DE2948029A1 - VENTURO TUBE PRINTER FOR FLUID CIRCULATION SYSTEMS - Google Patents
VENTURO TUBE PRINTER FOR FLUID CIRCULATION SYSTEMSInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein geschlossenes Fluidzirkulationssystem mit einer Pumpe od. dgl. zur Herbeiführung eines Umlaufs des Fluids im System, die einen Einlaß sowie einen Auslaß aufweist und wobei ein Behälter zur Speicherung des Fluids bei Atmosphärendruck vorgesehen ist.The invention relates to a closed fluid circulation system with a pump or the like to bring about a circulation of the fluid in the system, which has an inlet and an outlet and wherein a container for storing the fluid at atmospheric pressure is provided.
Bei sämtlichen Fluidzirkulationssystemen massen Vorkehrungen getroffen werden, um die Expansion und Kontraktion des Fluids im System aufzunehmen. In der Regel geschieht dies mittels eines unter Druck stehenden Akkumulatortanks, der mit dem System so verbunden ist, daß bei einer Expansion des Fluids oder Strömungsmittels ein Teil desselben in den Akkumulatortank eintritt, um einen übermäßigen Druckaufbau im System zu verhindern. Dieser Akkuinulatortank stellt jedoch eine kleine Menge des Fluids dann zur Verfügung, wenn das Fluid im System abkahlt, um auf diese Weise zu vermeiden, daß Luft in das System eintritt, um auf diese Weise eine gute Wärmeübertragung sicherzustellen. Bisher war es erforderlich, da3 bei solchen Systemen der Akkumulatortank unter Druck stehen muß, da las Fluid im System selbst ebenfalls unter Druck steht. Das Erfordernis eines Druckgefäßes steigert die Kosten sowie die Komplexität derartiger Fluidzirkulationssysteme. Außerdem werden auf Grund des Druckgefäßes und der ihm zugeordneten Bauteile aufwendigere Inspektions- und Unterhaltungsarbeiten notwendig.In all fluid circulation systems, precautions must be taken to prevent expansion and contraction of the fluid in the system. As a rule, this is done by means of a pressurized accumulator tank, which is connected to the system like this is connected that upon expansion of the fluid or fluid part of it enters the accumulator tank to prevent excessive pressure build-up in the system. This However, the accumulator tank makes a small amount of the fluid available when the fluid in the system cools down in order to access it Way to prevent air from entering the system, so as to ensure good heat transfer. So far it was This is necessary because the accumulator tank must be under pressure in such systems, since the fluid in the system itself was also under pressure Pressure is on. The requirement for a pressure vessel increases the cost and complexity of such fluid circulation systems. In addition, more complex inspection and maintenance work is required due to the pressure vessel and the components assigned to it necessary.
Die Verwendung eines Venturirohres ist in Wasserzirkulationssystemen an sich bekannt; vgl. US-PS 2 265 108. Hierbei wird das Venturirohr jedoch derart zwischen einem Behälter, einer Heizeinrichtung und dem zuströmenden Wasser verwendet, daß das zuströmende und durch das Venturirohr hindurchtretende Wasser einen Bereich niedrigen Druckes in der Verengung des Venturirohres erzeugt, wodurch die Zirkulation des Wassers vom Behälter her stimuliert wird. Weiterhin wird hierbei das Venturirohr als Einspritzpumpe verwendet, um die Zirkulation des Wassers imThe use of a venturi is in water circulation systems known per se; see US Pat. No. 2,265,108, however, in this case the Venturi tube is positioned between a container and a heating device and the inflowing water uses the inflowing water passing through the venturi creates an area of low pressure in the throat of the venturi, allowing the water to circulate from the tank is stimulated. Furthermore, the Venturi tube is used as an injection pump to allow the water to circulate in the
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Fluidsystem zu unterstützen.To support fluid system.
Die Verwendung eines Ejektors oder einer Einspritzpumpe, um hierdurch Wasser in einem System zu zirkulieren oder eine solche Zirkulation zu unterstatzen, ist ebenfalls bekannt. In diesem Zusammenhang sei auf die folgenden US-PS hingewiesen: 566 904, 1 418 583, 2 404 114, 2 843 142, 3 274 065 und 3 730 646. Keine dieser Vorveröffentlichungen zeigt jedoch die Maßnahme, ein Venturirohr zwischen einem offenen Behälter und einem Fluidzirkulationssystem derart anzuordnen, daß die Fluidzirkulationseinrichtung einen Teil des Fluids durch das Venturirohr hindurchleitet, um die Zugabe oder das Ablassen von Fluid zwischen dem Drucksystem und dem unter Atmosphärendruck stehenden Behälter zu steuern.The use of an ejector or an injection pump in order to It is also known to thereby circulate water in a system or to support such a circulation. In this For context, see the following U.S. Patents: 566,904, 1,418,583, 2,404,114, 2,843,142, 3,274,065, and 3,730,646. However, none of these prior publications shows the provision of a venturi between an open container and a fluid circulation system to be arranged in such a way that the fluid circulation device guides part of the fluid through the venturi tube, to allow the addition or discharge of fluid between the pressurized system and the container under atmospheric pressure steer.
Weiterhin ist es bekannt, einen gegenüber dem Atmosphärendruck offenen Wasserbehälter in einem Fluidzirkulationssystem zu verwenden, siehe US-PS 3 554 441. Der Speicherbehälter ist hierbei mit dem Fluidzirkulationssystera derart verbunden, daß Wasser in das System ein- und austreten kann, und zwar in Abhängigkeit von der Relativdifferenz zwischen den Systemdruck und dem Druck im Behälter. Ein tiberströmen dieses Behälters wird durch dessen Verbindung mit einem zweiten Speicherbehälter verhindert, der auf einem niedrigeren Niveau angeordnet ist.Furthermore, it is known to use a pressure opposite to atmospheric pressure See U.S. Patent No. 3,554,441 to use an open water tank in a fluid circulation system. The storage tank is here connected to the fluid circulation system so that water can enter and exit the system, depending on the relative difference between the system pressure and the pressure in the Container. An overflow of this container is prevented by its connection to a second storage container, which is open is arranged at a lower level.
Die Erfindung ist somit auf eine Einrichtung zur Steuerung der Zugabe und der Abführung eines Fluids zwischen einem offenen Behälter und einem geschlossenen Fluidzirkulationssystem gerichtet, Die Erfindung beinhaltet ein mit dem System derart verbundenes Venturirohr, daß sein Einlaß mit dem Pumpenauslaß verbunden ist, während der Auslaß des Venturirohres mit dem Pumpeneinlaß in Verbindung steht. Die Verengung des Venturirohres ist mit dem Behälter verbunden und weist im Normalfall den gleichen Druck wie der Behälter auf (zuzüglich eines etwaigen hydrostatischen Druckes The invention is thus directed to a device for controlling the addition and discharge of a fluid between an open container and a closed fluid circulation system. The invention includes a venturi connected to the system such that its inlet is connected to the pump outlet, while the outlet of the Venturi tube is in communication with the pump inlet. The narrowing of the Venturi tube is connected to the container and normally has the same pressure as the container (plus any hydrostatic pressure
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auf Grund dessen Höhenanordnung) , so daß zwischen dem Tank oder Behälter und den System keine Strömung stattfindet. Ein kleiner Anteil des Fluids aus dem Pumpenauslaß zirkuliert durch das Venturirohr und zurück in den Pumpeneinlaß. Die Menge des durch das Venturirohr strömenden Strömungsmittels ist verhältnismäßig klein und übt keinen nachteiligen Einfluß auf das Funktionieren der weiteren Teile des Fluidzirkulationssystems aus.due to its height arrangement) so that there is no flow between the tank or container and the system. A little A portion of the fluid from the pump outlet circulates through the venturi and back into the pump inlet. The amount of through the fluid flowing venturi is relatively small and does not adversely affect its functioning of the other parts of the fluid circulation system.
Das Druckdifferential des Fluids am Einlaß des Venturirohres sowie an dessen Engstelle ist fest und beruht auf der Auslegung des Venturirohres. Wenn somit der Druck im System und infolgedessen am Einlaß des Venturirohres ansteigt, steigt auch der Druck an der Engstelle des Venturirohres. Auf diese Weise wird ein konstantes Druckdifferential aufrechterhalten. Sobald der Druck an der Engstelle des Venturirohres den Atmosphärendruck übertrifft, strömt ein Teil des Fluids vom System durch die Engstelle des Venturirohres in den Speichertank, der gejenüber dem Atmosphärendruck offen ist. Im entgegengesetzten Fall, bei Abfall des Fluiddrucks im System, fällt der Druck an der Engstelle des Venturirohres ebenfalls unter den umgebenden Atmosphärendruck ab, wodurch eine Flüssigkeitsströmung vom Behälter oder Tank in die Engstelle des Venturirohres und schließlich in das Fluidsystem einsetzt.The pressure differential of the fluid at the inlet of the venturi as well as at its constriction is fixed and is based on the design of the venturi tube. If thus the pressure in the system and as a result increases at the inlet of the venturi, the pressure at the constriction of the venturi also rises. This way it becomes a constant Maintain pressure differential. As soon as the pressure at the bottleneck of the venturi exceeds atmospheric pressure, part of the fluid flows from the system through the narrowing of the venturi into the storage tank, which is above atmospheric pressure is open. In the opposite case, when the fluid pressure in the system drops, the pressure at the constriction of the Venturi tube drops also below the surrounding atmospheric pressure, causing a flow of liquid from the container or tank into the throat of the Venturi tube and finally used in the fluid system.
Auf diese Weise ermöglicht die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung unter Verwendung eines Venturirohres eine einfache und zuverlässige Einrichtung zur automatischen Steuerung der Fluidströmung zwischen einem Behälter und einem Fluidzirkulationssystem auf Grund des Systemdrucks. Gemäß der Erfindung wird somit in einem unter Druck stehenden Fluidzirkulationssystem der herkömmliche, unter Druck stehende Akkumulatortank vermieden. Es wird eine Einrichtung zur automatischen Zufuhr oder Abfuhr von Fluid zu bzw. aus einem Fluidströmungsmittel geschaffen. Gemäß der Erfindung erfolgt dies unter Zuhilfenahme eines Venturirohres. Auf diese Weise wird ein zusätzliches Füllungssteuerungsventil und die diesem innenwohnende Komplexität vermieden.In this way, the control device according to the invention enables a simple and reliable device for the automatic control of the fluid flow using a venturi tube between a container and a fluid circulation system due to the system pressure. According to the invention is thus in a pressurized fluid circulation system avoids the conventional pressurized accumulator tank. It will a device for automatically supplying or removing fluid to or from a fluid flow means is provided. According to the Invention, this is done with the aid of a Venturi tube. This creates an additional filling control valve and avoided the inherent complexity.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, den Patentansprüchen sowie anhand der schematischen Zeichnung. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention emerge from the following description and the claims as well as based on the schematic drawing. Show it:
Fig. 1 ein Diagramm des Fluidzirkulationssystems mit dem Venturirohr-Druckerzeuger gemäß der Erfindung;1 is a diagram of the fluid circulation system with the venturi pressure generator according to the invention;
Fig. 2 eine graphische Darstellung des Druckes über verschiedene Stellen längs der Längsachse des Venturirohres gemäß Fig. 1;FIG. 2 shows a graphic representation of the pressure over various points along the longitudinal axis of the venturi according to FIG Fig. 1;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Venturirohr gemäß Fig. 1 und3 shows a longitudinal section through the Venturi tube according to FIGS. 1 and
Fig. 4 einen Teilschnitt eines Pumpengehäuses mit dem Venturirohr gemäß Fig. 3.FIG. 4 shows a partial section of a pump housing with the Venturi tube according to FIG. 3.
Das Fluidströmungs-Steuersystem gemäß der Erfindung ist schematisch in Fig. 1 gezeigt und weist eine Pumpe oder eine andere Zirkulationseinrichtung 10 auf, deren Einlaß mit einer Rückführungsleitung 12 und deren Auslaß mit einer Auslaßleitung 14 verbunden ist. Zur Erläuterung der Erfindung sei angenommen, daß das Fluidströmungssystem ein hydronisches Heizsystem ist, welches Wasser als Zirkulationsmittel beinhaltet. Es sein jedoch vermerkt, daß diese Annahme lediglich aus Gründen der Erläuterung getroffen ist und daß die Venturirohr-Strömungssteuerungseinrichtung gemäß der Erfindung in jedem anderen geschlossenen Fluidzirkulationssystem gleichermaßen zum Einsatz gelangen kann.The fluid flow control system according to the invention is schematic shown in Fig. 1 and has a pump or other circulation device 10, the inlet with a return line 12 and the outlet of which is connected to an outlet line 14. To explain the invention, it is assumed that the fluid flow system is a hydronic heating system that uses water as a circulation medium. It should be noted, however, that this Assumption is made for the sake of explanation only and that the venturi flow control device according to FIG Invention can be used in any other closed fluid circulation system equally.
Die Auslaßleitung 14 leitet das Wasser aus der Pumpe 10 zu einem Boiler 16, in dem es erhitzt und worauf es anschließend in den verbleibenden Teil des nichtdargestellten Systems über eine Leitung 18 weitergeleitet wird. Der nichtgezeigte Teil des Fluidsystems kann eine Reihe von Heizradiatoren aufweisen, mit denen die Wärme aus dem Fluid in die Umgebung abgegeben wird.The outlet line 14 leads the water from the pump 10 to a boiler 16, in which it is heated and whereupon it is then in the The remaining part of the system, not shown, is passed on via a line 18. The part of the Fluid systems can have a number of heating radiators, with where the heat from the fluid is released into the environment.
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Wach Abgabe der Wärme kehrt das Wasser über die Riickf ührleitung 12 zur Pumpe zurück.When the heat is released, the water returns via the return pipe 12 back to the pump.
Ein Venturirohr 20 mit einem Einlaß 20a, einer Engstelle 20b und einem Auslaß 20c ist aber Leitungen 22 und 24 derart mit dem Zirkulationssystem verbunden, daß ein kleiner Teil des aus dem Pumpenauslaß austretenden Wassers in den Einlaß 20a strömt, während das aus dem Auslaß 20c austretende Fluid über die Leitung 24 zur Pumpe 10 zurückkehrt. Die Engstelle oder Verengung 20b ist über eine Leitung 23 mit einem Wasserbehälter 26 verbunden. Da der Wasserbehälter 26 bezüglich des Umgebungsdrucks offen ist, weist die Verengung des Venturirohres ebenfalls Atmosphärendruck mit der Folge auf, daß unter normalen Betriebsbedingungen kein Fluidtransfer zwischen dem Tank und dem Zirkulationssystem auftritt. Das Venturirohr ist derart ausgelegt, daß ein konstantes Oruckdifferential zwischen dem Fluiddruck am Einlaß 20a und an der Engstelle 20b besteht.A venturi 20 with an inlet 20a, a constriction 20b and an outlet 20c is however lines 22 and 24 in such a way with the Circulation system connected that a small part of the water emerging from the pump outlet flows into the inlet 20a, while the fluid exiting the outlet 20c returns to the pump 10 via the line 24. The constriction or constriction 20b is connected to a water tank 26 via a line 23. Since the water tank 26 is open with respect to the ambient pressure, the narrowing of the Venturi tube also has atmospheric pressure with the result that under normal operating conditions none Fluid transfer between the tank and the circulation system occurs. The venturi is designed so that there is a constant Odruckdifferential between the fluid pressure at the inlet 20a and at the bottleneck 20b.
Die am Einlaß, an der Engstelle sowie am Auslaß anliegenden Drücke, die mit P1, P2 bzw. P3 bezeichnet sind, sind in Fig. 3 aufgetragen. Die Differenz zwischen Druck P1 und P3 beruht auf Reibungsverlusten wahrend des Durchtritts des Fluids durch das Venturirohr. Das Druckdifferential zwischen Druck P1 und Druck P2 bleibt konstant, so daß beim /ansteigen oder Abfallen des Druckes im Zirkulationssystera (P1) der Druck in der Engstelle des Venturirohres (P2) entsprechend ansteigt oder abfällt. Somit steigt der Druck in der Verengung 20b des Venturirohres entsprechend, wenn der Druck im Fluidströmungssystem auf Grund ansteigender Temperatur oder anderer Faktoren ansteigt. Dieser Anstieg des Druckes P2 führt zu einem Druckdifferential zwischen der Verengung 20b und dem Viasserbehälter 26, der nach wie vor mit atmosphärischem Druck beaufschlagt wird. Dieser Druckunterschied führt dazu, daß Wasser über die Leitung 23 aus dem System in den Wasserbehälter 26 gelangt. Dies stellt die erforderliche Druckentlastung des Fluidströmungssystems dar, mit der ein Druckaufbau verhindert wird, der zuThe pressures present at the inlet, at the constriction and at the outlet, which are designated by P1, P2 and P3, are plotted in FIG. The difference between pressure P1 and P3 is due to friction losses during the passage of the fluid through the venturi. The pressure differential between pressure P1 and pressure P2 remains constant, so that when the pressure in the circulation system (P1) rises or falls, the pressure in the constriction of the venturi tube (P2) rises or falls accordingly. Thus, the pressure in the throat 20b of the venturi increases correspondingly when the pressure in the fluid flow system increases due to increasing temperature or other factors. This increase in pressure P2 leads to a pressure differential between the constriction 20b and the Viasser container 26, which is still subjected to atmospheric pressure. This pressure difference leads to the fact that water reaches the water tank 26 via the line 23 from the system. This represents the required pressure relief of the fluid flow system, with which a pressure build-up is prevented, which too
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Störungen sowie in extremon Fällen zum Bruch dos Fluidströmungssysteias führen kann.Disturbances and, in extreme cases, a break in the fluid flow system can lead.
Line ähnliche Wirkung ,'.eigt sich, wenn ier Druck iia i'luiJ--strömungssystem (Γ1) abfällt, Λα der entsprechen Ie Abfall des Druckes (P2) in .1er Verengung los Venturirohres dazu führt, daß der Druck in der Venturirohr-Verengung unter seinen normalen Atmosphärendruck abfällt, wobei eine Druckvorspannung zugunsten des Wasserbehälters 26 erzeugt wird. Wasser strömt aus den Tank über die Leitung 23, Jas Venturirohr 20 und die Leitung 24 in das System. Auf diese Weise erfolgt eine automatische Zufuhr von Wasser in das System, um Beschädigungen öler Misfunktionen zu vermeiden.A similar effect occurs when the pressure in the flow system (Γ1) drops, Λα the corresponding drop in the pressure (P2) in the constriction of the venturi tube leads to the pressure in the venturi tube- Constriction drops below its normal atmospheric pressure, a pressure bias in favor of the water container 26 is generated. Water flows from the tank via line 23, venturi 20 and line 24 into the system. In this way, water is automatically fed into the system in order to avoid damage to oil malfunctions.
Das Venturirohr ist in Fig. 3 in seinen Einzelheiten gezeigt. Ls weist ein Gehäuse 30 sov/ie einen Filter 32 auf, das an seinem Einlaß vorgesehen ist. Im Gehäuse 30 sind eine Düse 34 und ein Diffusor 36 angeordnet, wobei der Bereich zwischen Düse 34 und Diffusor 36 die Lngstelle 2Ob des Venturirohres bilden. Letztere ist über mehrere öffnungen 38 im Gehäuse 30 mit der Leitung 23 verbunden. Das Gehäuse 30 weist ebenfalls zwei /vuslaß'jffnungen 10 auf, die Über die Leitung 24 mit dem Fluidsystem verbunden sind, wodurch Strömungsmittel oder Flaiii zum Pumpeneinlaß zurückströmen kann. Lin insgesamt mit 4 2 bezeichnetes Ventil ist im Bereich des Auslaßendes des Venturirohres angeordnet und steuert die Fluidmenge, die durch lan Venturirohr strömt. Das Ventil weist wiederum zwei öffnungen 4 3 auf, die bei fluchtender Anordnung mit den Auslaßöffnungen 40 im Gehäuse 30 eine maximale Durchströmung des Systems ermöglichen. Eine Änderung dieser Ausrichtung der beiden Öffnungspaare über den Schraubenschlitz 44 führt zu einer Verstellung des Durchsatzes des Venturirohres und infolgedessen zu einer Verstellung des Drucks im System.The Venturi tube is shown in Fig. 3 in its details. A housing 30 has a filter 32 provided at its inlet. A nozzle 34 and a diffuser 36 are arranged in the housing 30, the area between the nozzle 34 and the diffuser 36 forming the longitudinal point 20b of the Venturi tube. The latter is connected to the line 23 via several openings 38 in the housing 30. The housing 30 also has two outlet openings 10 which are connected to the fluid system via the line 24, as a result of which fluid or fluid can flow back to the pump inlet. The valve, designated as a whole by 4 2, is arranged in the region of the outlet end of the venturi and controls the amount of fluid which flows through the venturi. The valve in turn has two openings 4 3 which, when arranged in alignment with the outlet openings 40 in the housing 30, allow a maximum flow through the system. A change in this alignment of the two pairs of openings via the screw slot 44 leads to an adjustment of the throughput of the Venturi tube and consequently to an adjustment of the pressure in the system.
Filter 32, Düse 31, Diffusor 36 sowie Ventil 42 werden mittels einer Federscheibe 45 in Stellung gehalten. O-Ringe 46 aus GummiFilter 32, nozzle 31, diffuser 36 and valve 42 are by means of a spring washer 45 held in position. O-rings 46 made of rubber
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
dienen als Dichtungen des Ventils 42.serve as seals for valve 42.
Das in Fij. 3 gezeigte Venturirohr kann an das System von außen aber getrennte Leitungen 22 und 24 angeordnet werden, wie dies in der Fig. 1 gezeigt ist. Ks kann jedoch auch gemäß Fig. 4 in das Pumpengehäuse integriert sein. In diesem Falle wird das Pumpengehäuse 4 7 mit einem Durchlaß 4 3 versehen, der an seinem einen Ende mit einem Pumpenauslaß 4 9 verbunden ist sowie an oder i:n Bereich seines gegenüber liegenden Endes mit einem Pumpeneinlaij 50. Das Gehäuse 30, das die vorstehend in Verbindung mit der Fig. 3 beschriebenen Elemente enthält, ist in diesem Durchlaß mit der in Fig. 4 gezeigten Orientierung angeordnet. Dieser Aufbau fuhrt zu einer kompakten Pumpen/Steuerungsanordnung ohne äußere Rohre und hierdurch erforderliche Verbindungsarbeiten.That in Fij. 3 Venturi tube shown can be connected to the system from the outside but separate lines 22 and 24 can be arranged as shown in FIG. However, Ks can also according to FIG. 4 in the pump housing can be integrated. In this case, the pump housing 4 7 is provided with a passage 4 3, which at his one end is connected to a pump outlet 49 and at or in the region of its opposite end to a pump inlet 50. The housing 30, which contains the elements described above in connection with FIG. 3, is in this passage arranged with the orientation shown in FIG. This structure results in a compact pump / control arrangement without outer pipes and the connection work required as a result.
Obgleich in Fig. 4 eine besondere Orientierung des Venturirohres gezeigt ist, liegt es doch auf der Hana, daß gemäß der Erfindung auch jegliche andere praktikable /iusrichtung möglich ist, mit der der Einlaß des Venturirohres mit dem Pumpenauslaß und der Auslaß dieses Venturirohres mit dem Pumpeneinlaß verbunden werden kann.Although a particular orientation of the Venturi tube is shown in FIG. 4, it is up to the Hana that according to the invention any other practicable orientation is also possible with which the inlet of the venturi can be connected to the pump outlet and the outlet of this venturi can be connected to the pump inlet.
Die vorstehende Beschreibung ist somit nur eine besonders illustrative Darstellung der Erfindung, wobei die verschiedensten Ausfihrungsformen möglich sind, ohne daß hierdurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.The above description is therefore only a particularly illustrative representation of the invention, with the most varied Embodiments are possible without this affecting the scope of the Invention is abandoned.
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