DE2544060A1

DE2544060A1 - Automat zur vorbereitung von expresskaffee

Info

Publication number: DE2544060A1
Application number: DE19752544060
Authority: DE
Inventors: Mario Egi
Original assignee: Egi Srl
Current assignee: Egi Srl
Priority date: 1974-10-04
Filing date: 1975-09-30
Publication date: 1976-04-08
Also published as: ES210160Y; US4034660A; FR2286626A1; AT360193B; BR7506492A; ES210160U; ATA764375A; NL7511643A; JPS5185861A; CH588241A5; IT1030648B; AU8546675A; FR2286626B3; BE834011A; AR211329A1

Description

"AUTOMAT ZUR VORBEREITUNG VON EXPRESSKAFFEE" Anmelderin: E.G.I. S.r.l.

in Mailand, Italien.

Die Erfindung betrifft einen Automaten zur Vorbereitung von Expresskaffee in einem automatischen Arbeitsgang.

Es sind Automaten zur Vorbereitung von Expresskaffee schon bekannt, die einen Läufer (Rotor) umfassen, der aus einer Trommel besteht, die um eine vorzgusweise waagrechte Achse drehbar gelagert ist, die radiale, auf der peripherischen Fläche der genannten Trommel sich öffnende Ausnehmungen hat und worin Kolben gleitbar angeordnet sind, die die Bodenoberfläche von Kammern verwirklichen, worin Dosierungen von geröstetem und gemahlenem Kaffee zyklisch angeordnet werden, welche Dosierungen durch Heissdruckwasser zur Vorbereitung der Infusion durchgedrungen ist, wenn sich die eine oder alternativ die andere Kammer vor dem durchlöcherten Diaphragma befindet, das das Kaffee zurückhält. Vorzugsweise umfasst der Automat (wie der im US-Patent Hr. 3 593 649 beschriebene Automat) eine Trommel, die mit zwei längs eines ihrer Durchmesser koaxial angeordneten Kammern versehen ist, wobei diese Kammer je infolge der intermittierenden Umdrehung nit 9O°-Verschiebungen der Trommel eine nach oben zugekehrte Stellung zur Aufnahmen und Beladung der Kaffeedosierung (zur Vorbereitung von einer oder mehreren Infusionstassen) bzw. eine Stellung zur Erzeugung der Kai'fceinfusion gegenüber

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dem durchlöcherten Diaphragma und eine Stellung zur Entladung und Entleerung des erschöpften Kaffees einnehmen.

Die Trommelläufer der vorbekannten Automaten umfassten voneinander unabhängige Ausnehmungen und in die genannten Ausnehmungen einzeln· gleibare Kolben. Die Kolben waren gezwungen, vorzuschieben, um die erforderliche Pressung und Verdichtung des beladenen Kaffees unter dem hydraulische Schub des Druckwassers auszuüben, das auf den Boden der jeweiligen Ausnehmung eingeführt war, welcher Schub auf praktisch den ganzen Querschnitt des genannten Kolbens oder mindestens auf eine solchen Querschnitt sehr annähernde Fläche ausgeübt war.

Infolgedessen war im Laufe der Infusionsvorbereitung oder der Piltrierungsphase das Druckwasser gezwungen, eine Kaffeeschicht durchzudringen, die auf einen PresBungswert gepresst war, der der Anfangspressung sehr nahe war. Im Laufe der Entleerungsphase des erschöpften Kaffees ging eine dem durch die Laenge der rückwärtigen Bewegung des Kolbens für die genannte Fläche bestimmten Volumen entsprechende Wassermenge unvermeidlich verloren, was mit sich eine Dissipation der bei deren Beheizung bei einer dem Sieden sehr nahen Temperatur verwendeten Energie brachte.

Es ist festgestellt worden, dass die Erzeugung der Infusion unter dem Gesichtspunkt der Qualität und der rationellen Ausnutzung des Kaffees besonders begünstigt wird, wenn die Schicht des gemahlenen

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Kaffees durch das Wasser durchgedrungen wird, während et einem sehr geringen Druck und auf jeden Pail viel geringeren D:mck unterworfen ist als der in der Vorverdichtun^sphase ausgeübte. Diese qualitativen und Leistungsvorteile des benutzten Kaffees sind von zwei Paktorreihen abhängig, u.z. (a) von der Tatsache, dass durch Beseitigung des Pressurrpdruckes die Anschwellungs- und Volumenerhöhungserncheinungen bei der Kaffeeschicht infolge siner Imbibition nicht verhindert werden, und (b) von der Tatsache, dass der imbibierte, jedoch nicht gepresste gemahlene Kaffee eine gleichmässig und vollkommen durchlässige Schicht bildet, die daher durch seinen ganzen Schnitt durch das Druckviasser durchgedrungen · werden kann.

Die Erfindung betrifft einen Automaten zur Vorbereitung von Expresskaffee, der einen Läufer (Rotor) umfasst, der intermittierend betätigt wird und zwei koaxiale und diametral entgegengesetzte Kammern aufweist, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die genannten koaxialen Kammern miteinander durch einen Zwischenzug von kleinerem Querschnitt als der der Teile, worin die Kolben betreiben, in Verbindung stehen, und dass die genannten Kolben miteinander durch einen im genannten Zwischenzug abgedichtet gleitenden Teil verbunden sind, wobei die genannten Kammern je mit einer an ihren dem respektiven Kolben rückwärts befindlichen und den genannten gleitbaren Teil umgebenden Teilen angeordneten Heissaruckuasscrspeisung verbunden sind, wodurch der Ausfluss hinter joden ΙΙοΓοολ cuf denselben eine Kraft ausgibt, die dazu bestimmt ist, ihn vorzuschieben, v;clche Kraft der den genannten gleitbaren Teil umgebenden lUngoborfläche proportional ist_t

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während zur Komplettierung der Uebertragung des des Brackwassers ira E-v.ins vor demselben Kolben letzterer gezwungen ist, bedingt durch eine höhere Kraft als die erst ausgeübte zurückzulaufen, die der vollkommenen Stimoberflache des genannten Kolbens proportional ist, wobei die Bewegungen des besagten Kolbens durch den in der entgegengesetzten Kammer betreibenden Kolben wiederholt werden.

Die Erfindung wird nun im folgenden durch ein Ausführungsbeispiel an Hand der beigefügten Zeichnungsblätter näher erläutert. Es zeigen:

- Fig. 1 die Betriebsgruppe, die für den erfindungsgemässen Automaten wesentlich ist, in schematisierter Form und unter Wartebedingungen zum Starten des Erzeugungsarbeitsganges und teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt durch ihre senkrechte Symmetrieebene;

- Fig. 2 im Schnitt ind einer an einer der Innenwände des Gehäuses anliegenden Ebene die Betriebsgruppe in Fig. 1 mit einigen Bestandteilen des Läufers in zwei kritischen Arbcits- und Bewesun^slagen;

- Fig. 3 im vergrösserten Kasstab und Detail den Läufer in seiner Symmetrieebene und teilweise in Ansicht einiger Innenbestandteile in der Erzeugungslage der Kaffeinfusion;

- Fig. 4 teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht die wesentlichen Bestandteile des Läufers, die voneinander entfernt worden sind; und

- Fig. 5 stellt die Betriebegruppe im Schnitt in einer Ebene dar, die die zur Achse der Kammern senkrecht verlaufende Achse des- Läufers enthält. YJie in Fig. 1 veranschaulicht umfasst dor Automat den Läufer oder Rotor 10, der in einem Gehäuse 12 drehbar gelagert ist, das eine obere Oeffnung 14

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hat, die einem Trichter 16 zugeordnet ist, der dazu dient, die Dosierungen von geröstetem und gemahlenem Kaffee in Richtung A einzufahren, eine untere Oeffnung 18, die einer Auslassrohrleitung zum Entleeren in Züchtung B des erschöpften Kaffees zugeordnet ist, und einen Durchgang 20, dessen. Einmündung ein durchlöchertes Diaphragma 22 umfasst, das mit einem oder mehreren Mundstücken 24 zum Ausfluss in Richtung C der erzeugten Infusionsdosierungen endet.

Der genannten Läufer, dessen perimetrale Fläche 26 die geometrische Gestalt einer äquatorialen kugeligen Zone vorteilhaft, jedoch nicht erforderlicherweise aufweist, umfasst entgegengesetzte radiale Ausnehmungen, die auf das genannte perimetrale Band ausmünden und geeignet sind, um sich zyklisch anzuordnen, was infolge intermittierender Drehverschiebungen von 90° des genannten Läufers gegenüber den genannten oberen Oeffnungen des Diaphragmas 22 und der unteren Oeffnung 18 zustandekommt, wobei letztere Positionierung mit der Positionierung der anderen Kammer gegenüber der genannten oberen Oeffnung 14 zur Vorbereitung der Betriebsgruppe eines sukzessiven Arbeitszyklus zusammenläuft.

Die Baubesonderheiten und die Bedienungsmerkiaale dieser Teile werden nicht näher beschrieben, da sie zum Wissen des Fachmanns gehören. Die beiden entgegengesetzen, innerhalb des Läufers gebildeten aern und 30b sind miteinander kommunizierend durch einen mit den genannten Kammern -koaxialen, durch einen zylindrischen Zug kleinen Durchmessers als der der Kammern gebildeten Durchhang. Diecer zylindrische Zug kann als mit dem Läufer krafschlfissig stehend betrachtet werden wie bei 32 in Pig*- 1 angedeutet. Aus Herstellungs- und Uontagegrflnden wird er aus

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einem Ringstttck 34 gefertigt, das im Mittelpunkt des Läufers selbst, beispielsweise durch entgegengesetzte Spreizringe 36a und 36b festgehalten wird. Eine Gummidichtung 38 versichert den Dichtverschluss zwischen den beiden Kammern an deren Konturzonen.

Die Kolben 40 und 40b, die gleitbar angeordnet sind und in den genannten Kammern betreiben (wobei die Dichtigkeit, beispielsweise durch Gummidichtungsringe oder .Ringdichtungen 42a und 42b versichert ist) sind miteinander durch ein zylindrisches Zwischenstück 44 verbunden, das auf der Innenoberfläche 46 (Fig. 4) <ies Ringstückes 34.dichtend gleitet, wobei diesfalls die hermetische Dichtigkeit, beispielsweise durch ein Ringdichtungsstück 48 versichert wird.

Jeder dieser Kolben unterteilt die respektive Kammer in zwei Teile, davon das eine nach aussen zugekehrt ist, worin die nützliche Oberfläche des Kolbens durch eine Ringzone 50a bzw. 50b materialisiert wird, die dem Unterschied zwischen der Fläche des Querschnitts der Kammer und der des Querschnitts des zylindrischen Zwischenstückes 44 entspricht. Das unter Druck gebrachte Wasser wird alternativ in das eine und das andere der genannten Innenringteile der beiden Kammern eingelassen. Dieses Einlassen wird in den Phasen und Zeiträumen durchgeführt, die im Laufe der Umdrehung des Läufers benötigt sind, infolge des Ankommens desselben am Mundstück von Durchgängen 52a und 52b gegenüber einer Rohrleitung (Fig. 5), die an einem Kopf 56 des Gehäuses 12 angeordnet ist und in einem Mundstück mit glatter Stirnfläche abr^hIiesst, das durch ein scheibenförmiges Stück 58 gebildet ist und auf einer glatten, geschliffenen Seitenfläche des Läufers federn und gleitbar dichtend geschoben wird.

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Diese Barchgänge 52 und 54 münden, wenn sie sich gegenüber dem Stück 58 "befinden, in einen Seitenraum 62 frei ein, der im genannten Gehäuse vorgesehen ist, und von dem aber Erleichterungsöffnungen 64 das von Innerem des Läufers ausgeflossene Viasser die Abflussöffnung 18 erreichen kann. Diese Durchgänge 52a und 52b schliessen an den beiden Seiteb des Ringdichttmgsetückes 38 i» Ringraumen 66a und 66b ab, die im Ring 34 gebildet sind (beachte man insbesondere das Unterteil der Fig. 4), von denen aus das VJasser die Ringinnenteile der einen bzti. der anderen Kammer hinter den respektiven Kolben erreicht·

Vereinfachungshalber wird die Beschreibung der Funktionierung der genannten Betrie"bsgruppe auf die durch die Zuordnung der vorstehend beschriebenen Bestandteile erreichten Wirkungen beschränkt und unter Beobachtung der Fig. 3: -

Annehme man, dass der Läufer im Gehäuse eine derarte Winkelstellung einnimmt, dass das unter Druck gebrachte Wasser in den Durchgang 52a und dann in den Ringraum 66a eingelassen wird, von dem es in die Innenringkammer eingelassen wird," die der Ringoberfläche 50a des Kolbens 40a gegenübersteht. Infolge dieser Einlassung wird dieser Kolben 40a (nach Rechtseite in Fig. 3) durch eine Kraft 5 beansprucht, die sich aus dem Produkt des hydraulischen Druckes mit der Oberfläche der Ringfläche 50a ergibt, nachdem die genannte Ringinnenkammer tfberlaufen worden ist, fängt das Druckwasser an, nach der Aussenkammer abzufliessen (worin sich die Schicht M des tieren das durchlöcherte Diaphragma 22 durch die genanntelCr^ft ,'jcrresston und verdichteten Kaffees befindet), d.h. durch radiale, im Stück 44 angeordnete Durchgänge 44» eine Durchsatzkaiibrierdtlse 70a uud axiale und radiale Durchgänge ?2a, die in einen

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axialen Stück 74a angeordnet sind, das ebenfalls als Verbindungsstück des Kolbens 40a auf dem zylindrischen Zwischenstück 44 dient (selbstverständlich sind diese Bestandteile auf der Seite des entgegengesetzten Kolbens 40b wiederholt wie mit 66b, 6öb, 70b, 72b und 74b bezeichnet fuer die identische Wiederholung des Zyklus), nachdem der Lflufer um 18O° umgedreht hat. Das unter Druck gebrachte Wasser imprägniert dann die Sohicht M des Kaffees und erreicht progressiv (in der genannten, beim Durchlauf einen erheblionen Widerstand entgegensetzenden Sohioht) einen hydraulischen Druck, der, wenn nicht gleich., jedoch genügend dem im Hinginnenteil der Kammer beherrschenden Druok nahe ist·

Da nun dieser Druok auf die ganze Stirnoberfläche des Kolbens 40a ausgeübt wird, erzeugt er eine Kraft, deren Wert höher ist als die Kraft F, was zur Folge hat, dass der genannte Kolben einem Schub S (FIg₉ 3 unterworfen ist, der dazu neigt, ihn abzusperren, wobei die Schicht M des Kaffees in dem geeignetsten Zustand belassen wird, um zur Erzeugung der Kaffeeinfusion gleichmflssig durchgedrungen zu werden, die duroh das durohlöoherte Diaphragma filtriert. Dartlberhlnaus folgt der entgegengesetzte Kolben 40b wegen der bestehenden Verbindung zwischen den beiden Kolben auf die Bewegungen des Kolbens 4Oa.

Diese Verbindung fuhrt zur Erreichung der Zueatzwlrkung, dass

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nachdem die Erzeugung einer (einfachen oder vielfaohen) Infusionsdosierung beendet und die weitere Umdrehung von 90° des Läufers vorgenommen worden 1st (der die den ersohöpften Kaffee enthaltende Kammer vor dem Abflueedurohgang 18, Fig· 1 ftthrt), wenn die genannte Kammer gegenüber dem am Unterteil des Gehäuses 12 angeordneten Baum 76 (B¹Ig* 1) ankommt, lässt der hinter dem Kolben bestehende Re st druck diesen vorschieben! wodurch der genannte ersohöpfte Kaffee ausgestossen wird, wobei die Bewegung dieses Kolbens den anderen (in der dartlberl legenden Kammer befindlichen) Kolben zwingt, vollkommen zurücklaufen, wobei diese Kammer vorbereitet wird, eine weitere Kaffeedosierung aufzunehmen·

Aua&erdem reduziert das Vorhandensein des Zwischenstück 44, das den grOssten Teil des Volumens der Kammern (an deren Seilen auf dem Hinterteil der respektiven Kolben) einnimmt, die Wassermenge erheblich, die notwendigerweise infolge der Rtlckbewegung der Kolben selbst abgeflossen werden soll, wodurch eine höhere thermische und energetische Leistung der Betriebsgruppeerreicht wird, die sich aus einem günstigeren Verhältnis zwischen zur Infusionaerzeugung wirklich verwendetem Wasser und bei den genannten Rttckbewegungapftasen zerstreutem ?fes3er ergibt·

Des weiteren wird der Automat, um die positive Bewegung des Systems der zwei Kolben zur Erreichung der Rttokbewegung

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auf die In Flg. 1 dargestellte angehobene Stellung am Ende einea jeden Zyklus mit dem Doppelzweck, den erschöpften Kaffee aus der unteren Kammer auszustossen und die obere Kammer zur Aufnahme einer weiteren Kaffeedosierung zu versichern, vorzugsweise mit den in Fig. 2 soheiaatisoh dargestellten Mitteln ausgestattet·

Solche Mittel umfassen zusätzlich zu d*ia oben beschriebenen Auelauf des Druokwasaera im soheibenfBmiigen Stück 58, einen zweiten Auslauf} der In einem «weiten scheibenförmigen Stück 76 vorgesehen ist» das ebenfalle auf der genannt en Seitenflfioh· 60 des Lflufere dichtend gleit bar ist· wahrend der Auslauf im Stück 58 sich dem Durchgang 52a (oder 52b) entgegen, wenn der lÄufer die Dienstlage erreicht und darauf arretiert (worin die Ache« der Kammer die Orientierung P-O? einnimmt, entsprechend der in Fig· 3 dargestellten Arbeitslage, verläuft derselbe Durchgang um eine sehr kurze Zeitspanne gegenüber dem Auslauf im Stück 78 bei der Umdrehung R des Läufers von der genannten Arbeitslage auf die ixt Fig· 1 dargestellte Auslasslage· Dieser kurzzeitige Durehgaiig erzeugt die Einführung von einem Impuls Druokwassera in den hinter dem Kolben befindlichen Hingraum, der positlr herabgesetzt wird, wobei weiters die duroh. die Dichtungsstücke 42a, 42b und 48 entgegengesetzten Keibungswiderstände überwunden werden mit gleichzeitigem völligem poaitivam Herabsetzen des oberen Kolljens.

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Claims

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PAIENIAUPHÜECHE

Automat zur Vorbereitung von Expresskaffee mit einem intermittierend betriebenen Läufer (Rotor), der zwei koaxiale und diametral entgegengesetzte Kammern umfasst, dadurch gekennzeichnet dass die genannten koaxiale Kammern (30a und 30b) miteinander durch einen Zwisohenzug (32) kommunizieren, dessen Quer schnitt kleiner ist ale der der Teile, worin die Kolben betreiben, und dass die genannten Kolben miteinander ueber einen im genannten Zwischenzug dichtend gleitenden Teil (44) mechanisch kraft schlüssig stehen, wobei die obengenannten Kammern je mit einer Speieung von Druckwasser an ihren dem jeweiligen Kolben rttokwftrts befindlichen und den genannten ^Le it baren Teil umgebenden Teilen selektiv in Verbindung gebracht sind, in der Weise, dass das Einlasen von Druckwasser hinter einen jeden Kolben auf denselben eine Kraft ausübt, die dazu neigt, ihn vorzuschieben, die der Ringoberfläohe des den genannten gleitbaren Teil umgebenden Kolbens proportional ist, während letzterer zur Komplettierung der Uebertragung des Druckwassers im Baume vor demselben Kolben dazu gezwungen ist, bedingt durch eine höhere Kraft als die erstere, zurückzulaufen, welche Kraft der gesamten Stirnoberfläche de3 genannten Kolbens proportional ist, wobei die Bewegungen des genannten Kolbens durch den in der entgegengesetzten Kammer betreibenden Kolben wiederholt

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werden.
2. Automat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hinter jedem Kolben (40a und 4Ob) vorhandene Ringraum mit des: vor demselben vorgesehenen Raum (30a bzw. 3Ob) über im Kolben und/oder in zu demselben zugeordnet, untergebrachte Durchgänge in Verbindung gebracht ist, wobei solche Durchgänge Züge kleinen Durohgangssohnitts umfassen» die geeignet sind, um die genannte Uebertragung des Wassers nach der Anwendung der ersten, hinter demselben Kolben vorschiebenden Kraft zu vorzögern.

3· Verbesserter Automat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zwischen den beiden zylindrischen, diametral entgegengesetzten Kammern (30a und 3Ob) einen zylindrischen Hingteil (32) kleineren Durohmessers als der der genannten Kammer umfasst, und worin ein zylindrisches Zwischenstück (44) dichtend gleitet« das mit den beiden in den genannten Kammern betreibenden Kolben (40a und 40b) kraft schlüssig steht.

4· Verbesserter Automat naoh Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass er die Durchgänge (32a und 52b) zum selektiven Einlassen des Druckwasser In den einen und den anderen der um das Zwischenstück herum und hinter

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den reapektiven Kolben vorhandenen EingrÄume umfasst, wobei die genannten Durchgänge selektiv und abwechselnd mindestens mit einem Durohgang (54) in Verbindung gebracht sind, der in der Statorstruktur (12 oder 56) des Automaten angeordnet ist, die zum Einlassen des Druckwassera dient bzw« die genannte Statorstruktur Innenräume (62, 64) umfasst* die mit einer Auelaserohrleitung (76) kommunizieren·

5· Verbesserter Automat naoh Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der genannten Statorstruktur (12) des Automaten mindestens zwei Durchgänge (58 und 78) vorgesehen sind, die von der Läuferachse gleich entfernt* jedoch in um die genannte Achse verschieden orientierter Stellung so ausmünden, dass eine der Ausmfindungen (52a und 52b) der Einlassdurohgäng· e>egenftber dem einen oder dem anderen der genannten Durchgänge (58 oder 78) zu liegen kommt, wenn s'ioh die respektive Sammer gegenüber dem durchlöcherten Diaphragma befindet, um das Einlassen des zur Vorbereitung der Kaffeeinfusion erforderlichen Wassers zu versichern und weiterzufahren, während der ander« (78) der durch das Gehäuse dos Stators umfassten !Durchgänge sich um eine kurze Zeltepanne gegenüber dem-

Läufer selben durch den ι umfasste Durchgang befindet,

im Laufe der Umdrehung des letzteren zwischen der Arbeit!

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lage und der nach der Auslassöffnung zugekehrten Lage, wobei so lohe a Zusammenbauen In der Nflhe der Erreichung dleaor lets ton Lage ao stattfindet, dace Ia den hinter den Kolben vorhandenen iiiagraum ein lapule von Druok-«· wasser eingelassen wird, der den vollicoxnaeaen Vorschub dtR genannt«!! Kolbens besaitet mit voelligem Aueetoaeen d«e erschöpften Kaffees und gletonze It igest Her&beetzea de· anderen Kalbens* um aieeen voraubareiten» tin· welter« Kaifeedoaiarung In dar

die gleloJiseltlg Ihr« naoh oben gerichtet· Stellung geganflbgr der lülnfäliruneettffnune erreicht·

6, Verbesserter Automat naoh Anspruch 3t dadurch gekenn» ze lohnet, daee die ueohanleohe» die genannten Kolben (40a und 4Ob) und daa genannte Zwischenstück (44)

Gesamtheit aus miteinander krafteohlüeeig üöoanciteilen b«8teht_v die die genannten Kolben und das genannte äwleelurastttok verwirklichen» wobei die

₉ 6Öb, YOa₉ 70b_r 72a und 72b) zur

Uet)fc>rtragung des Druckwaßsera von dem vor den Kolben vorhandenen Kaum auf den hinter den Kolben vorgesehenen Baum silndGstana sum ie 11 Im genannten Zwiaohenatttek (44) angebracht sind·

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