becherelement 15. Dies bewirkt eine zusätzliche begünstigte Durchmischung des Rührgutes, da innerhalb des Becherelementes Verwirbelungen entstehen.
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Eine weitere Verwirbelung des Rührgutes wird durch die Klapparme 11, 12 bewirkt, da diese gegenüber der Klappnabe 13 verkippt angeordnet sind. In der bevorzugen Rotationsrichtung 19 verlaufen die Längskanten eines jeden Klapparms 11, 12 zwischen Verbindungselement 14 und Becherelement 15 parallel zueinander, so dass die vordere Längskante vertikal weiter oben angeordnet ist im Vergleich zu der hinteren Längskante.
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Der Klappmischer 10 mit der Rotationsrichtung 19, wie in den 1 und 2 gezeigt, ist als Rechtsläufer ausgebildet. Alternativ kann der Klappmischer 10 auch als Linksläufer ausgeführt werden. Dadurch wird es möglich, das Rührwerk in eine Behälteröffnung 22 mit Gewinde einzudrehen. Im Lauf zieht sich das Gewinde fest und das Rührwerk löst sich nicht von dem Behälter. Hierbei bezieht sich das Festdrehen auf ein Rechtsgewinde. Bei einem linkslaufenden Klappmischer 10 sind entsprechend die Becherelemente 15 und die Ausrichtung der geneigten Klapparme 11, 12 gegenüber der Klappnabe 13 umgekehrt ausgerichtet, so dass die erwünschten Verwirbelungseffekte wie bei einem rechtslaufenden Klappmischer 10 auftreten.
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Es wird mit Vorteil vorgesehen, dass der Klappmischer 10 in einer vertikalen Einbaulage betrieben wird, was ebenfalls für den mechanischen Klappmechanismus des Klappmischers 10 vorteilhaft ist, da dieser aufgrund von Rotationskräften und der Schwerkraft die Lage der Klapparme 11, 12 verändert. Eine vertikale Einbaulage ist jedoch nicht zwingend erforderlich, auch können Schräglagen in Bezug auf die vertikale Richtung verwendet werden, so dass beispielsweise eine Längsachse einer angetriebenen Rührwelle einen Winkel von bis etwa 30 Grad mit der Vertikalen einschließt, ohne dass es zur Beeinträchtigung des Klappmechanismus kommt.
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Zur Bereitstellung des Klappmechanismus ermöglicht die Klappnabe 13 eine Klappbewegung der Klapparme 11, 12 über jeweils eine schanierartige Verbindung an jedem Klapparm 11, 12, in die das Verbindungselement 14 eingreift, das fest mit jeweils einem Klapparm 11, 12 verbunden ist, beispielsweise über eine Schweißverbindung. Das Verbindungselement 14 kann sich demnach an der Klappnabe gelagert schanierartig bewegen. Hierzu ist beispielsweise jeweils für jeden Klapparm 11, 12 eine zylinderförmige Öffnung in der Klappnabe 13 vorgesehen, so dass das Verbindungselement 14 mit einem Stift 20 oder einer ähnlichen Arretierungsvorrichtung an der Klappnabe 13 beweglich lagerbar ist.
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Im Betriebszustand des Klappmischers 10, wie in den 1 und 2 gezeigt, werden Rotationskräfte durch eine angetriebene Rührwelle 21 erzeugt, die mit der Klappnabe 13 des Klappmischers 10 verbunden ist. 2 zeigt die vertikal angeordnete Rührwelle 21, deren Ende in der Klappnabe 13 angeordnet ist und dort endet. Dies hat den Vorteil, dass in einem zusammengeklappten Zustand des Klappmischers 10, wie er in 3 und 4 gezeigt ist, mehr Raum für die Anordnung der Becherelemente 15 bleibt, die möglichst platzsparend positioniert werden, ohne dass die Rührwelle 21 unterhalb der Klappnabe 13 Raum einnimmt. Ferner wird durch die unterschiedlich langen Klapparme 11, 12 des Klappmischers 10 bewirkt, dass der Klappmischer 10 besonders vorteilhaft und raumsparend zusammengeklappt werden kann. Hierzu liegen die Becherelemente 15 eng aneinander in zwei unterschiedlichen Ebenen, wie in 4 gezeigt. Die Becherelemente 15 des ersten Paares der Klapparme 11 liegen unterhalb der Becherelemente 15 des zweiten Paares der Klapparme 12, bedingt durch die unterschiedlichen Längen der Klapparme 11, 12 der beiden Paare.
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Der zusammengeklappte Zustand des Klappmischer 10 aus der 1 und 2 ist in den 3 und 4 dargestellt, wobei 3 eine Draufsicht und 4 eine Seitenansicht ist. In 3 wird zusätzlich schematisch eine Behälteröffnung 22 gezeigt, durch die der zusammengeklappte Klappmischer 10 eingeführt werden kann und sich dann während des Betriebs ausklappt, wie in den 1 und 2 gezeigt.
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Durch die kompakte Bauweise des Klappmischers 10 können auch Behälter verwendet werden, die im Verhältnis zu ihrem Fassungsvermögen eine kleine Öffnung aufweisen. Ein Deckel am Behälter ist demnach nicht notwendig, es genügt lediglich eine Öffnung 22, die mindestens dem Durchmesser des zusammengeklappten Klappmischers 10 entspricht. Für das vorliegende Ausführungsbeispiel des Klappmischers 10 genügt eine Öffnung 22 in dem Behälter von etwa 150 mm, um den Klappmischer 10 in das Innere des Behälters einzubringen und um danach den Klappmischer 10 betreiben zu können. Als Behälter kommen Container oder Fässer in Frage, die für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt werden, wie beispielsweise für das Rühren von Flüssigkeit, Farbe, Chemikalien oder ähnlichem in Fertigungsprozessen oder nach zeitlichen Intervallen einer Lagerung der Rührgüter.
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Insgesamt wird ein Klappmischer 10 bereitgestellt, der zwei Betriebszustände einnehmen kann, nämlich einen Betriebszustand und einen Ruhezustand. In dem Betriebszustand werden gleichzeitig durch zwei unterschiedliche Elemente Verwirbelungen erzeugt, nämlich dem Rührelement 15 und dem Klapparm 11, 12, die jeweils mehrfach an einer gemeinsamen Klappnabe 13 angeordnet sind. In dem Ruhezustand nimmt der vorgeschlagene Klappmischer 10 wenig Raum ein, bewirkt durch die Anordnung von unterschiedlich langen Klapparmen 11, 12 an der gemeinsamen Klappnabe 13. Durch die kompakte Bauweise ergeben sich vielseitige Einsatzmöglichkeiten des Klappmischers 10 in unterschiedlichen industriellen Anwendungen.
