DE2406879A1

DE2406879A1 - Schutzsystem fuer druckmittelleitungen

Info

Publication number: DE2406879A1
Application number: DE19742406879
Authority: DE
Inventors: Tore Reineblad
Original assignee: Fosselius & Alpen AB
Current assignee: Fosselius & Alpen AB
Priority date: 1973-02-21
Filing date: 1974-02-13
Publication date: 1974-08-22
Also published as: IT1006384B; NL7402200A

Description

PATENTANWALT BODE . 4033 HOSEL . POSTFACH 1140 · TELEFON 02102-60001 · TELEX 8585166

G 9 - 9

FOSSELIUS & ALPEN AKTIEBOLAG Kungsgatan 18, Stockholm, Schweden

Scnutzsystem für Druckmittelleitungen

Auf dem hydraulischen und dem pneumatischen Gebiet liegt ein Bedarf vor nach einer einfachen und billigen Vorrichtung zum Entdecken von Druckmittel_leckage, Schlauch- oder Rohrbrüchen und ähnlichem im Zusammenhang mit einer automatischen Abschaltung einer Hauptzufuhrleitung. Ein praktisches Beispiel ist eine Haushaltsmaschine, beispielsweise eine automatische Waschmaschine, eine Spülmaschine oder dergleichen. Solche Hilfsmittel werden an den best geeigneten Plätzen in einem Waschraum, einem Badezimmer bzw. einer Küche eingebaut und werden in der Regel an vorkommenden Warm- bzw. Kaltwasserleitungen mit Hilfe von Gummi- oder Plastikschläuchen angeschlossen. Das Anschließen mit weichen Schläuchen kann als obligatorisch bei Waschmaschinen mit Zentrifuge betrachtet werden, da die unvermeidlichen Erschütterungen beim Zentrifugieren starre Rohranschlüsse verbieten.

Vollautomatische Vorrichtungen dieser Art, vor allem eine Waschmaschine mit Zentrifuge, sind verhältnismäßig komplizierte Maschinen mit weit getriebener Automatisierung und einer großen Anzahl Rohrleitungen, die auch innerhalb der Maschine in den meisten Fällen aus Gummi- oder Plastikschläuchen bestehen müssen. Die Gefahr eines Rohrbruches oder von'Sprüngen in Schläuchen mit dadurch bedingter Leckage ist daher ein Faktor, mit dem man rechnen muß. Da schon eine verhältnismäßig

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kleine Leckage nicht nur den Betrieb der Maschine stören kann, sondern auch ernstliche Schäden in der Wohnung verursachen kann, ist es wünschenswert, daß dieser Risikofaktor weitestgehend ausgeräumt wird. Ein Schlauchbruch mit freiem Ausströmen von Wasser kann, wenn er nicht rechtzeitig entdeckt wird, schwere Wohnungsschäden verursachen und eine -automatische Wasserabsperrung ist in einem solchen Fall geradezu als Notwendigkeit anzusehen.

Auf dem Markt vorkommende Anlagen zur automatischen Absperrung der Wasserzufuhr bei Leckage oder Schlauchbruch erfüllen nicht die Anforderungen, die man an eine einfache und zuverlässige Anordnung stellen muß und sind auch nicht bei kleineren Leckmengen wirksam.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Sperrventil auf jelder mit einem Ventil versehenen Leitung für eine Haushaltsmaschine angebracht. Das Sperrventil schließt automatisch die Wasserzufuhr zu der Maschine ab, wenn ein Rohrbruch oder eine bedeutende Leckage in der Anschlußleitung der Maschine oder in einer der inneren Verbindungsleitungen auftreten sollte. In Kombination mit zwei automatischen, durch die Maschine beaufschlagten Ventile kann das Sperrventil dazu gebracht werden, auch bei ganz besonders kleiner Flüssigkeitleckage zu funktionieren. Hierbei ist ein erstes Magnetventil in der Hauptwasserzufuhrleitung vor dem Sperrventil angeordnet und ein zweites Magnetventil in dem inneren Leitungssystem der Maschine vorgesehen. Das Sperrventil wirkt dabei wie eine Sicherheitsvorrichtung, die automatisch die Hauptzufuhrleitung absperrt, auch wenn eine nur geringe Leckage in der Leitung oder dem System von Leitungen auftritt, das von den beiden Magnetventilen eingeschlossen wird.

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Diese Absperrung verbleibt permanent, bis der Fehler gefunden ,und die Reparatur durchgeführt ist, worauf das Sperrventil mit der Hand von neuem in die Arbeitslage eingestellt wird.

Das Sperrventil ist von der Art, die ein Ventilgehäuse umfaßt mit einem Ventil und einem Federorgan, das danach strebt, das Ventil zu schließen. Eine Ventilmembrane, die durch den Zufuhrdruck beaufschlagt wird, sucht gleichzeitig das Ventil zu öffnen. Die Kräfte von dem Federorgan und der Ventilmembrane sind so abgestimmt, daß das Ventil geschlossen gehalten wird, wenn keine anderen Kräfte das Ventil beaufschlagen. Eine Regelmembrane wirkt auch mit dem Ventil in öffnender Richtung zusammen and ist durch den Flüssigkeitsdruck hinter dem Ventil beaufschlagt. Bei jeder Betriebslage, wo der Druck hinter dem Ventil hinreichend hoch ist, verbleibt das Ventil ununterbrochen offen. Sobald der Druck unter einen gewissen Wert sinkt, schließt sich das Ventil automatisch.

Die Kennzeichen der Erfindung gehen aus den nachstehenden Patentansprüchen hervor.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird im Anschluß an die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen

Figur 1 schematisch eine Waschmaschine mit einer Zufuhrleitung und einem erfindungsgemäßen Sperrventil zeigt, wobei ein erstes Magnetventil in der Zufuhrleitung vor dem Sperrventil und ein zweites Magnetventil innerhalb der Waschmaschine hinter dem Sperrventil vorgesehen sind.

Figur 2 und 3 zeigen im Schnitt das Sperrventil gemäß Fig. 1 in geschlossener bzw. offener Lage.

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In Fig. 1 ist an eine Waschmaschine 1 eine Leitung 2 zur Zufuhr von Warmwasser oder Kaltwasser angeschlossen. Normalerweise sind gesonderte Leitungen für Warm- bzw. Kaltwasser vorgesehen, aber der Einfachheit halber wird nur eine Leitung gezeigt. In der Leitung 2 ist ein Sperrventil gemäß der Erfingung mit der allgemeinen Bezeichnung 3 eingeschaltet. In der Leitung 2 ist vor dem Sperrventil 3 ein erstes Magnetventil 4 eingebaut. Die Leitung 2 ist weiterhin hinter dem Sperrventil 3 an die Waschmaschine 1 durch einen Schlauch 5 aus Plastik oder Gummi angeschlossen, wobei dieser Schlauch in dem gezeigten Fall direkt als an ein zweites Magnetventil 6 angeschlossen gedacht ist und wobei das Wasser von dem zweiten Magnetventil 6 weiter zur dem Kreislaufsystem der Waschmaschine 1 durch eine Leitung 7 geleitet wird.

Die Magnetventile 4, 6 werden durch die Regelung der Waschmaschine 1 in der Weise gesteuert, daß die Magnetventile 4,6 geschlossen sind, wenn keine Wasserzufuhr durch die Leitung 2 vorkommt, d.h. unter den Phasen des Steuerprogramms der Waschmaschine, wo keine Neuzufuhr von Wasser erforderlich ist bzw. wo die Waschmaschine ganz abgeschaltet ist.

Das Sperrventil 3, Fig. 2, umfaßt ein Ventilgehäuse 8 mit einer Einlaßseite 9 und einer Auslaßseite Io. Das Ventilgehäuse 8 ist durch einen Zuflußstutzen 11 und einen Abflußstutzen 12 an die Rohrleitung 2 angeschlossen. Zwischen der Zuflußseite 9 und der Abflußseite Io ist das Ventilgehäuse 8 mit einem ringförmigen Ventilsitz 13 ausgebildet, der senkrecht zu einem in dem Ventilgehäuse 8 vorgesehenen zylindrischen Teil 14 mit einer inneren ringförmigen Anschlagsfläche 15 liegt.

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Zentral in dem zylindrischen Teil 14- ist ein im ganzen mit 16 bezeichnetes Ventil angeordnet. Das Ventil 16 umfaßt eine Ventilspindel 17, auf der an dem zunächst dem Ventilsitz 13 gelegenen Außenende eine Ventilpackung 18 vorgesehen ist mit einer Spannscheibe 19 und einer Ventilscheibe 2o, gegen die eine Ventilmembrane 21 mit Hilfe einer Membranscheibe festgespannt ist. Gegen die Membranscheinbe 22 liegt unter Druck eine Abstandshülse 23 mit einer unteren kreisförmigen Fläche an. Zwischen einer oberen kreisförmigen Fläche der Abstandshülse 2 3 und einer mit einem inneren Bodengewinde versehenen Spindelhülse 2h ist eine Regelmembrane 25 festgespannt. Die Ventilspindel 17 ist an dem oberen Ende mit einem Gewinde 26 versehen. Wenn die Spindelhülse 24 endgültig auf der Ventilspindel 17 festgezogen ist, bildet das Ventil 16 eine fest zusammengehaltene Einheit, wobei die Ventilpackung 18, die Ventilmembrane 21 und die Regelmembrane 25 elastische Teile bilden, die eine wirkungsvolle Dichtung zwischen einander naheliegenden Teilen in dem Ventil 16 erzielen«

In dem zylindrischen Teil It ist mit guter Paßform eine Ventilsteuerung 27 angeordnet, die als eine Schale ausgebildet ist, deren zentraler Teil 28 eine Führung für die Abstandshülse und damit für das ganze Ventil 16 bildet. Der zentrale Teil 28 ist mit einem Dichtungsring 29 versehen. Die Ventilführung 27 ist weiterhin unten mit einer ringförmigen zylindrischen Fläche ausgebildet, die gegen eine obere Fläche der Ventilmembrane 21 drückt. Gegen eine obere zylindrische Fläche 3o liegt unter Druck ein Zwischenring 31 an, auf dem eine obere ringförmige Fläche eine Anlagefläche für die Regelmembrane bildet. Eine ringförmige Flansche 32, die in den zylindrischen Teil 14 geführt ist, drückt mit einer unteren Fläche gegen

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eine obere Fläche der Regelmembrane 25, wobei die ringförmige Flansche 32 einen vorspringenden Teil eines Deckels 33 des Ventilgehäuses 8 bildet. Der Deckel 33 ist auf dem Ventilgehäuse 8 mit Hilfe von Schrauben 34 festgespannt, wobei die Höhe der ringförmigen Flansche 32 so bemessen ist, daß bei endgültiger Festziehung der Schrauben 34 eine vorbestimmte Herabpressung erzielt wird, wobei die Ventilmembrane 21 und die Regelmembrane 25 so hart festgeklemmt werden, daß keine Leckage an den äußeren Teilen der fraglichen Membrane auftreten kann. Weiterhin sind die verschiedenen genannten Organe bzw. die ringförmige Anlagefläche 15 des Ventilgehäuses 8 der Lage und der Größe nach so bemessen, daß die Ventilmembrane 21 bzw. die Regelmembrane 25 sich ungefähr in gleichem Grad in entgegengesetzten Richtungen wölben, wenn das Ventil 16 gemäß Fig. 2 völlig geschlossen ist, wie wenn es gemäß Fig. 3 völlig offen ist.

Es ist außerdem wichtig, daß eine wirksame Oberfläche, d.h. die der Druckbeaufschlagung zugängliche Oberfläche Fl auf der Regelmembrane 25 etwas größer ist als die entsprechende Oberfläche F2 auf der Ventilmembrane 21. Aus Fig. 2, 3 geht hervor, daß die Konstruktion gemäß dem Ausführungsbeispiel eine bedeutend größere Fläche Fl für die Regelmembrane 25 ergibt, als die entsprechende Fläche F2 für die Ventilmembrane 21. Eine nähere Begründung für das Erfordernis des Größenunterschiedes dieser Oberflächen folgt später.

Zwischen der Membranscheibe 22 und der Ventilsteuerung 27 ist ein Federorgan angebracht, das in Fig.2,3 als eine Spiraldruckfeder 35 gezeigt ist. Die Druckfeder 35 hat eine'vorbestimmte Vorspannung, die das Ventil 16 heruntergedrückt hält., so daß die Ventilpackung 18 dichtend gegen den Ventilsitz 13

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anliegt, wenn Wasserdruck pl durch die Leitung 2 gemäß dem Pfeil Pl zugeführt wird. Dies bedeutet, daß das Sperrventil 3 das Wasser völlig absperrt, wenn der Druck pl, d.h. der normale Wasserleitungsdruck in der Leitung 2 wirksam ist.

Von der Auslaßseite Io ist in dem Gehäuse 8 ein Überströmkanal 36 angeordnet, der in einer ringförmigen Nut 37 auf der äußeren zylindrischen Fläche des Zwischenringes 31 mündet. Von der ringförmigen Nut 37 sind in dem Zwischenring 31 Löcher 38 angebracht, die in einen durch die Membrane 25, den Zwischenring 31 und die Ventilführung 27 gebildeten geschlossenen Raum 39 münden. Der Raum 39 ist also durch den Überströmkanal 36 direkt mit der Auslaßseite Io in Verbindung.

Αμε Fig. 2,3 geht auch hervor, daß die Spindelhülse 24 an einem oberen Ende mit einer Nut 4o versehen ist, und daß der Deckel 33 mit einer Deckmutter 41 verschlossen ist, die die Ventilhülse 24 schützt und das Ventil 16 gegen direkten Eingriff von außen unzugänglich macht.

Die Anlage arbeitet in folgender Weise. Sobald Wasser durch die Leitung 2 über einen nicht gezeigten Hauptkran zugeführt wird., strömt das Wasser mit vollem Druck bis zur Zulaßseite 9 und füllt den Raum unter der Ventilmembrane bzw. um die Ventilpackung 18 herum an. Wie früher erwähnt wurde, ist die Vorspannung der Druckfeder 35 so gewählt, daß sie im Stande ist, die durch den Wasserdruck pl erzeugten, auf die Ventilmembrane 21 einwirkenden Kräfte zu überwinden. Das Sperrventil 3 bleibt mit anderen Worten völlig geschlossen.

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Um das Ventil in die in Fig. 3 gezeigte offene Lage zu bringen, wird die Deckmutter 41 abgeschraubt, worauf das Ventil 16 angehoben wird, was mit Hilfe eines geeigneten Werkzeuges geschieht, beispielsweise eines Schraubenziehers, der in der Nut 4o auf der Ventilhülse 24 angesetzt wird. Die Kräfte, deren es bedarf, um das Ventil 16 zu heben, werden nicht besonders groß, da der Wasserdruck pl dauernd das Ventil zu öffnen streift.

Damit das Wasser bis zu dem Sperrventil 3 strömen können soll, wird weiterhin vorausgesetzt, daß das erste Magnetventil 4, Fig. 1, offen ist, während gleichzeitig angenommen wird, daß das zweite Magnetventil 6 geschlossen ist oder daß wahlweise andere Ventile in der Waschmaschine 1 das Wasser in der Leitung 7, Fig. 1, zurückhalten. Das Wasser füllt dann schnell auch die Auslaßseite lo, den Schlauch 5 und die Leitung 7 mit einem Druck p2, der in der Endphase ebenso groß ist wie pl. Der Druck p2 pflanzt sich durch Wassereinströmung über den Überströmkanal 36 bis in den geschlossenen Raum 39 unter der Regelmembrane 25 fort und erzeugt über die Regelmembrane 25 eine Hebekraft gegenüber dem Ventil 16, die dieses Ventil in der oberen Lage gemäß Fig. 3, d.h. in der Öffnungslage festhält.

Bei der Einleitung des Programmes der Waschmaschine 1 wird beispielsweise das zweite Magentventil 6 geöffnet und die Waschmaschine nimmt Wasser auf. Die Strömung durch das Sperrventil gemäß dem Pfeil P2, Fig. 3, kann dabei eine gewisse Heuabsetzung des Druckes p2 mit sich führen, wodurch wiederum eine Verminderung der Hebekräfte gegenüber dem Ventil 16 von der Regelmembrane 25 verursacht wird. Wie bereits erwähnt, ist jedoch die wirksame Oberfläche Fl der Regelmembrane 25 größer als die entsprechende Oberfläche F2 der Ventilmembrane 21,

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und die Einwirkung einer kleineren Verminderung des Druckes p2 kann durch geeignete Bemessung der Vorspannung der Druckfeder 35 auf eine verhältnismäßig geringe Herunterführung des Ventils 16 aus der ganz offenen Lage gemäß Fig. 3 beschränkt werden.

Sollte dagegen ein Schlauchbruch oder eine größere Leckage in der Rohranlage hinter dem Sperrventil 3 auftreten, wird der Druck p2 bedeutend. Dies hat wiederum die Folge, daß die Hebekräfte gegenüber der Oberfläche Fl, d.h. auf der Regelmembrane 25 ganz oder teilweise wegfallen, wobei die Druckfeder 35 überwiegt und das Ventil 16 schließt. Das Sperrventil 33 hat dann seine Aufgabe als - Verschlußorgan bei kräftiger Leckage erfüllt und kann nicht von neuem in Betrieb genommen werden, ehe nicht die Leckage durch eine Reparatur beseitigt ist und das Ventil 16 in vorher beschriebener Weise von neuem so angehoben wurde, daß im wesentlichen der gleiche Druck zu beiden Seiten des Sperrventils herrscht.

Die Magnetventile 4, 6 sind, wie schon erwähnt, durch das nicht gezeigte Programmwerk der Waschmaschine 1 gesteuert. Die Steuerung kann dabei zweckmäßigerweise so eingerichtet sein, daß die beiden Magnetventile 4, 6 zwischen jder Wassereinnahme zu der Waschmaschine 1 geschlossen werden, wobei gleichzeitig das zweite Magnetventil 6 in der Weise eingeschaltet sein kann, daß es einen so großen Teil wie möglich des geschlossenen Drückwassersystemes in der Waschmaschine abgrenzt. Es wird dabei davon ausgegangen, daß die Magnetventile H, 6 geschlossen sein sollen, wenn die Waschmaschine nicht in Betrieb ist.

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In jedem Fall, in dem die Magnetventile H, 6 geschlossen sind, wird eine gewisse Menge Druckwasser zwischen den Magnetventilen 4, 6 eingeschlossen sein. Offenbar wird dann das Sperrventil 3 die ganze Zeit in der offenen Lage gemäß Fig. 3 verbleiben unter der Voraussetzung, daß der Druck pl gleich p2 ununterbrochen in dem eingeschlossenen Wasser herrscht.

Sollte jedoch eine auch nur ganz unbedeutende Leckage in de Rohranlage zwischen den Magnetventilen 4, 6 vorliegen, wird der Druck pl sinken, was nach und nach zur Folge hat, daß die Druckfeder 35 das Ventil 16 schließt. Das Sperrventil 3 hat damit seine Aufgabe erfüllt, als Verschlußorgan auch bei äußerst unbedeutenden Leckagen zu wirken und das Ventil verbleibt geschlossen, bis es, wie oben beschrieben, wieder mit der Hand geöffnet wird.

Im Rahmen der Erfindung gibt es viele Abwandlungsmöglichkeiten sowohl bezüglich der Ausführungsform des Sperrventils als auch der verschiedenen darin vorkommenden Teile.

Unabhängig von der Einzelausgestaltung bildet das beschriebene System einen ganz besonders wirkungsvollen und zuverlässigen automatischen Schutz. Die einfache Konstruktion ist besonders gut zur Serienherstellung mit niedrigen Kosten geeignet. Die Verwendung des Systems ist nicht nur auf Haushaltsmaschinen beschränkt, sondern das System kann als Sicherheitsgerät in verschiedenen anderen Zusammenhängen für Flüssigkeiten und Gase verwandt werden.

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Claims

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Patentansprüche:

1,1Schutζsystem für Druckmittelleitungen, die mit Abschlußventilen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das System außer AbSchlußventilen wenigstens ein Sperrventil umfaßt, wobei diese Ventile in einer Fluidumleitung seriengeschaltet sind, und wobei das Sperrventil in einem Leitungsabschnitt zwischen aufeinanderfolgenden Abschlußveritilen angeordnet und so ausgeführt ist, daß es so lange in der Einstellungslage für Durchfluß verbleibt, als ein vorbestimmter Leitungsdruck in dem genannten Leitungsabschnitt vorliegt, jedoch den Leitungsabschnitt absperrt, wenn der genannte Druck unterschritten wird.

2. System nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil nach dem in der Strömungsrichtung des Druckmittels zuerst gelegenen AbSchlußventil angeordnet ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die zu beiden Seiten des Sperrventils vorgesehenen Abschlußventile im wesentlichen gleichzeitig zur gleichzeitigen öffnung und Schließung betätigt werden.

H. System nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet , daß die AbSchlußventile aus maschinell getriebenen Ventilgeräten bestehen, vorzugsweise Magnetventilen, die bezüglich der Betätigungsfunktion parallel geschaltet sind.

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5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Sperrventil ein Ventilorgan umfaßt, das mit einer Ventilmembrane oder dergleichen zusammenwirkt, die durch einen von der Einlaßseite des Sperrventils wirksamen Überdruck betätigbar ist, und mit einer Regelmembrane, die durch einen an der Auslaßseite des Sperrventils wirksamen Überdruck betätigbar ist, sowie mit einem so angeordneten Federorgan, daß das Ventilorgan in der Sperrlage festgehalten wird, wenn der Überdruck von der Einlaßseite des Sperrventils die Ventilmembrane beaufschlagt und gleichzeitig der Druck auf die Regelmembrane niedrig oder nahe Null ist, während dagegen das Ventilorgan in offener Lage gehalten wird, wenn der Überdrück auf der Regelmembrane hoch oder im wesentlichen gleich mit dem gleichzeitig auf die Ventilmembrane einwirkenden Überdruck ist.

6. System nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet , daß das Ventilorgan mit einer Ventilpackung versehen ist, die zusammen mit der Ventilmembrane und der Regelmembrane eine Einheit bildet, wobei die Ventilpackung, die Ventilmembrane und die Regelmembrane mit dichtenden Verbindungen auf einer Ventilspindel angebracht sind, die als Bolzen ausgeführt und an einem oberen Ende mit einer aufgeschraubten Spindelhülse versehen ist, die beim Festziehen gleichzeitig die Ventilmembrane und die Regelmembrane sowie die Ventilpackung auf der Ventilspindel festspannt, wobei eine Abstandshülse zwischen der Ventilmembrane und Regelmembrane angebracht ist und eine Ventilscheibe zwischen der Ventilmembrane und der Ventilpackung angebracht ist.

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7. System nach Anspruch 5 oder 6,dadurch gekennzeichnet, daß eine durch Oberdruck beaufschlagte Oberfläche auf der Regelmembrane etwas größer ist als eine entsprechende, durch Überdruck beaufschlagte Oberfläche auf der Ventilmembrane, wobei der Überdruck hinter dem Ventilsitz der Oberfläche der Regelmembrane durch einen in dem Ventilgehäuse vorgesehenen Kanal zugeführt wird.

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