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PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 246292 KLASSE 85 d. GRUPPE- M 246292 CLASS 85 d. GROUP

in BERLIN.in Berlin.

Die Anordnung eines Wasserturms bei Wasserversorgungsanlagen mit stark schwankendem Verbrauch hat bekanntlich die Vorteile, daß ständig, auch bei sehr großer Wasserentnahme, z. B. infolge einer Feuersbrunst, ein hinreichend großer Wasservorrat vorhanden und die Beanspruchung der Wasserpumpe und ihrer Antriebsmaschine besonders günstig ist, da sie unter Einhaltung längerer Betriebspausen beiThe arrangement of a water tower in water supply systems with strongly fluctuating Consumption is known to have the advantage that, even with very large amounts of water, z. B. as a result of a conflagration, a sufficiently large water supply and the stress the water pump and its prime mover is particularly favorable, as it is subject to longer breaks in operation

ίο wenig schwankender Belastung längere Zeit in ununterbrochenem Betriebe arbeiten kann. . Diesen Vorteilen stehen die hohen Anlagekosten als ein Nachteil gegenüber, der sich um so fühlbarer macht, je höher der im Versorgungsgebiet benötigte Überdruck ist.ίο little fluctuating load for a long time can work in uninterrupted operations. . These advantages are accompanied by the high investment costs as a disadvantage compared to that, the more noticeable the higher the one in the supply area required overpressure.

Zur Behebung dieses Nachteils hat man den durch die Höhenlage des Hochbehälters bei einem Wasserturm erzeugten Überdruck dadurch geschaffen, daß man die im Behälter aufgespeicherte Wassermasse unter Druckluft setzte. Die Lage des Vorrätsbehälters wird hierdurch unabhängig von der erforderlichen Höhe des Überdrucks gemacht.To remedy this disadvantage, one has the due to the altitude of the elevated tank a water tower generated overpressure created by the fact that the in the container put stored water mass under compressed air. The location of the supply container is this made it independent of the required level of excess pressure.

Diese Art der Erzeugung des Überdrucks hat jedoch zur Folge, daß sich die Druckluft, die bei fast entleertem Vorratsbehälter dem im Versorgungsnetz benötigten Überdruck entsprechen muß, um den Behälter möglichst günstig ausnutzen zu können, beim Einpumpen des Wassers nach Maßgabe der eingeführten Wassermengen verdichtet, wodurch der Überdruck im Behälter bedeutend über den Druck steigt, der im Versorgungsnetz aufrechtzuerhalten ist.However, this type of generation of the overpressure has the consequence that the compressed air that correspond to the overpressure required in the supply network when the storage tank is almost empty must, in order to be able to use the container as efficiently as possible, when pumping in the water according to the introduced The amount of water is compressed, causing the overpressure in the container to be significantly over the pressure that must be maintained in the supply network increases.

Ein Vorzug dieser lediglich durch die Zuhilfenahme der Druckluft bedingten Druckerhöhung im Behälter ist darin zu erblicken, daß bei Feuersgefahr fast stets das Versorgungsgebiet unter einen verhältnismäßig hohen Druck gesetzt werden kann, jedoch liegt ein Nachteil gegenüber der Verwendung eines Wasserturms in der Mehrarbeit der Pumpe zur Überwindung des überschüssigen Überdrucks im Behälter.An advantage of this pressure increase caused only by the aid of the compressed air In the container it can be seen that when there is a risk of fire, the supply area is almost always below a relatively high one Pressure can be applied, however, there is a disadvantage to using one Water tower in the extra work of the pump to overcome the excess overpressure in the container.

Dieser Nachteil wird unter Wahrung der Vorteile einer Wasserversorgungsanlage mit einem unter Druckluft stehenden Vorratsbehälter gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß zwischen dem Behälter und dem Versorgungsnetz in die Zuleitung zu diesem eine Wasserkraftmaschine zur Ausnutzung des überschüssigen Behälterdrucks eingeschaltet ist.This disadvantage is while maintaining the advantages of having a water supply system a compressed air storage container according to the invention thereby avoided, that between the container and the supply network in the supply line to this a water power machine is switched on to utilize the excess tank pressure.

Der Kraftbedarf dieser Maschine ist so gewählt, daß bei der Entleerung des Behälters der überschüssige Behälterdruck durch die Maschine verbraucht wird. Beim Austritt aus der Kraftmaschine hat demnach das dem Versorgungsnetz zugeleitete Wasser nur noch den in diesem benötigten Überdruck. Wasservorrat und Überdruck im Vorratsbehälter können daher ohne wesentliche Beeinträchtigung des Wirkungsgrades der Anlage beliebig groß gewählt werden, da die Mehrarbeit der zur Füllung des Vorratsbehälters dienenden PumpeThe power requirement of this machine is chosen so that when emptying the container the excess tank pressure is consumed by the machine. When leaving the power machine therefore only has the water supplied to the supply network in this required overpressure. Water supply and overpressure in the storage tank can therefore chosen as large as desired without significantly impairing the efficiency of the system because the extra work of the pump used to fill the storage container

durch die Wasserkraftmaschine zum größten Teil wiedergewonnen wird.is recovered for the most part by the hydro machine.

Vorteilhaft wird die Wasserkraftmaschine zur Füllung des Vorratsbehälters mit Wasser oder zur Speisung des Versorgungsnetzes verwendet, indem sie zum Antrieb e'ner Hilfspumpe dient, durch die bei der Entleerung des Vorratsbehälters Wasser in diesen oder in das Versorgungsnetz gepumpt wird. Bei dieser Art der Ausnutzung der Leistung der Wasserkraftmaschine bleibt der Wasservorrat um einen der Liefermenge der Hilfspumpe entsprechenden Betrag länger erhalten. Die Speisung des Versorgungsnetzes mittels der Hilfspumpe hat den besonderen Vorteil, daß der durch die Pumpe zu überwindende Gegendruck kleiner ist als bei der Speisung des Vorratsbehälters.The water power machine is advantageous for filling the reservoir with water or used to feed the supply network by driving an auxiliary pump, through the emptying of the storage tank water in this or in the supply network is pumped. With this type of utilization of the power of the hydroelectric machine the water supply remains by an amount corresponding to the delivery quantity of the auxiliary pump get longer. The supply of the supply network by means of the auxiliary pump is special The advantage that the counter pressure to be overcome by the pump is lower than when feeding the reservoir.

Wird in an sich bekannter Weise zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Überdrucks im Vorratsbehälter bei dessen Füllung Druckluft aus- diesem abgeleitet und bei der Entleerung zugeleitet, so kann bei Verwendung der Wasserkraftmaschine zum Antrieb eines Verdichters die Leistung der zur Füllung des Behälters dienenden Pumpe ohne Verkleinerung des Wasservorrats verkleinert oder die aufzuspeichernde Wassermenge ohne weitere Erhöhung des Überdrucks im Vorratsbehälter vergrößert werden. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß bei der Füllung des Vorratsbehälters aus diesem durch ein Überdruckventil o. dgl. eine Luftmenge abgeleitet wird, die der Liefermenge des zur Speisung des Behälters bei seiner Entleerung dienenden und von der Wasserkraftmaschine angetriebenen Hilfsverdichters entspricht.Used in a manner known per se for maintenance a certain overpressure in the reservoir when it is filled, compressed air is derived from it and when it is emptied fed, so can when using the water power machine to drive a compressor the performance of the pump used to fill the container is reduced without reducing the water supply or the amount to be stored Volume of water increased without further increasing the overpressure in the storage tank will. In a further embodiment of the invention, this is achieved in that at the filling of the storage container from this through a pressure relief valve or the like. An amount of air is derived, which is the delivery quantity of the to feed the container when it is emptied serving and driven by the hydraulic power machine auxiliary compressor.

Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Anlage nach der Erfindung schematisch dargestellt.In the drawing are several embodiments of the system according to the invention shown schematically.

Fig. ι zeigt die Gesamtansicht einer Ausfüh-, rungsform der Anlage im Längsschnitt durch den Vorratsbehälter.Fig. Ι shows the overall view of an execution, shape of the system in a longitudinal section through the storage container.

Fig. 2 veranschaulicht eine teilweise abgebrochen gezeichnete Ausführungsform der Anlage mit Hilfspumpe in größerem Maßstabe.Fig. 2 illustrates an embodiment of the system, shown partially broken off with auxiliary pump on a larger scale.

Fig. 3 zeigt eine teilweise abgebrochen gezeichnete Anlage mit Hilfsverdichter in größerem Maßstabe.Fig. 3 shows a partially broken off drawn system with auxiliary compressor in larger Scale.

Der in beliebiger Höhe angeordnete Vorratsbehälter 1 ist durch eine z. B. an seinen Boden angeschlossene Leitung 2 mit der zu seiner Füllung dienenden Pumpe 3 absperrbar verbunden, die das aufzuspeichernde Wasser durch eine Leitung 4 ansaugt. Durch eine z. B. von Hand mittels des Hebels 5 antreibbare Luftpumpe 6 kann der Vorratsbehälter mit Druckluft gespeist werden, indem die durch einen Stutzen 7 angesaugte Luft in den Behälter durch eine Leitung 8 gedrückt wird, die unter Einschaltung eines Absperrgliedes 9 in der Decke des Behälters mündet. An den Boden des Vorratsbehälters ι ist femer die Zuleitung .10 zum Versorgungsnetz angeschlossen.The arranged at any height storage container 1 is by a z. B. on his floor connected line 2 with the pump 3 serving for its filling connected in a lockable manner, which sucks in the water to be stored through a line 4. Through a z. B. by hand The air pump 6, which can be driven by means of the lever 5, can be used to supply the reservoir with compressed air by the air sucked in through a nozzle 7 into the container through a Line 8 is pressed, with the engagement of a shut-off member 9 in the ceiling of the container flows out. At the bottom of the reservoir ι is also the supply line .10 to the supply network connected.

Beträgt beispielsweise der im Versorgungsnetz benötigte Wasserdruck 2 Atm., so wird bei fast entleertem Behälter die in diesem befindliche Luft mit Hilfe der Handpumpe 6 auf einen Druck von 2 Atm. gebracht, damit auch bei niedrigstem Wasserstand im Behälter 1 der im Versorgungsnetz nötige Druck sicher vorhanden ist. Sollen nun z. B. 100 cbm im Behälter 1 aufgespeichert werden, so erhält der Behälter 1 einen Fassungsraum von 200 cbm, wenn man als Höchstdruck im Behälter 4 Atm. nicht überschreiten will. Wird nämlich nach Schließung des Absperrgliedes 9 durch die Pumpe 3 Wasser in den Behälter 1 gedrückt, so verdichtet sich die Druckluft nach Maßgabe der eingeführten Wassermenge und infolgedessen erhöht sich der Druck allmählich. Nach Einführung von 100 cbm Wasser, also Füllung des Behälters bis zur Hälfte, ist demgemäß der Luftdruck bis auf 4 Atm. gestiegen. ;For example, if the water pressure required in the supply network is 2 atm., Then at almost emptied container the air in this with the help of the hand pump 6 on one Pressure of 2 atm. brought so that even with the lowest water level in container 1 the im The pressure required for the supply network is safely available. Should z. B. 100 cbm in container 1 are stored, the container 1 has a capacity of 200 cbm, if one the maximum pressure in the container is 4 atm. does not want to exceed. Will namely after closing of the shut-off member 9 pressed by the pump 3 water into the container 1, so compressed the compressed air increases in accordance with the amount of water introduced and as a result the pressure gradually increases. After introducing 100 cbm of water, i.e. filling the container up to half, the air pressure is accordingly up to 4 atm. gone up. ;

Bei der Entleerung des Behälters bis auf den ursprünglichen Wasserstand dehnt sich die Druckluft wieder bis auf 2 Atm. aus, so daß lediglich von Zeit zu Zeit die durch das Wasser aufgenommenen Luftmengen ersetzt zu werden brauchen.When the container is emptied down to the original water level it expands the compressed air again down to 2 atm. so that only from time to time the The amount of air absorbed by water need to be replaced.

Die von der Pumpe 3 bei der Füllung des Behälters 1 zur Verdichtung der in diesem enthaltenen Druckluft geleistete Arbeit wird nun zum größten Teil durch eine in die Zuleitung 10 eingeschaltete Wasserkraftmaschine 11 wiedergewonnen. Der Kraftbedarf dieser Maschine, die als Wasserturbine, Druckflüssigkeitsmotor o. dgl. ausgebildet sein kann, ist so gewählt, daß der Wasserdruck in der Zuleitung 10 hinter der Maschine 2 Atm. nicht übersteigt. Bei der Entleerung des Behälters 1 wird die Wasserkraftmaschine durch das aus dem Behälter ausströmende Wasser angetrieben, so daß ein bestimmter, im wesentlichen von dem Wirkungsgrad der Maschine 11 abhängiger Teil der zur Verdichtung der Luft im Behälter auf ge wendeten Arbeit wiedergewonnen wird, indem die Maschine 11 z. B. zum Antrieb eines elektrischen Stromerzeugers dient.The by the pump 3 when filling the container 1 to compress the contained in this The work performed by compressed air is now for the most part carried out by an in the supply line 10 energized hydro machine 11 recovered. The power requirement of this machine, which can be designed as a water turbine, hydraulic fluid motor or the like is selected so that the water pressure in the supply line 10 behind the machine 2 atm. does not exceed. at the emptying of the container 1 is the water power machine through the outflow from the container Water driven, so that a certain, essentially dependent on the efficiency of the machine 11 part of the for Compression of the air in the tank on expended work is recovered by the Machine 11 z. B. to drive an electric Power generator is used.

Da der Überschuß des Behälterdrucks über den im Versorgungsgebiet nötigen Druck durch die Wasserkraftmaschine 11 zum größten Teil ausgenutzt wird, kann der Höchstdruck und damit der Wasservorrat im Behälter ι von vornherein beliebig groß gewählt werden, ohne daß der Wirkungsgrad der Anlage dadurch wesentlich beeinträchtigt wird. Dies kann insbesondere im Falle einer Feuersbrunst von Bedeutung sein, wo große Wassermassen unter hohem Druck zur Verfügung stehen müssen. Die Wasserkraftmaschine 11 wird für diesen Fall in der Stellung angehalten, in der das Behälterwasser möglichst ungedrosselt in dasSince the excess of the tank pressure over the pressure required in the supply area through the water power machine 11 is used for the most part, the maximum pressure and so that the water supply in the container ι can be selected from the outset as large as desired without that the efficiency of the system is significantly impaired. This can in particular be of importance in the event of a conflagration, where large masses of water must be available under high pressure. The water power machine 11 is stopped for this case in the position in which the tank water as unthrottled as possible into the

Versorgungsnetz übertreten kann, damit in diesem der volle im Behälter herrschende Überdruck zur Wirkung kommen kann.Can cross the supply network, so that the full prevailing in the container in this Overpressure can come into effect.

Kuppelt man die Wasserkraftmaschine ii mit einer Hilfspumpe 12, so kann die Leistung der Kraftmaschine vorteilhaft zur Füllung des Vorratsbehälters 1 mit Wasser ausgenutzt werden. Zu diesem Zwecke ist, wie Fig. 2 zeigt, die Hilfspumpe 12 mit ihrer Druckleitung 13 an den Boden des Behälters 1 und mit ihrer Saugleitung 14 ζ. B. an die Saugleitung 4 der Hauptpumpe 3 angeschlossen. Die bei der Entleerung des Behälters 1 durch die Hilfspumpe 12 in diesen hineingedrückte Wassermenge steht als Vorratswasser zur Verfügung, so daß die Betriebspausen der Hauptpumpe 3 dadurch länger werden.If you couple the water power machine ii with an auxiliary pump 12, the power of the engine can advantageously be used to fill the Reservoir 1 can be used with water. For this purpose, as Fig. 2 shows, the auxiliary pump 12 with its pressure line 13 to the bottom of the container 1 and with its Suction line 14 ζ. B. connected to the suction line 4 of the main pump 3. The one when emptying of the container 1 by the auxiliary pump 12 is the amount of water pressed into this available as storage water, so that the breaks in operation of the main pump 3 thereby get longer.

Die Liefermenge der Hilfspumpe 12 ist jedoch nur gering, da durch die Pumpe der bei der Entleerung des Behälters 1 anfänglich sehr hohe Gegendruck der Druckluft überwunden werden muß. Zweckmäßig wird daher, wie in Fig. 2 mit gestrichelten Linien angedeutet ist, das durch die Hilfspumpe 12 geförderte Wasser durch eine in die Zuleitung 10 zum Versorgungsgebiet hinter der Wasserkraftmaschine 11 mündende Leitung 15 in das Versorgungsgebiet gedrückt. Die Liefermenge der Hilfspumpe 12 ist in diesem Falle größer, da der Gegendruck in der Leitung 10 bedeutend kleiner als im Vorratsbehälter ι ist, während der Wasservorrat im Behälter um einen dieser Liefermenge der Hilfspumpe entsprechenden Betrag länger erhalten bleibt, wodurch ebenfalls die Betriebspausen der Hauptpumpe 3 verlängert werden.The delivery rate of the auxiliary pump 12 is only small, however, because the pump in the Emptying of the container 1 initially very high back pressure of the compressed air to be overcome got to. Appropriately, therefore, as indicated in Fig. 2 with dashed lines, the Water conveyed by the auxiliary pump 12 through a feed line 10 to the supply area behind the water power machine 11 opening line 15 pressed into the supply area. The delivery rate of the auxiliary pump 12 is greater in this case, since the back pressure in the line 10 is significantly lower than in the storage container ι is, while the water supply in the container by one of these delivery quantities Auxiliary pump corresponding amount is retained longer, which also reduces the operating pauses the main pump 3 can be extended.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Anlage wirdIn the system shown in FIG. 3

die Leistung der Wasserkraftmaschine 11 zum Antrieb eines Hilfsverdichters 16 ausgenutzt, der z. B. Außenluft durch einen Stutzen 17 ansaugt und durch eine absperrbare, an die Decke des Behälters 1 angeschlossene Leitung 18 bei der Entleerung des Behälters in diesen drückt. Versieht man nun den Behälter 1 mit einer Luftauslaßvorrichtung, ζ. B. einem Überdruckventil 19, das sich bei 4 Atm. öffnet, so läßt das Ventil, wenn bei der Füllung des Behälters 1 durch die Pumpe 3 der Überdruck von 4 Atm. erreicht ist, Druckluft aus dem Behälter austreten. Bei der weiteren Füllung des Behälters steigt demnach der Druck in diesem nicht weiter.the power of the water engine 11 to Drive of an auxiliary compressor 16 exploited, the z. B. Sucks in outside air through a nozzle 17 and by a lockable line 18 connected to the ceiling of the container 1 the emptying of the container pushes into it. If you now provide the container 1 with a Air outlet device, ζ. B. a pressure relief valve 19, which is at 4 Atm. opens, so leave it Valve, if during the filling of the container 1 by the pump 3 the overpressure of 4 atm. is reached, compressed air can escape from the container. As the container continues to be filled accordingly, the pressure in this area does not rise any further.

Infolge der Anordnung des Hilfsverdichters 16 kann diese Weiterfüllung des Behälters so lange fortgesetzt werden, bis diejenige Luftmenge durch das Ventil 19 aus dem Behälter 1 ausgetreten ist, welche der bei der Entleerung des Behälters durch den Hilfsverdichter 16 zugeführten Luftmenge entspricht. Dehnt sich bei der Entleerung des Behälters die in diesem befindliche Druckluft aus, so sinkt der Druck infolge der Zuführung von Druckluft durch den Hilfsverdichter 16 nicht so schnell wie bei der Ausführungsform der Anlage nach Fig. i, und der Behälterdruck hat trotz der größeren Füllung des Behälters beim niedrigsten Wasserstand noch die im Versorgungsnetz benötigte Höhe von 2 Atm. :As a result of the arrangement of the auxiliary compressor 16, this continued filling of the container can take so long be continued until that amount of air has emerged from the container 1 through the valve 19 is which of the supplied by the auxiliary compressor 16 when the container is emptied Air volume corresponds. When the container is emptied, the inside expands Compressed air from, so the pressure does not decrease as quickly as in the case of the supply of compressed air by the auxiliary compressor 16 Embodiment of the system according to FIG. I, and the container pressure has despite the larger filling of the tank at the lowest water level still needs in the supply network Height of 2 atm. :

Anstatt den Vorteil der Vergrößerung der aufzuspeichernden Wassermenge wahrzunehmen, kann auch durch die Anordnung des Hilfsverdichters 16 der Vorteil erzielt werden, daß bei gleichbleibender Wassermenge der Überdruck im Behälter 1 geringer wird, so daß sich der Kraftbedarf der Hauptpumpe 3 verkleinert. Das Überdruckventil 19 wird in diesem Falle so belastet, daß es sich bereits bei einem kleineren Überdruck als 4 Atm., ζ. Β. bei 3 Atm., öffnet. Wird demnach bei der Füllung des Behälters 1 durch die Pumpe 3 der Überdruck von 3 Atm. erreicht, so steigt der Druck im Behälter nicht weiter. Die Weiterfüllung des Behälters 1 bei diesem Druck wird nun so lange fortgesetzt, bis die Luftmenge durch das Ventil 19 aus dem Behälter entwichen ist, die der bei der Entleerung des Behälters durch den Hilfsverdichter 16 zugeführten Luftmenge entspricht. In diesem Falle ist infolge der Zuführung von Druckluft durch den Hilfsverdichter 16 bei der Entleerung des Vorratsbehälters trotz der Aufspeicherung der gleichen Wassermenge wie bei der Ausführungsform der Anlage nach Fig. i, jedoch bei niedrigerem Überdruck im Behälter, gewährleistet, daß bei niedrigstem Wasserstand noch der im Versorgungsnetz benötigte Überdruck von 2 Atm. vorhanden ist.Instead of taking advantage of increasing the amount of water to be stored, can also be achieved by the arrangement of the auxiliary compressor 16, the advantage, that with the same amount of water, the overpressure in the container 1 is lower, so that the power requirement of the main pump 3 is reduced. The pressure relief valve 19 is in this Trap so loaded that it is already at a pressure lower than 4 atm., Ζ. Β. at 3 atm., Opens. Accordingly, when the container 1 is filled by the pump 3, the excess pressure of 3 atm. reached, the pressure in the container does not rise any further. The further filling of the container 1 at this pressure is now continued until the amount of air through the Valve 19 has escaped from the container, which when emptying the container through the Auxiliary compressor 16 corresponds to the amount of air supplied. In this case, as a result of the supply of compressed air through the auxiliary compressor 16 when emptying the storage tank despite the storage of the same amount of water as in the embodiment of the system according to FIG. i, but with a lower overpressure in the Container, ensures that at the lowest water level, the one needed in the supply network Overpressure of 2 atm. is available.

LTm einerseits die von der Zu- und Abnahme des Überdrucks im Vorratsbehälter 1 bei dessen Füllung und Entleerung trotz der Einschaltung der Wasserkraftmaschine 11 herrührenden Druckänderungen in der Zuleitung 10 zum Versorgungsnetz und andererseits die durch wechselnden Wasserverbrauch auftretenden Druckschwankungen im Versorgungsgebiet zu vermeiden, kann in die Zuleitung 10 ein Druckregler eingeschaltet sein, dessen Drosselmittel in der Offenlage festgestellt wird, um beim Ausbruch eines Feuers den vollen, im Vorratsbehälter herrschenden Überdruck im Versorgungsnetz zur Wirkung bringen zu können.,LTm on the one hand that of the increase and decrease of the overpressure in the reservoir 1 when it is filled and emptied despite the switch-on the hydraulic power machine 11 resulting pressure changes in the supply line 10 to the supply network and on the other hand the pressure fluctuations in the supply area due to changing water consumption avoid, a pressure regulator can be switched into the supply line 10, the throttle means in the open position is determined to be full in the storage container when a fire breaks out to bring the prevailing overpressure in the supply network to effect.,

Claims

110 godfather sayings:

1. Water supply system with a storage tank under compressed air, characterized in that between the storage container (1) and the supply network a Hydro power machine (11) switched on to utilize the excess tank pressure is.

2. Plant according to claim 1, characterized in that the water power machine (11) an auxiliary pump (12) drives the

Emptying of the storage container (i) water in this or in the supply network pumps.

3. Plant according to claim 1, characterized in that when filling the storage container (1) from this [e.g. B. by a pressure relief valve (19)] an amount of air is derived is that the delivery quantity of a in a known manner for feeding 'the The container serving when it is emptied and driven by the water power machine (11) Auxiliary compressor (16) corresponds.

1 sheet of drawings.