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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Stopfbuchspackung, die in einem
Wellendichtungsabschnitt einer Fluidvorrichtung oder dergleichen
zu verwenden ist.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Herkömmlicherweise
sind als mehrfache Flechtgarne in einer geflochtenen Stopfbuchspackung
beispielsweise Flechtgarne bekannt, die beispielsweise in der
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 6-27546 und der offengelegten
japanischen Patentanmeldung Nr. 6-74346 erläutert werden.
In jedem der Flechtgarne ist ein Band aus ausgedehntem Graphit gebogen,
um sich in Breitenrichtung zusammenzuziehen, die gesamte äußere Peripherie
des gebogenen Bandes aus ausgedehntem Graphit ist mit einem Verstärkungselement
bedeckt, das durch einen gewirkten Körper oder geflochtenen Körper ausgestaltet
ist.
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Ein
Band aus ausgedehntem Graphit wird leicht durch Spannung oder Torsion
beeinflusst. In einem Flechtgarn einer Stopfbuchspackung treten
daher manchmal unbeabsichtigt Risse (Brüche) in Endabschnitten in Breitenrichtung
eines Bandes aus ausgedehntem Graphit auf. Bei einer größeren Anzahl
und größeren Ausmaßen solcher
Risse und einer größeren Anzahl
von Flechtgarnen, in denen solche Risse auftreten, wird die Dichtleistung
der Stopfbuchspackung weiter beeinträchtigt.
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Auch
in dem Fall, dass unmittelbar nach der Herstellung einer Stopfbuchspackung
keine solchen Risse vorliegen, treten Risse manchmal auf, wenn die
Stopfbuchspackung nach der Herstellung auf eine vorgegebene Größe oder
zu einer Ringform formgepresst wird. In dem Fall, dass eine Stopfbuchspackung
an einer Vorrichtung angebracht wird, um als Dichtung zu dienen,
können
solche Risse auftreten, wenn eine starke Befestigungskraft auf die Packung
ausgeübt
wird. Treten solche Risse unmittelbar nach der Herstellung einer
Stopfbuchspackung auf, so entsteht natürlich eine Situation, in der
die Risse durch das Formpressen oder die Befestigungskraft erweitert
werden.
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Die
GB 2 285 067 A offenbart
ein Flechtgarn mit einer äußeren Schicht
von austrittshemmenden Fasern, wobei beide Endabschnitte nach innen
gebogen sind. Die
US 5,549,306 offenbart
ein Wirkgarn, das eine Kernstruktur aufweist, die aus einem gefalteten
Band aus ausgedehntem Graphit ausgebildet ist und Verstärkungselemente
aufweist, die zwischen den gefalteten Schichten und um seine Peripherie angeordnet
sind. Die
US 5,225,262 offenbart
ein Packungsgarn, das einen Graphitkern aufweist und das um seine
Peripherie mit einem Verstärkungselement bedeckt
ist.
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Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Stopfbuchspackung bereitzustellen,
bei der eine Beeinträchtigung
der Dichtleistung durch solche Risse, die unbeabsichtigt auftreten,
unterdrückt
werden kann.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die
erfindungsgemäße Stopfbuchspackung weist
eine Vielzahl von Flechtgarnen auf, die zusammen verflochten oder
verdrillt sind, wobei wenigstens ein Flechtgarn aus einem Band aus
ausgedehntem Graphit ausgebildet ist, welches wenigstens einen äußeren Endabschnitt
in Breitenrichtung aufweist, der zu der Mitte des Graphitbandes
hin zurückgefaltet
ist, und wobei das wenigstens eine aus dem Band aus ausgedehntem
Graphit ausgebildete Flechtgarn verdrillt wird, bevor es verflochten
oder verdrillt wird, um die Stopfbuchspackung auszubilden.
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Die
mehrfachen Flechtgarne umfassen entsprechend der so ausgestalteten
Stopfbuchspackung Flechtgarne, in denen jeweils wenigstens ein äußerer Endabschnitt
in Breitenrichtung eines verdrillten Bandes aus ausgedehntem Graphit
zurückgefaltet
ist. Auch dann, wenn ein Riss in einem äußeren Endabschnitt in Breitenrichtung
des Bandes aus ausgedehntem Graphit auftritt, entsteht daher einer der
folgenden Zustände.
In dem Fall, dass der Riss groß ist,
entsteht ein Zustand, in dem der Riss zum Zusammenziehen gebrochen
wird, und in dem Fall, dass der Riss klein ist, entsteht ein anderer
Zustand, in dem der Riss einem äußeren Seitenteilabschnitt des
Bandes aus ausgedehntem Graphit entgegengesetzt ist. Daher kann
eine Beeinträchtigung
der Dichtleistung der Stopfbuchspackung unterdrückt werden. Die Erfindung weist
den weiteren Vorteil auf, dass es auch nach der Herstellung in dem äußeren Endabschnitt
in Breitenrichtung des Bandes aus ausgedehntem Graphit ebenso wie
bei der Stopfbuchspackung mit der oben erwähnten Ausgestaltung kaum zu
Rissen kommt.
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In
manchen Fällen
wird eine Stopfbuchspackung nach der Herstellung auf eine vorgegebene Größe oder
zu einer Ringform formgepresst, oder die Stopfbuchspackung unterliegt
in dem Fall, dass eine Stopfbuchspackung an einer Vorrichtung angebracht wird,
um als Dichtung zu dienen, einer starken Befestigungskraft. Auch
in solchen Fällen
treten, wenn eine Stopfbuchspackung solche Flechtgarne aufweist, kaum
Risse auf, da die Endabschnitte in Breitenrichtung eines Bandes
aus ausgedehntem Graphit zurückgefaltet
sind und es möglich
ist, wenn bereits Risse auftreten, eine Ausdehnung der Risse zu
unterdrücken.
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Bei
einer größeren Anzahl
solcher Flechtgarne in einer Stopfbuchspackung üben Risse in einem Endabschnitt
in Breitenrichtung des Bandes aus ausgedehntem Graphit geringeren
Einfluss aus, und eine Beeinträchtigung
der Dichtleistung der Stopfbuchspackung durch die Risse kann wirksamer
unterdrückt
werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische, perspektivische Außenansicht, die ein Beispiel
für die
Art der geflochtenen Stopfbuchspackung der Erfindung zeigt.
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2 ist
eine schematische, perspektivische Außenansicht, die ein Beispiel
der Art der verdrillten Stopfbuchspackung der Erfindung zeigt.
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3 ist
eine Schnittansicht, die ein Flechtgarn in der Stopfbuchspackung
der Erfindung zeigt.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die das Flechtgarn aus 3 in
unverdrilltem Zustand zeigt.
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5 ist
eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform eines Flechtgarns
zeigt, das mit Flechtgarnen in der Stopfbuchspackung der Erfindung
zu kombinieren ist.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Flechtgarn in unverdrilltem
Zustand in einer Stopfbuchspackung gemäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Flechtgarn in unverdrilltem
Zustand in einer Stopfbuchspackung gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Flechtgarn in unverdrilltem
Zustand in einer Stopfbuchspackung wiederum einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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9 ist
eine Schnittansicht, die eine andere Abwandlung eines Flechtgarns
in der Stopfbuchspackung der Erfindung zeigt.
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10 ist
eine Schnittansicht, die eine weitere Abwandlung eines Flechtgarns
in der Stopfbuchspackung der Erfindung zeigt.
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11 ist
eine Schnittansicht, die wiederum eine weitere Abwandlung eines
Flechtgarns in der Stopfbuchspackung der Erfindung zeigt.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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1 ist
eine schematische, perspektivische Außenansicht eines Beispiels
für die
geflochtene Stopfbuchspackung gemäß der Erfindung, und 2 ist
eine schematische, perspektivische Außenansicht eines Beispiels
für die
verdrillte Stopfbuchspackung gemäß der Erfindung.
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In
der geflochtenen Stopfbuchspackung 1 und der verdrillten
Stopfbuchspackung 2, die in 1 und 2 gezeigt
werden und die oben beschrieben wurden, sind Flechtgarne (20),
aus denen die Packungen ausgebildet sind, verdrillt.
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Wenigstens
eines, bevorzugt die Hälfte
oder mehr, und noch mehr bevorzugt alle der verdrillten Flechtgarne 20 sind
als Flechtgarne 20A ausgestaltet, in denen jeweils, wie
in 3 gezeigt, wenigstens ein äußerer Endabschnitt 31' in Breitenrichtung des
Bandes 30 aus ausgedehntem Graphit zu der Innenseite (inneren
Seite) zurückgefaltet
ist und die gesamte äußere Peripherie
mit einem verstärkenden Drahtelement 40 bedeckt
ist, das durch einen gewirkten Körper
oder einen geflochtenen Körper
ausgestaltet ist. Ein Zustand, in dem das Flechtgarn 20A in den
Stopfbuchspackungen 1, 2 unverdrillt ist, wird
in 4 gezeigt.
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Als
Verstärkungselement 40 des
Flechtgarns 20A können
geeigneterweise Metalldrähte
wie z. B. rostfreier Stahl, Inconel und Monel, organische Fasern
wie z. B. Baumwolle, Reyon, Phenol, Aramid, PBO, PBI, PTFE, PPS
und PEEK sowie anorganische Fasern wie z. B. Kohlefaser und Keramikfaser verwendet
werden.
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In
den Stopfbuchspackungen 1, 2 können bezüglich der Flechtgarne, die
nicht als die Flechtgarne 20A ausgestaltet sind, geeignete
Flechtgarne verwendet werden, die ausgedehnten Graphit oder ein Band
aus ausgedehntem Graphit verwenden. Wie in 5 gezeigt,
wird beispielsweise bevorzugt ein Flechtgarn, in dem das Band 30 aus
ausgedehntem Graphit einer vorgegebenen Breite verdrillt ist und
die gesamte äußere Peripherie
des Bandes aus ausgedehntem Graphit mit dem verstärkenden
Drahtelement 40 bedeckt ist, das durch einen gewirkten
Körper
oder einen geflochtenen Körper
ausgestaltet ist, verwendet, da das Garn vom selben Typ ist.
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In
dem Fall, dass solche Flechtgarne 20A in der geflochtenen
Stopfbuchspackung 1 oder der verdrillten Stopfbuchspackung 2 enthalten
sind, entsteht auch dann, wenn, wie in 6 gezeigt,
Risse 32, 32 in den Endabschnitten 31', 31'' in Breitenrichtung des Bandes 30 aus
ausgedehntem Graphit auftreten, ein Zustand, in dem die Risse 32, 32 sich
in dem (innerhalb des) verdrillten Bandes 30 aus ausgedehntem Graphit
befinden und den äußeren Seitenteilabschnitten 33 entgegengesetzt
sind. Verglichen mit dem Fall, in dem alle Risse 32, 32 geradlinig
nach außen
exponiert sind, kann eine Beeinträchtigung der Dichtleistung
der Stopfbuchspackungen 1, 2 unterdrückt werden.
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Auch
in dem Fall, dass der Riss 32 in dem äußeren Endabschnitt 31' des Bandes 30 aus
ausgedehntem Graphit so groß ist,
dass der Riss durch den äußeren Endabschnitt 31' gelangt, so
dass er den äußeren Seitenteilabschnitt 33 erreicht,
wird der Riss 32 durch die Faltung des äußeren Endabschnittes 31' in beispielsweise
zwei Abschnitte gebrochen, so dass er in den zusammenziehenden Zustand
eintritt, und daher kann eine Beeinträchtigung der Dichtleistung des
Stopfbuchspackungen 1, 2 unterdrückt werden.
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Auch
in dem Fall, dass nach der Herstellung der Stopfbuchspackungen 1, 2 die
Packungen auf eine vorgegebene Größe oder zu einer Ringform formgepresst
werden oder dass die Packungen während
eines Abdichtungsprozesses einer starken Befestigungskraft unterliegen,
ist infolge der Bereitstellung eines solchen Flechtgarns 20A der äußere Endabschnitt 31' des Bandes 30 aus
ausgedehntem Graphit zurückgefaltet,
und daher ist es möglich,
das Auftreten und die Ausdehnung von Rissen zu unterdrücken.
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Es
versteht sich, dass bei einer größeren Anzahl
solcher Flechtgarne 20A in den Stopfbuchspackungen 1, 2 Risse
in dem äußeren Endabschnitt 31' in Breitenrichtung
des Bandes 30 aus ausgedehntem Graphit weniger Einfluss
ausüben
und eine Beeinträchtigung
der Dichtleistung der Stopfbuchspackungen 1, 2 durch
die Risse wirksamer unterdrückt
werden kann.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform ist
wenigstens eines der Flechtgarne in den Stopfbuchspackungen 1, 2 als
das Flechtgarn 20A ausgestaltet. Natürlich sind die Flechtgarne
nicht darauf beschränkt,
die Form des Flechtgarns 20A aufzuweisen, und können beispielsweise
eine Form aufweisen, in der sowohl der äußere Endabschnitt 31' als auch der
innere Endabschnitt 31'' in Breitenrichtung des
Bandes 30 aus ausgedehntem Graphit einwärts zurückgefaltet sind, wie in 6 gezeigt
ist, die das Flechtgarn 20A in den Stopfbuchspackungen 1, 2 in unverdrilltem
Zustand darstellt. Alternativ können, obwohl
dies nicht dargestellt ist, beide Endabschnitte auswärts zurückgefaltet
sein, oder die Endabschnitte können
in entgegengesetzten Richtungen zurückgefaltet sein.
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In
dem Fall, dass die Breite des Bandes 30 aus ausgedehntem
Graphit breit bemessen ist, wie in 7 gezeigt
ist, die das Flechtgarn 20A in den Stopfbuchspackungen 1, 2 in
unverdrilltem Zustand darstellt, kann wenigstens der äußere Endabschnitt 31' in Breitenrichtung
des Bandes 30 aus ausgedehntem Graphit zurückgefaltet
sein, und die Breitenrichtung kann in der Weise gebogen oder gefaltet werden,
dass sie sich zusammenzieht, oder es können, wie in 8 gezeigt,
beide Endabschnitte 31', 31'' in Breitenrichtung des Bandes 30 aus
ausgedehntem Graphit in entgegengesetzten Richtungen zurückgefaltet
sein, und die Breitenrichtung kann gebogen oder gefaltet sein, so
dass sie sich zusammenzieht.
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Die
Art und Weise der Faltung kann derjenigen entsprechen, die in 9 gezeigt
wird, welche den Schnittzustand des Flechtgarns 20A in
den Stopfbuchspackungen 1, 2 darstellt. Die Art
und Weise der Abdeckung des Bandes 30 aus ausgedehntem
Graphit mit dem verstärkenden
Drahtelement 40 kann durch eine Art und Weise der Abdeckung
umgesetzt sein, bei der das verstärkende Drahtelement 40 zwischen
gefalteten Flächen
des Bandes 30 aus ausgedehntem Graphit angeordnet ist (10).
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Die
Art der Abdeckung des Bandes 30 aus ausgedehntem Graphit
mit dem verstärkenden
Drahtelement 40 sowie die Art und die Richtung des Zurückfaltens
der beiden Endabschnitte 31', 31'' in Breitenrichtung des Bandes 30 aus
ausgedehntem Graphit sind nämlich
nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und
ihre Gestaltung kann auf verschiedene Weise abgewandelt werden, ohne
von der Erfindung abzuweichen.
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In
den Ausführungsformen,
die jeweils exemplarisch in 3, 6, 7, 8, 9 und 10 gezeigt
sind, ist der Fall beschrieben worden, in dem das verstärkende Drahtelement 40 mit
einer Abdeckung, die durch einen gewirkten Körper oder einen geflochtenen
Körper
ausgestaltet ist, verwendet wird. Die Erfindung ist nicht hierauf
beschränkt. Anstelle
des verstärkenden
Drahtelementes 40 kann beispielsweise ein Flechtgarn 20A verwendet
werden, das wenigstens einen der folgenden Bestandteile verwendet:
verstärkende
Drahtelemente 41, die in Längsrichtung in das Band 30 aus
ausgedehntem Graphit eingebettet sind, wobei vorgegebene Zwischenräume ausgebildet
werden, und ein verstärkendes
Drahtelement 42, das in Längsrichtung zwischen das gebogene
Band 30 aus ausgedehntem Graphit platziert ist, wie in 11 als
typisches Beispiel gezeigt. Alternativ kann ein Flechtgarn 20A,
das eine Kombination der Gesamtheit des verstärkenden Drahtelementes 40 und
der verstärkenden
Drahtelemente 41 und 42 verwendet, oder ein Flechtgarn 20A verwendet
werden, das eine Kombination aus dem verstärkenden Drahtelement 40 und
einem der verstärkenden
Drahtelemente 41 und 42 verwendet.
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Es
versteht sich, dass als Materialien der verstärkenden Drahtelemente 41 und 42,
wie oben beschrieben, Metalldrähte
wie z. B. rostfreier Stahl, Inconel und Monel, organische Fasern
wie z. B. Baumwolle, Reyon, Phenol, Aramid, PBO, P31, PTFE, PPS
und PEEK sowie anorganische Fasern wie z. B. Kohlefaser und Keramikfaser
verwendet werden können.
Es versteht sich, dass abhängig
von der Situation die verstärkenden
Drahtelemente 41, 42 und das Band 30 aus
ausgedehntem Graphit mit einem Klebemittel aneinander befestigt
sein können.
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In
den Ausführungsformen,
die in 3, 6, 7, 8, 9 und 10 exemplarisch
gezeigt sind, ist der Fall des einzelnen Bandes 30 aus
ausgedehntem Graphit beschrieben worden. Natürlich kann die Erfindung auch
in einem Fall implementiert sein, in dem eine Vielzahl der Bänder 30 aus
ausgedehntem Graphit zusammen gestapelt sind.
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In
allen oben genannten Ausführungsformen ist
die Stopfbuchspackung nicht auf die geflochtene Stopfbuchspackung 1 und
die verdrillte Stopfbuchspackung 2 beschränkt, die
in 1 und 2 exemplarisch gezeigt sind.
Die Erfindung kann auf unterschiedliche Arten geflochtener oder
verdrillter Stopfbuchspackungen angewandt werden, die einen Kern aufweisen
oder keinen Kern aufweisen. Die Zeit der Ausbildung der Flechtgarne
in einer Stopfbuchspackung, die für die Erfindung kennzeichnend
sind, ist nicht auf diejenige vor dem Flecht- oder Verdrillungsprozess
beschränkt
und kann während
des Flecht- oder Verdrillungsprozess liegen. In manchen Fällen ist
es erwünscht,
das Auftreten und die Ausdehnung von Rissen in einem Endabschnitt
in Breitenrichtung des Bandes 30 aus ausgedehntem Graphit
infolge der Anwendung einer starken Befestigungskraft dann zu unterdrücken, wenn
die Stopfbuchspackung zu einem späteren Zeitpunkt auf eine vorgegebene
Größe oder
zu einer Ringform formgepresst wird, oder wenn die Stopfbuchspackung
an einer Vorrichtung angebracht wird. In diesen Fällen wird
bewirkt, dass die Faltung abgeschlossen wird, wenn die Kompressionskraft
auf die Stopfbuchspackung wirkt, wodurch das Auftreten und die Ausdehnung
von Rissen unterdrückt
werden können.
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
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Die
Stopfbuchspackung gemäß der Erfindung
hat den Vorteil dass eine ungünstige
Situation, in welcher die Dichtleistung der Stopfbuchspackung durch
Risse beeinträchtigt
wird, die in einem Endabschnitt in Breitenrichtung eines Bandes
aus ausgedehntem Graphit auftreten oder auftreten werden, unterdrückt werden
kann und die Stopfbuchspackung stabile Dichtleistung mit hoher Zuverlässigkeit aufweisen
kann.