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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung
von Zweikomponenten-Silikon
und zu dessen Zufuhr zu einer Spritzgusspresse oder zu einer Form.
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Vorrichtungen
zur Herstellung von Zweikomponenten-Silikon und zu dessen Zufuhr
zu einer Spritzgusspresse sind bekannt.
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Die
zwei Komponenten des Silikons, welche in gleichen Dosen gemischt
werden müssen,
werden im Allgemeinen innerhalb von zylindrischen Trommeln gespeichert.
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Bekannte
Vorrichtungsarten umfassen im Allgemeinen zwei Presskolben mit festem
Volumen, welche mittels Hydraulikzylindern und mit einem Zuführdruck
von ungefähr
150 Bar arbeiten. Jede Pumpe arbeitet, während sie in die entsprechende
Komponente des Silikons eingetaucht ist, und fördert eine feste Flussrate
der entsprechenden Silikonkomponente zu demselben Kanal, der die
Spritzgusspresse speist, welche das Silikon in die Form einspritzt.
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Diese
Vorrichtungen leiden an ein paar Problemen.
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Der
hohe Arbeitsdruck der Pumpen erfordert tatsächlich eine angemessene Dimensionierung
der gesamten Pumpleitung und die Übernahme von Sicherheitsmaßnahmen,
um Unfälle
zu verhindern, und bedingt auch, dass die gesamte Verwaltung der
Vorrichtung kompliziert ist.
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Weiterhin
sind diese Vorrichtungen im Stande, eine im Wesentlichen feste Flussrate
zuzuführen, welche
nicht geändert
werden kann, um unterschiedliche Benutzeranforderungen zu erfüllen.
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Auch
ist das Reinigen dieser Vorrichtungen bei Materialwechseln lang
und mühsam,
da es eine Demontage von vielen Komponenten mit folglichen langen
Maschinenstillstandszeiten erfordert, was Produktionsverlust verursacht.
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Die
US-A-4 312 463 offenbart eine Vorrichtung zum Zuführen von
zwei viskosen Fluiden aus ihren jeweiligen Behältern, mit einer Merkmalskombination
wie im Oberbegriff des beigefügten
Anspruchs 1 angegeben.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebenen Probleme
durch Bereitstellung einer Vorrichtung zur Herstellung von Zweikomponenten-Silikon
zu lösen,
die einfach zu verwalten ist und sehr flexibel im Betrieb ist, um
die meisten ungleichartigen Benutzeranforderungen vollständig zu erfüllen.
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Im
Rahmen dieses Ziels ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung
bereitzustellen, die einfach und schnell zu reinigen ist, um Maschinenstillstandszeiten
während
Materialwechseln beträchtlich
zu verringern.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen,
die sehr präzise beim
Dosieren des Materials ist, unabhängig von der dosierten Materialmenge.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen,
die mit wettbewerbsfähigen
Kosten hergestellt werden kann.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Zweikomponenten-Silikon
und zu dessen Zufuhr zu einer Spritzgusspresse oder zu einer Form
bereitgestellt, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch
deutlicher aus der Beschreibung einer bevorzugten, aber nicht ausschließlichen
Ausführungsform
der Vorrichtung in Übereinstimmung
mit der Erfindung, dargestellt anhand eines nicht einschränkenden
Beispiels in den begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine
schematische Perspektivansicht der Vorrichtung in Übereinstimmung
mit der Erfindung ist;
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2 eine
vergrößerte und
Teilschnittansicht eines Details von 1 ist;
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3 bis 5 Teilschnitt-Draufsichten
auf ein Detail von 1 sind, welche den Betrieb der Vordosierkammern
und der Einspritzmittel aufeinander folgend zeigen.
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Unter
Bezugnahme auf die Figuren umfasst die allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Vorrichtung
in Übereinstimmung
mit der Erfindung Ziehmittel 2 zum Ziehen der zwei Komponenten
des Silikons aus jeweiligen Behältern 3 und
zu dessen Förderung
mit niedrigem Druck in jeweilige Vordosierkammern 4a und 4b.
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Die
Ziehmittel 2 bestehen aus zwei Einheiten, die jeweils mit
den Bezugszeichen 5a und 5b bezeichnet sind, eine
für die
erste Komponente des Silikons und die andere für die zweite Komponente des Silikons,
welche in gleichen Teilen gemischt werden müssen, um das zu formende Silikon
zu erzeugen.
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Die
zwei Einheiten 5a und 5b sind im Wesentlichen
identisch, und aus diesem Grunde, zwecks Einfachheit der Beschreibung,
wird jetzt nur die Einheit 5a beschrieben, die insbesondere
in 2 gezeigt ist, wobei das für die Einheit 5a Beschriebene
selbstverständlich
auch für
die Einheit 5b gilt.
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Die
Einheit 5a der Ziehmittel 2 besteht im Wesentlichen
aus einem Fuß 6,
welcher auch mit der Einheit 5b gemeinsam benutzt werden
kann und von dem aus zwei Ständer 7 aufsteigen;
solche Ständer sind
an ihrem oberen Ende durch ein Querglied 8 verbunden. Der
Fuß 6 bildet
eine im Wesentlichen horizontale Stützfläche für die Speichertrommel 3,
die eine Komponente des Silikons enthält. Die Ständer 7 bilden zwei
Schiebeführungen
für einen
beweglichen Aufbau 9, welcher monolithisch, mittels Stäben 10, mit
einer Pressscheibe 11 verbunden ist, welche auf einer im
Wesentlichen horizontalen Ebene angeordnet ist. Der Durchmesser
der Pressscheibe 11 ist derart, dass die Pressscheibe 11 durch
das obere Ende des Speicherbehälters 3 in
den Speicherbehälter 3 eingeführt werden
kann, nachdem der Deckel von dem Ende entfernt worden ist.
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Weiterhin
ist die Pressscheibe 11 am Umfang mit einer Dichtung 12 versehen,
welche das hermetische Verschieben der Pressscheibe 11 entlang der
inneren Seitenwände
des Speicherbehälters 3 erlaubt.
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Der
bewegliche Aufbau 9 ist außerdem mit den Stielen 13 des
Kolbens von zwei Hydraulik- oder Pneumatikzylindern 14 verbunden,
welche eine vertikale Achse haben und angetrieben werden können, um
die Translationsbewegung in einer Vertikalrichtung des beweglichen
Aufbaus 9 und daher der Pressscheibe 11 zu erzeugen.
In der Praxis wird mittels der Aktivierung der Hydraulik- oder Pneumatikzylinder 14 die
koaxial über
dem oberen offenen Ende des Speicherbehälters 3 angeordnete
Pressscheibe 11 allmählich
abgesenkt, um hermetisch an den inneren Seitenwenden des Speicherbehälters 3 anzugreifen
und so allmählich
in den Speicherbehälter 3 hinein
zu sinken, wie ein Kolben wirkend.
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Die
Ziehmittel umfassen außerdem
ein Rohr 15, welches vorzugsweise eine vertikale Achse
hat und in einem oberen Bereich in Bezug auf die Pressscheibe 11 verbunden
ist. Das untere Ende des Rohrs 15 ist an einer Einlassöffnung,
die durch die Pressscheibe 11 hindurchgeht, an der Pressscheibe 11 befestigt,
so dass das Innere des Rohrs 15 mit dem Inneren des Speicherbehälters 3 verbunden
ist, sobald die Pressscheibe 11 in den Speicherbehälter 3 eingesetzt
worden ist.
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Ein
Schraubenzuführapparat 16 ist
innerhalb des Rohrs 15 und koaxial dazu untergebracht und kann
mittels eines Getriebemotors 17, vorzugsweise vom Typ mit
veränderlicher
Geschwindigkeit, welcher von dem beweglichen Aufbau 9 getragen
wird, mit einer Drehbewegung um seine eigene Achse angetrieben werden.
Der Antrieb des Schraubenzuführapparats 16 mit
einer Drehbewegung um seine eigene Achse erzeugt das allmähliche Vorrücken der
Komponente des Silikons entlang des Rohrs 15 beginnend
von seinem Ende, das mit der Pressscheibe 11 verbunden
ist, in Richtung auf das entgegengesetzte Ende, nahe dem eine Auslassöffnung 18 liegt,
welche mit einer Vordosierkammer 4a verbunden ist, wie nachfolgend
deutlicher wird.
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Zweckmäßig ist
die Pressscheibe 11 mit einem Entlüftungsventil 19 verbunden,
um Evakuierung der Luft zu erlauben, die zwischen der freien Oberfläche der
im Behälter 3 gespeicherten
Komponente des Silikons und der Unterseite der Pressscheibe 11 vorhanden
ist, wenn die Scheibe in den Speicherbehälter 3 eingesetzt
wird.
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Das
Rohr 15 ist mittels eines Kanals 20a, entlang
dessen man zweckmäßig ein
weiteres Luftentlüftungsventil
anordnen kann, um Evakuierung der Luft zu erlauben, wenn der Betrieb
der Vorrichtung beginnt, mit der Vordosierkammer 4a verbunden.
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Entsprechend
fördert
die Einheit 5b, deren detaillierte Beschreibung zwecks
Einfachheit weggelassen worden ist, die andere Komponente des Silikons
durch einen Kanal 20b in die Vordosierkammer 4b.
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Die
Vordosierkammern 4a und 4b sind innerhalb von
jeweiligen Zylindern 21a und 21b ausgebildet,
bei denen ein Ende mit einem Kopf 22 verbunden ist und
das entgegengesetzte Ende mit einer Stützplatte 23 verbunden
ist. Die Vordosierkammern 4a und 4b sind im Wesentlichen
zylindrisch, und eine jede beherbergt einen Presskolben 24a, 24b,
der mit einem Stiel 25a, 25b versehen ist, der
aus dem axialen Ende der dem Kopf 22 gegenüber liegenden Kammer 4a, 4b hervorsteht.
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Jede
Vordosierkammer 4a, 4b hat an einem ersten Ende,
das durch das mit dem Kopf 22 verbundene Ende gebildet
wird, eine Öffnung 26a, 26b,
die durch ein steuerbares Dreiwegeventil 27a, 27b selektiv
mit dem Kanal 20a, 20b oder mit einem von den zwei Öffnungen 26a, 26b gemeinsam
benutzten Einspritzkanal 29 verbunden werden kann.
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Ein
jedes der Dreiwegeventile 27a, 27b enthält ein Flusssteuerelement 30a, 30b,
zum Beispiel vom Drehtyp, welches sich auf Befehl von einer ersten
Position, in welcher es die Öffnung 26a, 26b mit dem
entsprechenden Kanal 20a, 20b verbindet und die
Verbindung der Öffnung 26a, 26b mit
dem Einspritzkanal 29 blockiert, in eine zweite Position
bewegen kann, in der es die Öffnung 26a, 26b mit
dem Einspritzkanal 29 verbindet und die Verbindung der Öffnung 26a, 26b mit
dem entsprechenden Kanal 20a, 20b blockiert.
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Vorzugsweise
sind die Vordosierkammern 4a, 4b, welche identische
Abmessungen haben, nebeneinander parallel zueinander angeordnet.
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Die
Vorrichtung in Übereinstimmung
mit der Erfindung ist mit Mitteln zum Begrenzen des Hubs der Presskolben 24a, 24b in
den Vordosierkammern 4a, 4b versehen, um äußerst präzise Dosierung
des in die Vordosierkammern 4a und 4b eingeleiteten
Volumens der Komponenten des Silikons zu erlauben.
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Die
genannten Mittel zum Begrenzen des Hubs der Presskolben 24a, 24b umfassen
eine Schubplatte 31, welche dem Ende der Stiele 25a, 25b gegenüberliegt,
das auf der in Bezug auf den Kopf 22 entgegengesetzten
Seite von den Vordosierkammern 4a, 4b vorsteht.
Die Schubplatte 31 bildet ein Anschlagelement für die Bewegung
der Presskolben 24a, 24b vom Kopf 22 weg
im Anschluss an die durch die oben beschriebenen Ziehmittel durchgeführte Einleitung
der Silikonkomponente in die entsprechende Vordosierkammer 4a, 4b.
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Die
Schubplatte 31 kann sich auf Befehl bewegen, um ihre Position
entlang einer Einstellrichtung zu verändern, die parallel zu den
Achsen der Vordosierkammern 4a, 4b ist, und um
den den Presskolben 24a, 24b erlaubten Hub vom
Kopf 22 weg entsprechend zu verändern und daher das Volumen
der Vordosierkammern 4a, 4b, das tatsächlich mit
den Komponenten des Silikons gefüllt
werden kann, zu verändern.
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Die
Bewegung der Schubplatte 31 entlang der Einstellrichtung
wird in der gezeigten Ausführungsform
mittels eines Getriebemotors 32 angetrieben, welcher mittels
eines Schneckengetriebes mit der Schubplatte 31 verbunden
ist. Insbesondere ist die Schubplatte 31 mit dem Ende eines
Paares Stützstäbe 33 verbunden,
welche an ihrem entgegengesetzten Ende durch ein Querglied 34 miteinander
verbunden sind. Die Stäbe 33 werden
von einem Block 35 getragen, so dass sie sich entlang ihrer
Achse verschieben können,
welche parallel zu den Achsen der Vordosierkammern 4a, 4b ist.
Die Schubplatte 31 ist außerdem mittels einer Gewindewelle 36,
deren Achse parallel zur Achse der Stäbe 33 ist und mit
einem in den Figuren nicht gezeigten Innengewinde kämmt, welches
von einem Zahnrad getragen wird, das durch den Getriebemotor 32 um
seine eigene Achse gedreht wird, mit dem Querglied 34 verbunden.
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In
der Praxis wird durch Antrieb des Getriebemotors 32 die
Schubplatte 31 dazu gebracht, eine Translationsbewegung
in Richtung auf den Kopf 22 oder davon weg durchzuführen.
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Die
Vorrichtung umfasst weiterhin Einspritzmittel zum gleichzeitigen
Ausstoßen
der zwei Komponenten des Silikons aus den Vordosierkammern 4a, 4b und
zu dessen Förderung entlang
des Einspritzkanals 29.
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Solche
Einspritzmittel umfassen die Schubplatte 31, welche mittels
des Getriebemotors 32 eine Translationsbewegung in Richtung
auf den Kopf 22 durchführen
kann, um die Presskolben 24a, 24b in Richtung
auf den Kopf 22 zu schieben und daher die Vordosierkammern 4a, 4b zu
leeren, wenn die Flusssteuerelemente 30a, 30b der
Dreiwegeventile 27a, 27b in der zweiten Position
sind.
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Der
Getriebemotor 32 kann durch einen Getriebemotor mit fester
Geschwindigkeit und festem Drehmoment gebildet werden, um die Schubplatte 31 mit
einer konstanten Geschwindigkeit und einem konstantem Schub anzutreiben,
wodurch Förderung des
Silikons entlang des Einspritzkanals 29 mit einer konstanten
Flussrate und einem konstanten Druck erzielt wird.
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Als
eine Alternative kann der Getriebemotor 32 mit einem Motor
mit veränderlicher
Geschwindigkeit und veränderlichem
Drehmoment gebildet werden, um die Schubplatte 31 mit veränderlichem Schub
und veränderlicher
Geschwindigkeit anzutreiben, um die Flussrate und den Druck des
Silikons entlang des Einspritzkanals 29 entsprechend zu
verändern,
wie nachfolgend deutlicher wird.
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Entlang
des Einspritzkanals 29 sind zweckmäßig Mittel zum Mischen der
zwei Komponenten des Silikons vorgesehen. Solche Mischmittel können durch
einen statischen Mischer von einem bekannten Typ gebildet werden,
welcher zwecks Einfachheit nicht gezeigt ist.
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Entlang
des Einspritzkanals 29 kann ein Loch 40 zum Einleiten
eines Farbstoffs in das Silikon vorgesehen sein.
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Der
Einspritzkanal 29 kann mit einer Spritzgusspresse vom konventionellen
Typ verbunden werden oder kann einfach mit einer Einspritzdüse versehen
werden und in eine Form eingeführt
werden.
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Der
Druck in den Vordosierkammern 4a, 4b oder entlang
der Kanäle 20a, 20b kann
mittels Drucksensoren von einem bekannten Typ, die zwecks Einfachheit
nicht gezeigt sind und welche funktionell mit den Ziehmitteln verbunden
sind, gesteuert werden, um das Pumpen der entsprechenden Komponente des
Silikons zu unterbrechen, wenn die entsprechende Vordosierkammer 4a oder 4b voll
ist, wie nachfolgend deutlicher wird.
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Der
Betrieb der Vorrichtung in Übereinstimmung
mit der Erfindung ist wie folgt.
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Die
Speicherbehälter 3,
von denen jeder die entsprechende Komponente des Silikons enthält, werden
auf dem Fuß 6 angeordnet
und werden geöffnet,
indem der Deckel von ihrem oberen Ende entfernt wird. Während dieser
Arbeit werden die Pressscheiben 11 der Einheiten 5a und 5b über die Speicherbehälter 3 angehoben.
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Sobald
die Behälter 3 geöffnet worden
sind, werden die Hydraulik- oder Pneumatikzylinder 14 betrieben,
was das allmähliche
Absenken der Pressscheiben 11 bewirkt, welche in die Speicherbehälter 3 eintreten
und die darin enthaltene Komponente des Silikons allmählich unter
Druck setzen, wie in 1 und 2 gezeigt.
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Während dieses
Arbeitsschritts wird das Ventil 19 geöffnet, um das Entlüften der
zwischen der freien Oberfläche
der Komponente des Silikons und der Unterseite der Pressscheibe 11 vorhandenen Luft
zu erlauben.
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In
der Zwischenzeit, je nach der von der Benutzervorrichtung benötigten Silikonmenge,
ist die Schubplatte 31 durch Antrieb des Getriebemotors 32 in
einen voreingestellten Abstand von den Stielen 25a, 25b der
Presskolben 24a, 24b entfernt worden, die sich
am Ende der Vordosierkammern 4a, 4b befinden,
in denen die Öffnungen 26a, 26b vorgesehen sind.
Weiterhin sind die Flusssteuerelemente 30a, 30b der
Dreiwegeventile 27a, 27b in der ersten Position,
in welcher sie die Öffnungen 26a, 26b ausschließlich mit
dem entsprechenden Kanal 20a, 20b verbinden, wie
in 3 gezeigt.
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Das
Absenken der Pressscheibe 11 für jede der Einheiten 5a, 5b vergrößert den
Druck des entsprechenden Komponente des Silikons, die in das untere
Ende des Rohrs 15 eintritt und durch die Wirkung dieses
Drucks teilweise vorangetrieben wird, so dass sie entlang des Rohrs 15 aufsteigt.
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Der
Antrieb des Schraubenzuführapparats 16 bewirkt
das allmähliche
Vorrücken
der Komponente des Silikons entlang des Rohrs 15 und pumpt es
mit einem Druck von einigen Bar entlang des entsprechenden Kanals 20a, 20b.
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Die
zwei Komponenten des Silikons werden dann in die Vordosierkammern 4a, 4b gefördert und bewirken
das Vorrücken
der Presskolben 24a, 24b in Richtung auf die Schubplatte 31.
Wenn der Stiel 25a, 25b eines Presskolbens 24a oder 24b an
der Schubplatte 31 ankommt, erfolgt eine Druckzunahme innerhalb
der entsprechenden Vordosierkammer 4a oder 4b und
wird durch den Drucksensor abgefühlt.
Als Folge des Abfühlens
dieser Druckzunahme wird das Pumpen der entsprechenden Komponente
des Silikons entlang des Kanals 20a oder 20b unterbrochen. Wenn
beide Stiele 25a, 25b der Presskolben 24a, 24b an
der Schubplatte 31 angekommen sind, bedeutet dies, dass
die Vordosierkammern 4a, 4b mit der entsprechenden
Komponente des Silikons gefüllt sind
und das Pumpen der Komponenten des Silikons in die Vordosierkammern 4a, 4b unterbrochen
worden ist, wie in 4 gezeigt. In diesem Zeitpunkt werden
die Flusssteuerelemente 30a, 30b der Dreiwegeventile 27a, 27b in
die zweite Position bewegt, in der sie die Öffnungen 26a, 26b ausschließlich mit dem
Einspritzkanal 29 verbinden, und der Getriebemotor 32 wird
betätigt,
was die Translationsbewegung der Schubplatte 31 in Richtung
auf den Kopf 22 bewirkt und dementsprechend das Ausstoßen der Komponenten
des Silikons aus den Vordosierkammern 4a, 4b und
deren Fluss in den Einspritzkanal 29 bewirkt, wie in 5 gezeigt.
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Wie
früher
erwähnt,
kann der Einspritzkanal 29 eine Spritzgusspresse vom konventionellen
Typ speisen oder kann, insbesondere wenn der Getriebemotor 32 durch
einen Motor mit veränderlicher
Geschwindigkeit und veränderlichem
Drehmoment gesteuert wird, verwendet werden, um das Silikon direkt und
daher auch in Abwesenheit einer echten Spritzgusspresse in die Form
einzuspritzen.
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Sobald
die Vordosierkammern 4a, 4b geleert worden sind,
werden die Flusssteuerelemente 30a, 30b der Dreiwegeventile 27a, 27b in
die erste Position zurückgebracht,
und das Pumpen der Komponenten des Silikons entlang der Rohre 15 und
entlang der Kanäle 20a, 20b wird wiederaufgenommen.
In diesem Zeitpunkt wird der Betrieb wiederholt, wie schon beschrieben.
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Der
Einspritzkanal 29 kann mit einer Spritzgusspresse verbunden
werden, welche das Silikon in die Form einspritzt.
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Als
eine Alternative kann der Einspritzkanal 29 mit einer Einspritzdüse enden,
die zu verwenden ist, um das Silikon direkt in die Form einzuspritzen.
In diesem Fall ist der Motor des Getriebemotors 32 vorzugsweise
vom Typ mit veränderlichem
Drehmoment und veränderlicher
Geschwindigkeit und kann von einem PLC-Logiksystem verwaltet werden,
um durch Veränderung
der Flussrate und des Drucks die Einspritzung des Silikons in die
Form zu modulieren, was es unnötig
macht, eine Spritzgusspresse zu verwenden.
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In
der Praxis hat es sich gezeigt, dass die Vorrichtung in Übereinstimmung
mit der Erfindung das beabsichtigte Ziel vollständig erreicht, da sie durch
Betrieb mit niedrigem Druck beträchtliche
Einsparungen ermöglicht,
was die Dimensionierung der gesamten Vorrichtung und ihre Verwaltung
betrifft. Weiterhin ist die Vorrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung
im Stande, die hergestellte Silikonmenge auf eine äußerst einfache
Weise zu verändern,
um die meisten ungleichartigen Benutzeranforderungen zu erfüllen.
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Ein
weiterer Vorteil der Vorrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung,
welcher aus dem Umstand erwächst,
dass alle Teile, die mit den Komponenten des Siliziums Kontakt haben,
demontiert werden können,
besteht darin, dass sie schnell zu reinigen ist, wenn das gerade
verwendete Material gewechselt wird.
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Man
beachte auch, dass die Vorrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung
mit Speicherbehältern
mit unterschiedlichen Fassungsvermögen verwendet werden kann,
indem einfach die Pressscheiben ausgetauscht werden.
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Ein
weiterer Vorteil der Vorrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung
ist, dass sie das Silikon direkt in die Form einspritzen kann, ohne
auf eine Spritzgusspresse zurückzugreifen.
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In
der Praxis können
die verwendeten Materialen, solange sie mit dem speziellen Gebrauch kompatibel
sind, sowie die Abmessungen in Übereinstimmung
mit den Anforderungen und mit dem Stand der Technik beliebig sein.
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Wenn
in einem Anspruch erwähnten
technischen Merkmalen Bezugszeichen folgen, wurden diese Bezugszeichen
nur zu dem Zweck aufgenommen, die Verständlichkeit der Ansprüche zu steigern, und
dementsprechend haben solche Bezugszeichen keinerlei einschränkende Wirkung
auf die Interpretation jedes Elements, das exemplarisch mit solchen Bezugszeichen
bezeichnet ist.