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Die Erfindung betrifft einen Schlauchfilter mit einer Vielzahl von
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in einem Entstaubergehäuse vertikal angeordneten, dehnungsfähigen
Filterschläuchen, die mit ihren unteren, offenen Enden jeweils fest eingespannt
und mit ihren oberen, verschlossenen Enden jeweils mittels einer vorgespannten Feder
und einem Zugorgan an einer Spannbühne aufgehängt sind.
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Bei Schlauchfiltern mit Abreinigung durch Gegenspülen werden die Filterschläuche
üblicherweise federnd aufgehängt und vorgespannt.
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Die Vorspannung hat dabei sowohl auf die Standzeit der Schläuche wie
auf den erzielten Abreinigungseffekt besonderen Einfluß. Die richtige Einstellung
der Vorspannung ist auch deshalb besonders wichtig, weil die Filterschläuche speziellen
Beanspruchungen ausgesetzt sind.
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Nach diesem Entstaubungsprinzip werden die Filterschläuche mit Rohgas
von innen beaufschlagt, so daß sich der aus dem Rohgas gefilterte Staub im Innern
der Filterschläuche ansammelt, die außerdem von außen beim Abreinigen gespült werden,
so daß sich der im Innern der Filterschläuche befindliche Staub von den Filterschlauchwänden
löst und nach unten fällt.
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Dem Verfahren entsprechend werden in der Aufhängung der Filterschläuche
bestimmte Kräfte wirksam. Bei der Bestimmung der Schlauchbeanspruchungen ist zunächst
davon auszugehen, daß physikalische und chemische Einflußfaktoren vorliegen.
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Die mechanische Beanspruchung ist bei Anlagenstillstand, im Filterbetrieb
und bei der Abreinigung jeweils unterschiedlich. Bei Anlagenstillstand wird der
Filterschlauch mittels der in der Aufhängung vorgesehenen Spannvorrichtung mit einer
bestimmten Kraft, die im wesentlichen von dem Schlauchgewicht, dem Schlauchmaterial
sowie
vom Druckgefälle zwischen Schlauchinnen- und -außenseite beim Filtern bzw. Abreinigen
abhängt, vorgespannt. Im Filterbetrieb treten die staubhaltigen Gase durch den unten
offenen Schlauch ein und durchströmen über die gesamte Mantelfläche verteilt das
Schlauchmaterial z. B. von innen nach außen. Bei diesem Vorgang wird der Staub auf
der Innenseite abgeschieden und bildet dort einen Filterkuchen. Die während dieses
Prozesses am Filterschlauch wirksame Druckdifferenz besitzt eine Kraftkomponente
in Richtung der Schlauchachse. Das Dehnungsverhalten des Schlauchmaterials ist in
der Literatur für die verschiedensten Faserarten anhand zahlreicher Laboruntersuchungen
beschrieben und in Prüfzeugnissen entsprechend der Definitionen gemäß DIN 53801
niedergelegt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen bestehen hauptsächlich aus Zugfestigkeitsdiagrammen,
welche die Kraft-Dehnungsverhältnisse für den unteren Beanspruchungsbereich beinhalten.
Im wesentlichen sind jedoch zur Beurteilung der zulässigen Filterschlauchbeanspruchungen
die Zeitfestigkeitswerte bzw. die bleibenden Dehnungen des Gewebematerials unter
periodisch wechselnden Last- und Temperatureinflüssen maßgebend. Unter dem Einfluß
der herrschenden Schl auchbeanspruchungen entsteht im Laufe der Gebrauchsdauer eine
den Wirkungen aus Kraft und Zeit materialspezifisch bedingt bleibende Dehnung, welche
in der Regel mit fortschreitendem Gebrauch des Filterschlauches langsamer wächst.
Für das hier in Betracht kommende Material kann während der Gebrauchsdauer des Filterschlauches
eine bleibende Dehnung von ca. 2,5 % angesetzt werden. Es ist ferner davon auszugehen,
daß unter dem Einfluß des im Filterschlauch-Inneren herrschenden Überdrucks am Gewebe
zusätzlich in Querrichtung wirkende Zugkräfte auftreten, die aufgrund der Verschränkung
von Quer- und Längsfäden zu einer vom Verhältnis der Quer- und Längsbeanspruchungen
bestimmten Kontraktionswirkung führen. Daraus folgt, daß sich proportional die radiale
Ausdehnung der Filterschläuche vergrößert und gleichzeitig die Kontraktion der Filterschlauchlänge,
was durch Messungen ermittelt wurde, zunimmt. Beim Abreinigungsvorgang entsteht
außerdem infolge des Gegenspülens ein Druckgefälle, das
von der
Außenseite her drückt und dadurch ein Einbuchten des Filterschlauches zwischen den
angeordneten Stützringen hervorruft.
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Dieser Druckwechsel entsteht bei jedem Abreinigungsvorgang. Unter
dem Einfluß der dabei auf der Außenseite des Filterschlauches drückenden Reinluft
kommt es jeweils zwischen zwei Stützringen zu Einschnürungen am Filterschlauch.
In Verbindung mit der Druckdifferenz entsteht daher ebenfalls eine Kraftkomponente
in Richtung der Schlauchachse. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Ausbildung
der Einschnürung die Abreinigung selbst und damit die Wirksamkeit des Filterschlauches
beeinflußt.
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Weiterhin sind selbstverständlich Staublast und das Gewicht des Filterschlauches
selbst zu berücksichtigen.
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Neben den beschriebenen mechanischen Faktoren üben Temperatur, Feuchtigkeit,
Taupunkt sowie die chemische Zusammensetzung des zu entstaubenden Gases und des
Staubes Einfluß auf die Haltbarkeit des Filterschlauches aus. Bei den vorstehenden
Überlegungen, Untersuchungen und Erkenntnissen ist im wesentlichen von den Eigenschaften
des Materials Polyester-Nadelfilz ausgegangen.
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Für andere Filtermaterialien gelten sinngemäß deren materialspezifischem
Charakter entsprechende Shnlichkeitsmerkmale.
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Es ist bekannt (VDI-Berichte Nr. 294, 1978, insbesondere Seite 209),
die Filterschläuche an-ihrem unteren Ende fest einzuspannen und am oberen Ende mit
einem Zugorgan und Feder elastisch aufzuhängen.
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Während des Betriebes werden bei dieser Filterschlauchanordnung unter
dem Einfluß der wirksamen Schlauchbeanspruchungen Dehnungsspiele verursacht, die
den Schwellfestigkeitseigenschaften des Schlauchmaterials entsprechend, eine fortschreitende
bleibende Dehnung in der Schlauchlänge hervorrufen. Da jede einmal ein-
tretende
bleibende Dehnung ohne entsprechendes Nachspannen eine Verminderung der Schlauchvorspannung
bewirkt, erfordert die Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit der Anlage ein regelmäßiges
Oberprüfen und Nachjustieren des Spannungszustandes.
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Dazu sind dem Stand der Technik entsprechend Schlauchspannvorrichtungen
im Gebrauch, welche mit einer - ersten Ausführung - aus einer Kette und Zugfeder
bestehend - - in bestimmten Zeitabständen manuell geprüft und nachjustiert werden
müssen, - zweiten Ausführung aus einem Zugseil- und einer automatischen Spanntrommel
bestehend - zwar innerhalb eines bestimmten Spannweges eine konstante Aufhängekraft
am Schlauchdeckel hervorbringen und deshalb nur selten nachgestellt werden müssen,
aber auch entsprechenden Mehraufwand erfordern.
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Insbesondere besteht bei der ersten Ausführung die Möglichkeit einer
zweckgerechten Abstimmung zwischen Schlauch und Feder, die den Spannungsausschlag
in der Schlauchbeanspruchung mindert.
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Während hier die in Abhängigkeit von Druckgefälle am Schlauchdeckel
wirksamen Axialkräfte, im Zusammenhang mit der dehnungsproportionalen Federkraft
einen natürlichen Ausgleich in Form einer Schlauchentlastung finden, besteht dieser
besondere Vorteil bei der zweiten Ausführung nicht.
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Andererseits ermöglicht die zweite Ausführung über einen längeren
Zeitraum hinweg eine von der bleibenden Dehnung des Schlauches unabhängige Vorspannkraft
am Schlauchdeckel.
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Im Vergleich zur ersten Ausführung werden dadurch weniger Wartungsmaßnahmen
zum überprüfen und Nachjustieren der Schlauchvorspannung benötigt, aber zugleich
ist die Anwendung einer komplizierteren Vorrichtung erforderlich.
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Die in der Literatur wiedergegebene Auffassung trifft daher nur bedingt
zu. Trotz einheitlicher Ausführung der Filterschläuche und ihrer Spannvorrichtungen
in bezug auf das Auftreten bleibender Schlauchdehnungen sind erhebliche Unterschiede
festzustellen, so daß die Filterschlauch-Vorspannung in relativ kurzen Zeitabständen
überprüft und ggf. nachjustiert werden muß. Nach den einschlägigen Erfahrungen über
das Dehnungsverhalten der Filterschläuche sollte die Oberprüfung mindestens einmal
innerhalb eines Monats erfolgen.
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Nach bisheriger Praxis müssen bei der Oberprüfung sämtliche Filterschläuche
durch Zugproben manuell kontrolliert und gegebenenfalls nachgestellt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in Anbetracht der festgestellten
Vor- und Nachteile, die Grundlage für ein verbessertes Vorspannsystem zu schaffen,
um darauf aufbauend die Filterschläuche einfacher justieren und überwachen zu können.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine
bleibende Dehnung der Filterschläuche mittels einer Meßvorrichtung anzeigbar ist.
Es hat sich nämlich in der Praxis gezeigt, daß mit zunehmender Gebrauchsdauer die
Dehnung der Filterschläuche geringere Werte erreicht und daß ein Großteil der Filterschläuche,
bezogen auf eine Filterkammer, der einmal eingestellten Vorspannkraft ohne größere
änderungen standhält, so daß eine Vereinheitlichung der zulässigen Vorspannkraft
dazu führt, daß alle Filterschläuche einer Filterkammer weitestgehend derselben
Dehnung unterliegen. Es ist daher vorteilhaft, die Vorspannkraft entsprechend dem
gewählten Filterschl auchmaterial z.
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B. auf einen unteren oder mittleren Bereich einzustellen, wodu#rch
nur noch wenige Filterschläuche einer Nachspannung bedürfen.
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Der Grundgedanke der Erfindung führt nunmehr zu einer einfacheren
Prüfung gegenüber der bisherigen mehr dem Gefühl und der Erfahrung des Inspizienten
überlassenen manuellen Kontrolle.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorspannkraft
mittels eines jeweils am Zugorgan angeschlossenen und auf der Spannbühne angeordneten
Kraftmessers einstellbar und anzeigbar ist. Der besondere Vorteil dieser Maßnahme
liegt darin, daß aus einer Gruppe von etwa 200 bis 300 Filterschläuchen alleine
durch Inaugenscheinnahme festgestellt werden kann, welche der Filterschläuche von
der vorgegebenen Vorspannkraft abweichen. Es ist daher möglich, zukünftige änderungen
der Vorspannkraft schon dadurch auszuschließen, indem die abweichenden Dehnungswerte
bestimmter Filterschläuche entweder nach oben oder nach unten berücksichtigt werden,
d. h. entweder die Vorspannkraft um das Maß der Abweichung bei allen Filterschläuchen
heraufgesetzt wird oder jedoch um das Maß der Abweichung bei einigen wenigen Filterschläuchen
herabgesetzt wird. Für den Fall, daß ca. 90 % der Filterschläuche einer Filterkammer
der vorgesehenen Vorspannkraft standhalten, ist lediglich erforderlich, die Vorspannkraft
bei den restlichen 10 % auf die allgemein bestehende Vorspannkraft einzustellen.
Da ohne weiteres dieser 10-%-Anteil durch Inaugenscheinnahme leicht zu ermitteln
ist, wird die Arbeit zur Justierung der Filterschlauch-Aufhängung wesentlich erleichtert
und vereinfacht.
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Gemäß einer einfachen Ausführungsform der Erfindung besteht der Kraftmesser
aus einer auf der Spannbühne abgestützten Druckfeder. Derartige Druckfedern sind
einfach und ausreichend genau auf die vorgesehenen Vorspannkraft-Werte einzustellen.
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Zum Schutz der Justier- bzw. Sichtprüfungs-Einrichtung ist weiter
vorgesehen, daß der Kraftmesser innerhalb eines auf der Spannbühne abgestützten
Gehäuses angeordnet ist.
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Das Ablesen der Vorspannkraft wird außerdem dadurch erleichtert, daß
das Zugorgan mittels eines zur Filter-schlauch-Achse querverlaufenden Bolzens oder
dgl. mit der Druckfeder in kraftschlüssiger Verbindung steht.
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Eine weitere Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß der Federweg
der Druckfeder nach oben mittels Anschlägen begrenzt ist, die die Mindest-Vorspannkraft
markieren.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird
im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 die Aufhängung eines einzelnen
Filterschlauches (ohne die Erfindung) im Aufriß, Fig. 2 einen einzelnen Filterschlauch
während des Entstaubens von Rohgas (ebenfalls ohne die Erfindung) im Aufriß, Fig.
3 den einzelnen Filterschlauch gemäß Fig. 2 während der Abreinigung (ebenfalls ohne
die Erfindung) im Aufriß, Fig. 4 die Aufhängung eines einzelnen Filterschlauches
gemäß der Erfindung, Fig. 5 eine Einzelheit A gemäß Fig. 4 im vergrößerten Maßstab
und Fig. 6 ein Diagramm zu den gemäß der Erfindung auftretenden Vorspannkräften.
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Nach dem Stand der Technik vor dem Anmeldetag ist der Schlauchfilter
aus einer Vielzahl von in einem Entstaubergehäuse vertikal aufgereihten Filterschläuchen
1 gebildet. Jeder Filterschlauch 1 steht mit dem Filterschlauchdeckel 2 in fester
Verbindung. Am
Filterschlauchdeckel 2 befindet sich ein Aufhängehaken
3, an dem die Zugfeder 4 eingehängt ist. Die Zugfeder 4 und der Filterschlauch 1
bilden zwei hintereinander geschaltete Federelemente, von denen jedes eine eigene
Federcharakteristik aufweist. Die Zugfeder 4 ist in das Zugorgan 5 eingehängt, das,
wie gezeichnet, aus einer Kette 5a besteht (Fig. 1).
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Auf der Spannbühne 6 befindet sich das Stützlager 7, und das Zugorgan
5 ist unter Vorspannung der Zugfeder 4 mittels einer Klammer 8 gegen das Stützlager
7 verspannt. Bei dieser Technik ist eine zuverlässige Oberprüfung der im Filterschlauch
1 herrschenden Zugspannung nicht möglich.
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Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, ist jeder Filterschlauch 1 am Spannboden
9 fest eingespannt. Das Rohgas 10 durchströmt jeden Filterschlauch 1 und tritt als
Reingas 11 radial aus dem Filterschlauch 1 aus, wobei der anfallende Staub sich
an der inneren Fläche la niederschlägt. Der Filterschlauch 1 weist auf seiner Länge,
die 10 m und mehr betragen kann, in Abständen angeordnete Stützringe 12 auf, so
daß der Druck des Rohgases 10 jeden zwischen zwei Stützringen 12 liegenden Abschnitt
aufbläht. Die Zugspannung im Filterschlauchmaterial, bedingt durch die Vorspannkraft
der Zugfeder 4, wird durch den Druck des Rohgases 10 noch erhöht.
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Beim Abreinigungsvorgang (Fig. 3) hingegen wird Spülluft bzw.
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Spülgas 13 in Gegenrichtung zum Rohgas 10 geblasen, um den an der
Innenfläche anhaftenden Staub nach unten zu spülen. Während des Abreinigungsvorgangs
entsteht daher von außen nach innen ein Druckgefälle, das ein Einbuchten des Filterschlauches
1 zwischen jeweils zwei Stützringen 12 bewirkt.
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Die Einstellung und Überwachung des Filterschlauches 1, der im Ausführungsbeispiel
aus Polyester-Nadelfilz besteht, erfolgt gemäß Fig. 4. Das Zugorgan 5 stützt sich
auf den Kraftmesser 14. Der
Kraftmesser 14 kann im Prinzip mechanisch,
elektrisch oder hydraulisch ausgebildet sein. Es ist lediglich erforderlich, daß
die an der Zugfeder 4 wirksame Vorspannkraft mittels des Kraftmessers 14 ablesbar
und einstellbar ist. Diese Einstellmöglichkeit der Vorspannkraft ist gemäß Fig.
4 mechanisch gelöst. Der Kraftmesser 14 ist als Druckfeder 14a ausgebildet und in
dem Gehäuse 15 auf der Spannbühne 6 angeordnet. Das Zusammendrücken der Druckfeder
14a ist ein Maß für die Vorspannkraft in der Zugfeder 4. Der jeweils erreichte Zustand
läßt sich außerdem fixieren. Zur Fixierung dient zunächst ein auf die Druckfeder
14a aufgesetzter Federstützring 16, der eine horizontale Fläche für einen quer zur
Filterschlauchachse lb verlaufenden Bolzen 17 bildet. Der Bolzen 17 wird durch ein
Glied der Kette 5a geschoben. Das Einschieben erfolgt seitlich durch einen Schlitz
18 im Gehäuse 15 (Fig. 5).
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Die Vorspannkraft Pv bestimmt je nach Einstellung die Lage des Ringes
16. Die Lage des Ringes 16 ist demzufolge ein Anhaltspunkt für die eingestellte
Vorspannkraft Pv. Bei wachsender Dehnung des Filterschlauches 1 sinkt die Vorspannkraft
Pv ab, so daß die Druckfeder 14a den Ring 16 nach oben wandern läßt. Anschläge 19
verhindern ein unerwünschtes Absinken der Vorspannkraft Pv.
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Andererseits bildet der Abstand 20 einen Hinweis auf die tatsächliche
Vorspannkraft, wobei der nach außen durch den Schlitz 18 ragende Bolzen 17 ohne
weiteres eine Sichtkontrolle gestattet, aufgrund deren es möglich ist, mit einem
Blick zu erkennen, ob Abweichungen der Vorspannkraft vorliegen und welche Anderung
der Vorspannkraft bezogen auf alle übrigen Filterschläuche 1 erforderlich sind.
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Der Abstand 20 ist zugleich ein Zeichen dafür, daß die zulässige Vorspannkraft
eingehalten ist. Sobald der Federstützring 16 mit den Anschlägen 19 in Berührung
kommt, wird angezeigt, daß die erforderliche Schlauchvorspannung unterschritten
ist und ein baldiges Nachspannen der Kette 5a um eine Kettengliedteilung vorgenommen
werden soll.
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Zum Nachspannen gehört ein manuelles Hochziehen der Kette um etwa
das 1,5fache einer Kettenteilung sowie anschließendes Umstecken des Bolzens 17 ins
nächste von unten angehobene Kettenglied.
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Während dieses Nachspannvorganges bleibt durch die Anlage des Federstützringes
16 an den Anschlägen 19 die Expansion der Feder 14a auf die zulässige Mindestvorspannkraft
begrenzt, und der Kräfteschluß zwischen Federstützring und Bolzen 17 ist aufgehoben,
so daß sich der Wechsel des Bolzens 17 ungehindert durchführen läßt.
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Zur Freigabe des erforderlichen Bewegungsspielraumes für den Bolzen
17 befinden sich im Gehäuse 15 zwei einander gegenüberliegende Schlitze 18, welche
zugleich ein Ablesen der eingestellten Vorspannung ermöglichen.
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Besondere Beachtung verdienen auch die Zugfedern 4 bezüglich der Beanspruchung
des Filterschlauches 1, der definierten Vorspannung und der Intervalle des Nachspannens.
Die Werte der Zugfedern 4 sollten daher sorgfältig ausgewählt werden. Für die Auswahl
ist die Federkraft, der Federaußendurchmesser, die Federkonstante, die Federbaulänge
und der Federstahl von Wichtigkeit.
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In Fig. 6 ist der zulässige Bereich für die Vorspannung Pv (N) schraffiert
gezeichnet und mit 21 bezeichnet. Das Beispiel gemäß Fig. 6 bezieht sich unmittelbar
auf die gemäß Fig. 5 gewählten Verhältnisse.
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