DE2140520A1

DE2140520A1 - Verfahren und Vorrichtungen zur Fortbewegung und Fuhrung von beweglichen Gegenstanden

Info

Publication number: DE2140520A1
Application number: DE19712140520
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Coureur, Raymond Georges Andre, Saint Maur (Frankreich)
Priority date: 1970-08-27
Filing date: 1971-08-12
Publication date: 1972-03-02
Also published as: FR2101133A1

Description

BD/HB/UMR/19o338

Monsieur Raymond, Georges, Andre COÜREUR

"Verfahren und Vorrichtungen zur Fortbewegung und Führung von "bewegliehen Gegenstanden."

Die vorliegende Erfindung "behandelt technische Probleme der "Beförderung und der Handhabung und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Fortbewegung und Führung eines beweglichen Gegenstandes, das die Reibung zwischen dem Fahrzeug und seiner Führungsbahn durch Verwendung eines Luftkissens als Zwischenlage verringert. Gegenstand der Erfindung

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sind auch Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens»

Die Anwendung von Luftkissen, um den Auftrieb eines beweglichen Gegenstandes über einer Portbewegungsfläche zu gewährleisten, ist in der Technik bereits wohl bekannt, und hat wesentlich dazu beigetragen, die Ausführung von selbständigen Fahrzeugen zu ermöglichen^ die frei über der Erde und dem Wasser verkehren können und von Fahrzeugen, die an eine Führungsbahn gebunden sind„ In beiden Fällen wird die zur Bildung des Luftkissens notwendige Luft an Bord des Fahrzeuges komprimiert, das zu diesem Zwecke eine unabhängige Energiequelle besitzt , z.B. eine G-asturbine oder eine Energiequelle, die z.Bο von in der Bewegungsbahn eingebauten elektrischen Leitern gespeist wird»

Die oben aufgeführten Techniken können selbstverständlich nicht auf kleine Dimensionen übertragen werden, wie z.B. auf die Beförderung von kleinen Stücken während deren Herstellung. Die Anwendung von Luftkissen bei kleinen Dimensionen ist bereits bekannt, z.B. bei der Anwendung von G-aslagerungen und bei der Führung eines magnetischen Bandes unter den Registrier-,den Lese-und Auslöschköpfen,, Bei diesen Anwendungen werden die Luftkissen jedesmal auf dynamische ¥eise erzeugt , d„h, durch Bildung eines Keiles, der von der Relativgeschwindigkeit der Oberflächen abhängt, zwischen denen sich die Luftkissen bilden. Diese letzteren verschwinden selbstverständlich für den Fall, dass die beweglichen Gegenstände angehalten werden, wodurch die Anwendung dieser Technik z.B. zur Beförderung von kleinen Gegenständen während des Fabrikationsablaufes, bei dem sie schrittweise auf der Führungsbahn bewegt werden, unmöglich wird.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Schwäche der bekannten, bisher verwendeten Technik zu beseitigen, indem sie ein "Verfahren und Vorrichtungen für die Fortbewegung und Führung eines beweglichen Gegenstandes bietet, das Luftkissen verwendet, deren Bildung keine Energiezuführung für den beweglichen Gegenstand erfordert und gänzlich unabhängig von dessen Geschwindigkeit ist.

Zu diesem Zwecke zeichnet sich das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen dadurch aus, dass ein im wesentlichen konstanter Luftstrom selbst bei Abwesenheit des beweglichen Gegenstandes jedes" Element der wirksamen Oberfläche der Führungsbahn durchdringt und dabei einen starken Druckabfall, bezogen auf den verbleibenden Druckt erfährt, wobei der verbleibende Druck stark genug ist, um die Bildung eines Luftkissens bei der Vorbeibewegung eines beweglichen Gegenstandes zu gewährleisten₀

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Anderen Merkmalen des Verfahrens der Erfindung gemäss, kann sich der Luftdurehstrom je Einheit wirksamer Oberfläche in Abhängigkeit vom Querschnitt der genannten Oberfläche ändern, um eine differentielle Auftriebs-oder FUhrungswirkung auf den beweglichen Gegenstand zu erzeugen, oder in Abhängigkeit von den Mantellinien der genannten Oberfläche variieren, um eine differentials Fortbewegungsoder Bremswirkung auf den beweglichen Gegenstand auszuüben, fur den Fall, dass die genannte Oberfläche geschlossen ist und den beweglichen Gegenstand eng umgibt_o

Eine der Erfindung entsprechende Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn des beweglichen Gegenstandes wenigstens örtlich eine wirksame Oberfläche hat, die von der freien Fläche einer Wand aus porösem und im wesentlichen, unverformbarem Material gebildet wird, | die eine darunter liegende Kammer zur Verteilung der Druckluft abschliessto

Anderen Merkmalen der der Erfindung gemässen Vorrichtungen entsprechend, ist der Luftstrom je Einheit wirksamer Fläche bestimmt einerseits durch die örtliche Dicke oder Porosität der genannten Wand, oder andererseits durch den örtlichen Druck in der darunter liegenden Verte ilungskammer _o

Es ist offensichtlich, dass die Erfindung mit einfachen und billigen Mitteln den Auftrieb und die Führung passiver,beweglicher Gegenstände beliebiger Form gewährleistet, unabhängig von der Geschwindigkeit der genannten beweglichen Gegenstände, die z»B. längs einer geneigten Bewegegungsbahn durch einfache Wirkung der Schwerkraft verändert werden kann,oder die örtlich durch Verwendung zusatz- ( licher Antriebsmittel bestimmt werden kann» Man wird feststellen, dass zumindest für den Fall kleiner Dimensionen die ständige Aufrechterhaltung des Luftstromes, der die gesamte wirksame Oberfläche der Führungsbahn durchdringt, keinen aussergewöhnlich grossen Energieaufwand erfordert, auf Grund der Art des Materials der genannten wirksamen Oberflächen, deren geringe Porosität Druckabfälle bringt, die den Gesamtluftstrom in vernünftigen Grenzen halten, was nicht der Fall wäre, wenn die genannten wirksamen Oberflächen z.B. aus perforierten Blechen bestehen würden. Die ständige Aufrecht erhaltung eines Luftstromes durch die gesamte wirksame Oberfläche ist vorteilhaft für verschiedene .Anwendungsfälle, wie zur Handhabung von kleinen Stücken, die einander in kleinen Abständen auf der gleichen Führungsbahn folgen. Übrigens hat die Verwendung von Wänden aus porösem Material den Vorteil,

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mit einfachen Mitteln die Regelung des Luft stromes je Einheit wirksamer Oberfläche zu ermöglichen, durch einfache Veränderung der örtlichen Dicke oder Porosität der Wände, oder durch Regelung des Luftdruckes, der örtlich in der darunter liegenden Verteilungskammer herrscht eine Regelung, die z.B. erreicht x*erden kann, dadurch, dass man in der genannten Kammer geeignete Druckatifälle schafft. Die Möglichkeit, den Luftstrom örtlich einstellen zu können, erlaubt es, auf die beweglichen Gegenstände in jedem Punkt ihrer Bewegungsbahn ein System von Auftriebskräften, von Führungskräften oder gegebenenfalls von Antriebs-oder Bremskräften ausüben zu können, die genau den örtlichen Gegebenheiten und den Eigenschaften des beweglichen Gegenstandes entsprechen·

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich in noch ■ deutlicherer Weise im Laufe der Lektüre der ausführlichen Beschreibung mehrerer die Erfindung nicht ausschöpfende Ausführungsbeispiele zeigen, die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, und denen zufolge :

- Figur 1 in schematischer Form, in einem perspektivischen Teilschnitt eine der Erfindung entsprechende Führungsbahn darstellt ;

- Figur 2 eine ähnliche Ansicht ist, die eine Führungsrinne zur Beförderungkleiner Stücke zeigt j

- Figur 3 und Figur 4, in einem perspektivischem Schnitt zwei verschiedene Ausführungsarten einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Beförderung zylindrischer Teile darstellen j

- Figur 5 in einem Axialschnitt, eine Vorrichtung zur Impulserzeugung, der Erfindung entsprechend, zeigt ;

- Figur 6 eine Ansicht in Form eines perspektivischen Schnittes einer der Erfindung entsprechenden Führungsschiene ist₀

* Die in der Figur 1 dargestellte Führungsbahn 10, die z.B„ angewandt werden kann zur Beförderung quaderförmiger Stücke oder Pakete, enthält im wesentlichen einen Steg 11 aus einem Profil mit L-förmigem Querschnitt, dessen waagerechter Ast ein anderes Profil gleichfalls L-förmigen Querschnittes trägt, das in gleicher Weise ausgerichtet ist, aber kleinere Abmasse hat, sodass die genannten Profile eine Führungsrinne 13 mit rechteckigem Querschnitt begrenzen, deren Breite 1 durch Ortsveränderung quer zur Achse des Profiles 12 auf der waagerechten Flache des Profiles 11 einstellbar ist. Der Boden und die Seiten der Führungsrinne 13 bestehen im wesentlichen aus Platten, mit den Bezugsziffern 14, 15 und 16 bezeichnet, eines porösen Materials, Die genannten Platten sind so angeordnet, dass sie mit den betreffenden Flächen der Profile 11 und 12 abschneiden und in den Winkeln aufliegen,'

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die die breiten und nicht tiefen, mit den Bezugsziffern 17» 18 und 19 bezeichneten Nuten abgrenzen, die in die genannten Flächen eingearbeitet -worden sind«, Diese von den porösen Platten abgedeckten Nuten bilden die Verteilungskammern, die mit hoch komprimierter Luft gespeist werden ; es ist vorteilhaft, den Speisedruck P der unteren Kammer 17 höher zu -wählen als den Druck ja der komprimierten Luft in den beiden Seitenkammern 18, 19, da die Kraft, die notwendig ist um den Auftrieb für die bexreglichen Gegenstände zu schaffen, grosser ist als die, die für ihre Fuhrung erforderlich ist ; aus diesem Grunde wird die Bodenplatte 14, wie in der Zeichnung dargestellt, vorteilhafterweise in schwalbenschwanzförmig ausgeführten Ecken verankert , während die Seitenplatten 15 und 16 einfach in die rechtwinkligen Ecken eingeklebt werden. Unter diesen Bedingungen und um den Luftstrom zur Speisung der Verteilungskammern zu verringern, können die Seitenplatten 15 und 16 eine geringere Dicke als die Bodenplatte 14 haben, unter der Voraussetzung, gleicher wirksamer Porosität ο

Um ein gutes Arbeiten der beschriebenen Führungsbahn zu erreichen, ist es wesentlich, dass der Querschnitt der Rinne 13 auf seiner ganzen Länge gleich bleibt, und dass das poröse Material? das verwendet wird für die Platten 14, 15 und 16, verhältnism'assig unverformbar ist ; es können keramische Stoffe, gefrittete Stoffe oder Kunststoffe geeigneter physikalischer Struktur verwendet werden, um die porösen Platten herzustellen, deren Oberflächenbeschaffenheit wenig Bedeutung hat, da die Unterhaltung der permanenten Luftkissen jeglichen Kontakt mit den beweglichen Gegenständen verhindert.

Die in jede Verteilungskammer 17,· 18 und 19 eingespeiste Druckluft diffundiert durch die entsprechende poröseaPlatten 14, 15 und 16 mit einer Geschwindigkeit, die in umgekehrtem Verhältnis zur Porosität des Materials steht, welches die Platte bildet, und exponentiell von der Dicke der Platte abhangt j infolgedessen tritt ständig aus den äusseren sichtbaren Flächen der Platten 14, 15 und 16, die die wirksamen Oberflächen der FUhrungsrinne 13 bilden, ein Luftstrom aus, dessen Starke je Oberflächeneinheit von den örtlichen Werten der Porosiät und der Dicke der betroffenen Platte abhängt ; dieser Luftstrom entfernt sich normalerweise von der wirksamen Oberfläche der betroffenen Platte mit kleiner Geschwindigkeit, die einem Restdruck entspricht, der sehr klein ist im Verhältnis zum ursprünglichen Druck der Druckluft, auf Grund des starken Druckabfalles, den das Durchqueren der Platte verursacht. Der Strom der gesamten Luft durch jede

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Platte bleibt daher auf einen vernünftigen Wert begrenzt.

Anlässlich der Vorbeibewegung eines beweglichen Gegenstandes in der Rinne 13 wird die aus den wirksamen Oberflächen einer jeden porösen Platte 14> 15 und 16 austretende Luft zwischen den genannten Oberfl.äclien und den entsprechenden Flächen des beweglichen Gegenstandes eingeschlosse: was zur Bildung eines Luftkissens führt, das Druckkräfte auf den beweglichen Gegenstand ausübt und so den luftrieb und die seitliche Führung gewährleistete Voraussetzung dafür ist selbstverständlich , dass der bewegliche Gegenstand wenigstens auf einem Teil seiner Länge eine Querschnittsfläche besitzt, die in starkem Masse der der Fflhrungsrinne 13 entspricht, oder einfachere , spezielle Flächen hat, die sich den entsprechenden wirksamen Oberflächen der Rinne 13 gegenüberstellen. In beiden Fällen ist wichtig, dass der Umfang jedes Luftkissens gross ist im Verhältnis zu seiner Höhe, sodass die TJmfajigsverluste begrenzt sind.

Man wird feststellen, dass wegen der teilweisen Überdeckung der Bodenplatte 14 durch das bewegliche Profil 12 der Strom der Speiseluft der Führungsbahn automatisch in einem Verhältnis steht zu ö.en Querabmassen und dem Gebricht der zu befördernden Stöcke.

Die Figur 2 stellt in Form eines perspektivisch angelegten Schnittes eine Rinne 20 dar, die dazu bestimmt ist, z.B. in einem automatischen Verteiler gepresster Stttcke, wie z.B. Nieten R, eingebaut zu werden. Diese Rinne besteht in einfacher Weise aus einem offenen metallischen Profil 21, im wesentlichen rechteckigen Querschnittes, in das ein Band 22 aus porösem verhältnismässig unverformbarem Stoff eingesetzt ist, dessen Ränder in die Hüten 23 eingreifen, die durch die Seitenflügel des Profiles gebildet werden, die in abgewinkelten Rändern enden und so einen oberen Mittelschlitz 24 abgrenzen. Der geschlossene Hohlraum zwischen dem Boden des Profiles und der porösen Platte 22 wird mit Druckluft vom Druck P gespeist, während der offene Raum oberhalb der genannten Platte einen rechteckigen Querschnitt besitzt, der der Form des Itfietenkopfes R entspricht, dessen Schaft aus dem Schlitz 24 des Profiles 21 herausragt _o Die so angeordneten und von dem Luftkissen, das zwischen ihrem Eopf und der wirksamen Oberfläche der porösen Platte 22 gebildet wird, getragenen Fieten gleiten leicht in der Rinne 20, z.B. lediglich durch Wirkung der "jchwerkraft, um von einer Arbeitsstelle zur folgenden zu gelangen.

Dei Einfachheit des Aufbaues der Rinne 20 erlaubt ihre billige Herstellung, während die geringe Ausdehnung der wirksamen Oberfläche der porösen Platte"22 und der schwache Druck, der benötigt wird, um

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die Nieten K zu tragen, nur geringe Betriebskosten erfordert, wodurch es möglich wird, die Überführung der Nieten während der Herstellung von einer Arbeitsstelle zur nächsten vollständig unter vorteilhaften Bedingungen zu automatisieren. Darüber hinaus kann für den Pail, dass die Platte 22 aus einem zerbrechlichen Material wie z.B. einem keramischen oder einem ge fr it t et en metallischen Stoff besteht, die Rinne 20 ohne vorangegangene Abkühlung Stücke, die bei hoher Temperatur hergestellt, z.B₀ warm gedrückt worden sind, befördern=

Die Figuren 3 und 4 stellen" in schematischer Form in einem perspektivischem Schnitt Abwandlungen der Ausführung einer Vorrichtung, die der Erfindung entspricht, dar, die der Beförderung kleiner Gegenstände 0 mit im allgemeinen zylindrischer Form dienen. Die Vorrichtungen bzwo 40, die in diesen beiden Figuren dargestellt sind, bestehen im wesentlichen aus einem rohrförmigen Mantel 31, 41, der drei Rippen 32 besitzt, die in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind, bzw«, eine -obere Rippe 42 hat. Die genannten Rippen sichern die koaxiale Anordnung einer porösen Hul.se 33 bzw. 43» deren in der Mitte befindlicher Kanal 34 bzw. 44 die Beförderung der Gegenstände 0 erlaubt O

In der Vorrichtung 30 der Figur 3 liegt der Kanal 34 in der Achse der Hülse 33» aber die Rippen 32 begrenzen eine untere Kammer 35, die mit Druckluft des Druckes P gespeist wird, der grosser ist als der Druck £, der in die Seitenkammern 36 eingespeisten Luft. Auf diese Weise und den soeben ausgeführten Gründen übt das ständig vorhandene Luftkissen , das zwischen der wirksamen Oberfläche der Hülse 33 und jedem der zu befördernden Gegenstande entsteht, auf letztere eine Kraft aus, die eine vertikal gerichtete Resultierende besitzt, die ausreicht, das Gewicht des genannten Gegenstandes zu kompensieren und infolgedessen dessen Beförderung erleichtert.

Der Hittelkanal 44 der porösen Hülse 43 der Vorrichtung 40 ist dagegen exzentrisch nach unten hin im Vergleich zur Achse der genannten Hülse angeordnet, sodass die Wanddicke symmetrisch von unten nach oben wächst, wobei aus Gründen des Vorhandenseins einer einzigen Rippe 42 die Hülse 43 von einer einzigen Verteilungskammer 45 der unter dem Druck P stehenden Luft umgeben wird ; auf die gleiche Weise wie vorher und aus den bereits genannten Gründen erhalt Jeder Gegenstand O einen vertikalen von unten nach oben wirkenden Schub, der geeignet ist, das Gewicht auszugleichen.

Eine interessante Vervollkommnung der Vorrichtung 40 der Figur 4,

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würde darin bestehen, in der Kammer 45 einen ringförmigen, geschlitzten Kolben vorzusehen, und lediglich auf eine seiner Flächen den Druck P einwirken zu lassen. Infolgedessen, da die komprimierte Luft die Hülse 43 erst hinter diesem Kolben durchdringen kann, würde der Gegenstand 0 gezwungen sein, der Bewegung zu folgen ohne sich von dieser lösen zu können, da er sonst jeglichen Auftriebes beraubt wäre.

Die Vorrichtung 50, die in schematischer Weise in der Figur 5 dargestellt wird, ist zwischen zwei in einer Linie liegenden Kanälen 51, 52 eingebaut, in denen zylindrische Gegenstände 0 sich bewegen, und ist dazu bestimmt, einen in Längsrichtung wirkenden Beschleunigungsoder Bremsimpuls auf jeden Gegenstand auszuüben, der von dem einen zum anderen Kanal Überwechselt. Diese Vorrichtung enthält im wesentlichen einen Körper 53 mit zwei Hohlräumen 54, 55, die von einer rechtwinklig zur Achse der Kanäle 51, 52 verlaufenden Wand 56 getrennt sind, an der die Kanäle mittels der Buchsen 58, 59, die aus porösem Material bestehen, befestigt sind. Jede dieser Buchsen besitzt einen axialen, im wesentlichen konisch verlaufenden Kanal, der in eine in der Mitte befindliche Öffnung 57 der Wand 56 einmündet_o

Wenn man sich vorstellt, dass der linke hohle Raum 54 mit komprimierter Luft, deren Druck £ kleiner ist als der Druck P der Speiseluft des rechten Hohlraumes 55, versorgt wird,, erkennt man, dass jeder Gegenstand 0, der aus dem Kanal 51 kommt, bei seinem Durchgang durch die Vorrichtung 50 einen Bremsimpuls erfährt,' der dem Druckunterschied der Speisedrücke P und £ entspricht, wobei die Druckabfälle, die von den Buchsen 58, 59 verursacht werden und der Querschnitt des Gegenstandes 0, der weitgehend dem Querschnitt der Öffnung 57 gleicht, zu berücksichtigen sind.

Die Führungsschiene 60, die in der Figur 6 gezeigt wird, besteht aus einer U-förmigen Platte 61, die ein Profil 62 aus porösem Stoff trägt, die eine mit Druckluft gespeiste Kammer 63 abgrenzt. Das Profil 62 besitzt einen mittleren Steg 64, dessen Innenraum teilweise mit einem porösen Material 65 gefüllt ist, das durchlässiger ist als das Material des Profiles 62» Wegen der zusätzlichen Druckverluste, die von dem Füllmaterial 65 herrühren, ist der Ausstrom komprimierter Luft je Einheit wirksamer Oberfläche des Profiles 62 aus seinen horizontal verlaufenden Bereichen grosser als aus den Flanken des Steges 64o Dadurch wird es möglich, die Auftriebs-imd Führungskräfte den jeweiligen Erfordernissen anzupassen.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Fortbewegung und Führung eines beweglichen und insbesondere zur Beförderung von kleinen Stücken, demzufolge die Reibung zwischen dem beweglichen Gegenstand und seiner Führungsbahn durch Verwendung eines Luftkissens als Zwischenlage verringert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein im wesentlichen konstanter Luftstrom selbst bei Abwesenheit des beweglichen Gegenstandes jeden Teil der wirksamen Oberfläche der Führungsbahn (13) durchdringt und dabei einen starken Druckabfall bezogen auf den verbleibenden Druck erfährt, der stark genug ist, um die Bildung eines Luftkissens bei der Vorbeibewegung eines beweglichen Gegenstandes zu gewährleisten.

2o - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der je wirksamer Oberflächeneinheit (14, 15, 16) austretende Luftstrom sich in Abhängigkeit vom Querschnitt der genannten Oberfläche ändert, um eine differentiale Auftriebs-oder Führungswirkung des beweglichen Gegenstandes zu erzeugen.

3o - Verfahren nach Anspruch 1. oder 2₉ dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom je wirksamer Oberflacheneinheit sich in Abhängigkeit von den Wantellinien der genannten Oberfläche ändert, um eine differentiale Fortbewegungs-oder Bremswirkung eines beweglichen Gegenstandes zu bewirken, wobei die Führungsbahn (34_f 44) wenigstens örtlich eine geschlossene, das Fahrzeug eng umschiiessende wirksame Oberfläche hat.

4. - Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn (13> 34, 44) des beweglichen Gegenstandes wenigstens örtlich eine wirksame Oberfläche hat, die von der freien Fläche einer Wand aus porösem und im wesentlichen unverformbarem Stoff (14, 15₅ 16, 33, 43) gebildet wird, der eine darunter liegende Kammer (17» 18, 19, 35, 36, 45) zur Verteilung der Druckluft abschliesst.

5· - Vorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom je Einheit wirksamer Fläche bestimmt wird durch die örtliche Dicke oder Porosität der genannten Wand, wobei der Druck in der darunter liegenden Verteilungskammer im wesentlichen konstant ist„

ββ <=· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom je IDinheit wirksamer Fläche vom örtlichen Druck in der darunter liegenden Verteilimgskammer abhängt _s wobei die Dicke und Porosität der genannten !'/and konstant sind«,

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