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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren des Blasformens von
Glas-Hohlkörpern. Glas-Hohlkörper, insbesondere
Flaschen und Gefäße, werden
in so genannten I.S.-Formmaschinen hergestellt,
die eine Anzahl von Formabschnitten aufweisen. Jeder Formabschnitt
weist eine Grob-Blasform und eine Feinbearbeitungs-Blasform, von
denen jede geöffnet
werden kann und eine Bodenwand und zwei sich gegenüberliegende
Seitenwände
aufweist, die in Bezug zueinander in eine und von einer geschlossenen
Position beweglich sind, in welcher die Seitenwände gegeneinander gedrückt werden und
zusammen mit der Bodenwand einen Hohlraum zum Aufnehmen einer entsprechenden
Glasmenge zum Formen definieren.
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Jede
Blasform weist eine Luftdüse
auf, die an eine Druckluftquelle angeschlossen ist, um einen Luftstrahl
in die Form zuzuführen,
um die Glasmenge zu formen. Die Kenngrößen des Luftstrahls werden normalerweise
manuell gemäß den Eigenschaften des
Glases und der Form eingestellt, bevor die Luft in die Form zugeführt wird,
und werden während
des ganzen Formprozesses konstant gehalten.
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Wenn
die Glasmenge einmal innerhalb des Hohlraums der Grob-Blasform deponiert
ist, muss sie zuerst mittels eines Festlegungs-Luftstrahls, der durch
eine Düse über der
Form ausgestoßen
wird, dazu gebracht werden, dass sie an der Bodeninnenwand der Form
hält.
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Die
Verfahren, die von bekannten Formmaschinen des beschriebenen Typs
realisiert werden, sind bezüglich
Formzeit und vor allem der Qualität der Artikel, die in Form
und Oberflächen-Finish
von einem zum anderen variieren können, von befriedigend weit
entfernt.
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Dies
liegt hauptsächlich
an der Tatsache, dass der Druck des Luftstrahls, der zu Beginn des Formprozesses
manuell eingestellt wird, so sein muss, dass er die Luft in die
Lage versetzt, dass sie durch die Glasmenge geführt wird, um die Menge innerhalb
der Form zu verteilen, aber auch so sein muss, dass verhindert wird,
dass sich die Formen öffnen,
während
gleichzeitig die Menge zu allen Zeiten in Kontakt mit den Flächen der
Form zu halten ist, sogar im Anschluss an ein teilweises Abkühlen des
Glases muss sie die Formflächen
kontaktieren.
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Folglich
ist der zu Beginn des Formprozesses eingestellte Druck immer ein
Kompromiss eines Versuchs, die obigen Anforderungen alle zu erfüllen.
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Das
gleiche gilt auch im Festlegungs-Stadium, in welchem der Druck des
Festlegungs-Luftstrahls auch eine Kompromisswahl ist, um sicherzustellen,
dass das Glas an der Grobform hält,
während gleichzeitig
ein übermäßiges Abkühlen des
Glases oder ein übermäßiger Druck
auf die Formwände
zu vermeiden ist.
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Zwei
unterschiedliche Wege, um den Druck des Luftstrahls während des
Formprozesses einzugeben, sind aus EP-A1-0190008 und US-A-3281230 bekannt.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren des Herstellens
von Glas-Hohlkörpern
bereitzustellen, welches konzipiert ist, um eine einfache, kostengünstige Lösung der
obigen Probleme zu liefern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen von Glas-Hohlkörpern bereitgestellt,
wobei das Verfahren die Schritte des Deponierens einer Glasmenge
zum Formen innerhalb einer entsprechenden Form und des Leitens eines Luftstrahls
in die Form aufweist, um die Glasmenge zu formen; dadurch gekennzeichnet,
dass die Glasmenge geformt wird, während die Kenngrößen des Luftstrahls
während
des Formens der Glasmenge auf der Basis eines gespeicherten Referenz-Zeitprofils geändert werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zum Formen
von Glas-Hohlkörpern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Einrichtung zum Formen von Glas-Hohlkörpern bereitgestellt,
wobei die Einrichtung eine Form zum Aufnehmen einer entsprechenden
Glasmenge zum Formen und Luftzuführungseinrichtungen
zum Leiten eines formenden Luftstrahls in die Form aufweist, und die
dadurch gekennzeichnet ist, dass sie auch Speichereinrichtungen
zum Speichern eines Referenz-Zeitprofils und Stelleinrichtungen
zum Verändern
der Kenngrößen des
formenden Luftstrahls während
des Formens der Glasmenge auf der Basis des Referenz-Zeitprofils
aufweist.
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Eine
nicht begrenzende Ausführungsform der
Erfindung wird als Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in welchen:
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1 schematisch
eine bevorzugte Ausführungsform
der Einrichtung zum Durchführen
des Verfahrens des Herstellens von Glas-Hohlkörpern gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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die 2 und 3 zwei
Beispielgraphen in Bezug auf den Betrieb der Einrichtung in 1 zeigen.
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Nummer 1 in 1 kennzeichnet
eine so genannte I.S.-Maschine
zum Formen von Glas-Hohlkörpern
und weist eine Anzahl von Abschnitten auf, von denen nur einer schematisch
dargestellt und mit 2 gekennzeichnet ist.
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Der
Abschnitt 2 sorgt für
schrittweises Blasformen von Glaskörpern aus entsprechenden Mengen
geschmolzenen Glases, welches mittels einer Abfülleinrichtung (nicht gezeigt)
der Einrichtung 1 zugeführt
wird, und weist eine Grobform 3 und eine Feinbearbeitungsform 3a auf,
welche ähnlich
sind und entsprechende Luftdüsen 4 und 4a aufweisen, und
eine Vorrichtung (nicht gezeigt) zum Transferieren der halbfertigen
Glaskörper
von der Form 3 zu der Form 3a.
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In
der folgenden Beschreibung wird auf Form 3 Bezug genommen,
wobei, wenn möglich,
die bezeichneten Komponententeile von Form 3a die gleichen
Bezugszeichen wie für
die Form 3 benutzen, und es versteht sich, dass die folgenden
Betrachtungen ebenso für
die Form 3a gelten.
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Unter
Bezugnahme auf 1 weist die Form 3 zwei
gegenüberliegende,
hohle Halbformen 5 auf, welche durch einen pneumatischen
Aktuator (nicht gezeigt) lösbar
gegeneinander gedrückt
werden und einen Hohlraum 5a zum Aufnehmen einer Menge 6 geschmolzenen
Glases definieren und zwei sich gegenüberliegende Öffnungen 7 und 8 aufweisen.
Die Öffnung 7 definiert
den Einlass, durch welchen die Menge 6 mittels der Abfülleinrichtung
zugeführt
wird und der durch einen Stopfen 9 verschlossen wird, und Öffnung 8 definiert
den Einlass für
einen formenden Luftstrahl, der durch die Düse 4 der Form 3 emittiert
wird, um einen halbfertigen Glaskörper 11 (dargestellt
durch die Strichlinie in Form 3) aus der Menge 6 zu
formen.
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Die
Düse 4 ist
mit einer Druckluftquelle 12 durch eine entsprechende Pneumatikschaltung 13 verbunden,
die ein pneumatisches, stufenlos einstellbares, monostabiles 3-Wege-Öffner-Proportional-Magnetventil 14 (schematisch
gezeigt) aufweist.
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In
der tatsächlichen
Anwendung sorgt das Magnetventil 14, wenn der Glaskörper 11 geformt wird,
für ein
Regulieren des Luftstrahls stromaufwärts von der Düse 4 auf
der Basis eines Referenz-Zeitprofils, das aus einer Anzahl von zeitmodulierten,
d.h. zeitlich veränderlichen
Referenzprofilen wählbar
ist, die in einer entsprechenden Speichereinheit 15 (schematisch
gezeigt) gespeichert sind. Die Speichereinheit 15 ist auf
einer Seite an eine Steuereinheit 16 zum Steuern des Magnetventils 14 gemäß dem jeweiligen
Referenz-Zeitprofil und auf der anderen Seite an eine Einheit 17 zum
Steuern, zeitlichen Regulieren und Synchronisieren des Abschnitts 2 angeschlossen.
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Die
Einheit 17 ist mit den anderen Abschnitten der Einrichtung 1 verbunden,
um entsprechende Formprozess-Synchronisationssignale
zu senden und zu empfangen, und sie wird von einer Drucktasten-Konsole 18,
die einen Teil von Abschnitt 2 bildet und insbesondere
zum Starten und Stoppen des Abschnitts 2 benutzt wird,
und von einem Terminal 19 gesteuert, das einen Teil von
Einrichtung 1 bildet und dem Eingeben und Ändern von
Daten bezüglich
aller Abschnitte der Einrichtung 1 dient.
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Wie
die Form 3 weist die Form 3a eine Speichereinheit 15a auf,
die eine Anzahl von Referenz-Zeitprofilen aufweist, durch welche
die Einheit 16 ein Magnetventil 14a (schematisch
gezeigt) ähnlich
dem Magnetventil 14 steuert, und das dem Regulieren des
Luftstrahls, der durch die Düse 4a in
die Form 3a zugeführt
wird, dient.
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Mit
Bezug auf 1 weist der Abschnitt 2 auch
eine Luftdüse 20 auf,
die mit der Form 3 in Zusammenhang steht und über der
Form 3 angeordnet ist, und die für ein Leiten eines Luftstrahls
durch die Öffnung 7 sorgt,
um die Glasmenge 6 festzulegen, die gerade im Innern des
Hohlraums 5a deponiert wurde, so dass das Glas an der Bodenfläche hält, die den
Hohlraum 5a definiert.
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Die
Düse 20 ist
mit der Druckluftquelle 12 durch eine entsprechende pneumatische
Schaltung verbunden, die ein Magnetventil 14b (schematisch gezeigt) ähnlich den
Magnetventilen 14 und 14a aufweist und durch die
Einheit 16 gemäß einem
Referenz-Zeitprofil gesteuert wird, das aus einer Anzahl von Referenzprofilen
wählbar
ist, die in einer entsprechenden Speichereinheit 15b gespeichert
sind, um den durch die Düse 20 emittierten
Luftstrahl zu regulieren.
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In
der tatsächlichen
Anwendung werden die besten Referenz-Zeitprofile auf der Basis von vorausgehenden
Tests als eine Funktion des Typs des zu formenden Gegenstandes,
der Formen 3, 3a, der Düsen 4, 4a, 20,
der Art und der Menge des Glases und mit dem Ziel zu verhindern,
dass sich die Formen 3, 3a während des Formprozesses öffnen, bestimmt.
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Bevor
mit einer Serie von Produktionszyklen begonnen wird, wählt die
Bedienungsperson am Terminal 19 für jedes Magnetventil 14, 14a, 14b in
Abschnitt 2 ein entsprechendes Referenz-Zeitprofil aus jenen
aus, die in den entsprechenden Einheiten 15, 15a, 15b gespeichert
sind. Die Einheit 16 steuert die Magnetventile 14, 14a, 14b gemäß den jeweiligen gewählten Referenz-Zeitprofilen,
um eine der Kenngrößen, d.h.
Geschwindigkeit, Flussrate oder Druck, der durch die Düsen 4, 4a und 20 in
die Formen 3 und 3a geleiteten Luftströme zu regulieren,
und sie wiederholt die gewählten
Referenz-Zeitprofile
bei jedem Produktionszyklus bis zu einem weiteren Eingreifen durch
die Bedienungsperson, so dass die Einstellung in einer Steuerkette
erfolgt.
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Genauer
sind die Magnetventile 14, 14a, 14b Druckregelungsventile,
und die 2 und 3 zeigen
Beispielgraphen, als eine Funktion der Zeit T, von unabhängigen Referenz-Zeitprofilen
S und R, durch welche die Einheit 16 die jeweiligen Magnetventile 14 und 14a steuert,
um den Druck des durch die Düse 4 in
die Form 3 beziehungsweise des durch die Düse 4a in
die Form 3a geleiteten Luftstrahls während des Produktionszyklus
zu regulieren.
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Das
Profil S hat ein Stufenmuster, in welchem jede Stufe einem Druckwert
des Luftstrahls stromaufwärts
von der Düse 4 und
deshalb einem Druckwert des in die Form 3 geleiteten Luftstrahls entspricht.
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Das
Profil S weist eine Start- oder erste Stufe 21 der Dauer
T1 und der konstanten Amplitude S1 auf, so dass die Steuereinheit 16 das
Magnetventil 14 steuert, um die Luftdrücke stromaufwärts von
der Düse 4 und
innerhalb der Form 3 auf jeweilige Werte entsprechend der
Amplitude S1 zu erhöhen.
Bei dieser Formphase formt der von der Düse 4 emittierte Luftstrahl,
da gemäß Stufe 21 gesteuert,
einen Einlasskanal 22 in der Glasmenge 6 und folglich
einen ausgebohrten Endabschnitt 23, der letztendlich den Hals
des fertigen Glaskörpers
definiert.
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Das
Profil S weist auch eine folgende oder zweite Stufe 24 der
Dauer T2 und konstanter Amplitude S2 auf, die kleiner als S1 ist,
so dass die Steuereinheit 16 das Magnetventil 14 steuert,
um die Luftdrücke
stromaufwärts
von der Düse 4 und
innerhalb der Form 3 auf jeweilige Werte entsprechend der
Amplitude S2 zu reduzieren. Bei dieser Formphase formt der in den
Kanal 22 geleitete Luftstrahl, da gemäß Stufe 24 gesteuert,
innerhalb der Menge 6 einen Hohlraum 25, der mit
dem Kanal 22 in Verbindung steht, und dehnt das Glas innerhalb
der Form 3 aus.
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Schließlich weist
das Profil S auch eine dritte Stufe 26 der Dauer T3 und
konstanter Amplitude S3 zwischen S1 und S2 auf, so dass die Steuereinheit 16 das
Magnetventil 14 steuert, um den Druck der Luft stromaufwärts von
der Düse 4 und
innerhalb der Form 3 auf jeweilige Werte entsprechend der
Amplitude S3 zu erhöhen.
Bei dieser Formphase zieht der in den Hohlraum 25 geleitete
Luftstrahl, da gemäß Stufe 26 gesteuert,
Hitze von dem geformten Glaskörper 11,
der geformt wird, ab und hält
das Glas in Kontakt mit der Innenfläche der Form 3, um
zu verhindern, dass das Glas schrumpft, während es abkühlt.
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In
einer Variation kann zumindest eine der Phasen auf der Basis eines
Teils des Profils S, der zwei oder mehr Stufen aufweist, wie zum
Beispiel der durch die Strichlinie in 2 gezeigte
Teil, ausgeführt
werden, und welcher die Stufe 21 ersetzt.
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Unter
Bezugnahme auf 3 weist auch das Profil R ein
Stufenmuster auf, in welchem jede Stufe einem Druckwert des Luftstrahls
stromaufwärts
von der Düse 4a und
deshalb einem Druckwert des in die Form 3a geleiteten Luftstrahls
entspricht.
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Das
Formen des fertigen Glaskörpers
innerhalb der Form 3a weist eine Blas-Phase, in welcher der
halbfertige, im Inneren der Form 3a deponierte Körper 11 so
geblasen wird, dass sich das Glas ausdehnt und an der Innenfläche der
Form 3a anhaftet, und eine nachfolgende Abkühlphase
auf, in welcher der Körper 11 abgekühlt wird,
während
das Glas noch in Kontakt mit der Innenfläche der Form 3a gehalten
wird.
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Die
Blas-Phase wird durch Steuern des Magnetventils 14a gemäß einer
ersten Stufe 28 des Profils R der Amplitude R1 und der
Dauer T4 ausgeführt, während die
Abkühlphase
durch Steuern des Magnetventils 14a gemäß einer zweiten Zwischenstufe 29 der
Dauer T5 und der Amplitude R2 größer als
R1 und einer letzten oder dritten Stufe 30 der Dauer T6 und
der Amplitude R3 kleiner als die Amplitude von Stufe 29 ausgeführt wird,
um den Luftdruck und die Kräfte
zu reduzieren, mit denen die Form 3a beaufschlagt wird,
um so ein Öffnen
der Form 3a und ein übermäßiges Abkühlen der Öffnung des
geformten Gegenstandes, der geformt wird, zu verhindern.
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Das
Referenz-Zeitprofil (nicht gezeigt), das zum Steuern des Magnetventils 14b ausgewählt wird,
variiert auch mit der Zeit und insbesondere in den Stufen, um ein übermäßiges Abkühlen der
Glasmenge 6 zu verhindern, die gerade im Inneren der Form 3 deponiert
wurde.
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Im
Fall von Veränderungen
während
des Formprozesses in der Form 3 oder 3a hinsichtlich
der Betriebsbedingungen der Einrichtung 1 und/oder in den
Kenngrößen des
Glases und folglich der Qualität des
halbfertigen oder fertigen Glasgegenstandes wählt die Bedienungsperson am
Terminal 19 ein anderes der gespeicherten Referenz-Zeitprofile
aus oder ändert
zumindest eine der Stufen 21, 24, 26, 28, 29, 30 der
Profile S und R, um ein neues Referenz-Zeitprofil zu erhalten, mit welchem
die Steuereinheit 16 das Magnetventil 14 oder 14a in
nachfolgenden Produktionszyklen steuert.
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Die
Einrichtung 1 sorgt daher für ein Optimieren der Formzeit
und für
ein Erhalten einer optimalen, gleichbleibenden Form und Qualität von einem
Gegenstand zu einem anderen.
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Das
heißt,
die Einrichtung 1 sorgt beim Formen der Glasmenge 6 für ein Regulieren
der Kenngrößen des
von der Düse 4 emittierten
Luftstrahls auf der Basis zeitmodulierter Profile S und R, um so
den verschiedenen Anforderungen des Formprozesses des Körpers 11 in
der Gesamtheit bestmöglich
gerecht zu werden, anderes als bekannte Lösungen, bei denen der Luftdruck
auf einen konstanten Kompromisswert eingestellt wird.
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Insbesondere
wird der Druck des in die Formen 3, 3a geleiteten
Luftstrahls während
des Produktionszyklus reguliert, um zu verhindern, dass sich die Formen 3, 3a öffnen, um
einen Lufteinlasskanal 22 in der Menge 6 zu formen
und um das Glas gleichmäßig und
schnell innerhalb der Formen 3, 3a auszudehnen,
während
gleichzeitig das Glas in Kontakt mit den Wänden der Formen 3, 3a gehalten
wird.
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Außerdem sorgt
das Stufenmuster der Profile S und R für ein Vereinfachen der Speicherung
der Profile S, R und der Steuerung der Magnetventile 14, 14a und
des Luftdrucks.
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Offensichtlich
können
an der hierin beschriebenen Einrichtung 1 und dem Verfahren Änderungen vorgenommen
werden, ohne jedoch den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Insbesondere
können
die Referenz-Zeitprofile, mit denen die Magnetventile 14, 14a, 14b in
Abschnitt 2 und die anderen Magnetventile an der Einrichtung 1 gesteuert
werden, Muster haben, die sich von den beispielhaft gezeigten unterscheiden.
Die Profile S, R können
modulierte Abschnitte aufweisen, die Stufen aufweisen, die sich
hinsichtlich der Amplitude von jenen der Stufen 21, 24, 26, 28, 29, 30 und/oder
hinsichtlich dem Ansteigen oder Abfallen von Verbindungsrampen unterscheiden.
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Die
Phase der Bildung des Hohlraums 25 und die Phase des Abkühlens des
Körpers 11 können durch
Steuern des Magnetventils 14 auf der Basis einer Stufe
des Profils S im Gegensatz zu zwei Stufen 24 und 26 ausgeführt werden.
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Schließlich kann
zumindest eines der Magnetventile 14, 14a ein
Flussregulierungsventil sein, in diesem Fall wird zumindest ein
Referenz-Zeitprofil zum Steuern des jeweiligen Magnetventils zum
Erreichen einer gegebenen gewünschten
Variation in der Flussrate des durch die jeweilige Düse 4, 4a emittierten
Luftstroms in der jeweiligen Einheit 15, 15a gespeichert.
Das Referenz-Zeitprofil muss offensichtlich so sein, dass es ein
Druckmuster ähnlich
demjenigen erreicht, das beschrieben wurde und durch Steuern der
Druckregulierungs-Magnetventile
auf der Basis der Profile S, R erreicht wird.