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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Lösen
von auf Kathoden galvanisierten Schichten, insbesondere
geeignet zur Gewinnung von Metallen durch Elektrolyse, wie bei
der elektrolytischen Gewinnung von Kupfer, Zink usw..
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Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrichtung des
Typs, daß sie einen Aufnahmebereich für von den
Elektrolysetrögen kommende Kathoden, einen Kathoden-Bearbeitungsbereich
und einen Speicherbereich für von elektrolytischen
Metallschichten freie Kathoden aufweist, wobei die Kathoden zu den
drei genannten Bereichen nacheinander bewegt werden können und
der Bearbeitungsbereich eine Einrichtung zum Waschen der
Kathoden und eine Einrichtung zum Abziehen der
aufgalvanisierten Metallschichten aufweist.
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Bei den Vorrichtungen des erwähnten Typs besteht die
Wascheinrichtung allgemein aus festen Wasserstrahlen, die auf
der gleichen Höhe wie die Kathoden angebracht und auf den
durch sie eingenommenen Platz gerichtet sind. Andererseits
wird der Vorgang des Ablösens der aufgalvanisierten
Metallschichten in zwei aufeinanderfolgenden Vorgängen durchgeführt:
Der erste Schritt besteht in einem Vorgang zum Abtrennen der
oberen Kante der aufgalvanisierten Schichten von der
Kathodenplatte, während die Schichten dann in einem zweiten Vorgang
vollständig losgelöst werden.
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Bei der elektrolytischen Gewinnung von Zink sind
Vorrichtungen bekannt, bei denen der erste Schritt des Loslösung
der oberen Kante durch einen Penetrator bewerkstelligt wird,
während der zweite Schritt durch die Verwendung senkrechter
Klingen geschieht. Eine Vorrichtung diesen Typs ist zum
Beispiel im spanischen Patent Nr. 2020729 der gleichen Anmelder
beschrieben.
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Bei der elektrolytischen Gewinnung von Kupfer ist
aufgrund des spanischen Patents Nr. 2005673 der Firma MIM
Technology Marketing Ltd. ein Gewinnungsverfahren bekannt, nach dem
der erste Ablöseschritt dadurch durchgeführt wird, daß die
Kathode gebogen wird, so daß mindestens ein Teil des
aufgalvanisierten Materials sich von Kathode lösen kann. Im folgenden
Schritt werden die aufgalvanisierten Schichten dann unter
Verwendung von Klauen oder Gasstrahlen vollständig abgezogen.
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Welches Verfahren man auch wählt, das vollständige
Abziehen der aufgalvanisierten Metallschichten erfordert zwei
aufeinanderfolgende Vorgänge mit ihren entsprechenden
Vorrichtungen oder Einrichtungen, wodurch die entsprechenden
Anlagen wesentlich teuerer werden.
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Wenn andererseits der erste Abziehschritt durch ein
Biegen der Kathode geschieht, besteht die Gefahr, daß sich der
Schutz der Kathodenkanten mit löst, wodurch während des
Elektrolysevorgangs Flüssigkeit zwischen Schutz und Kathode
eindringen kann, wodurch in diesen Bereichen der Kathode Metall
abgelagert wird, was dazu führen kann, daß sich der Schutz
löst.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum
Abziehen der auf einer Kathode aufgalvanisierten
Metallschichten zu schaffen, durch ein einen Schritt oder Vorgang
bildendes kontinuierliches Verfahren, das die Verwendung von
lediglich einer Abzieheinheit nötig macht.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt das volle
Ablösen der aufgalvanisierten Metallschichten, ohne ein
Beschädigen der Kathodenplatte oder des Schutzes ihrer Kanten.
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Außerdem sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der
Verbrauch von Wasser und Energie im Vergleich zu herkömmlichen
Systemen minimal.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen die Wasch-
und die Abzieheinheit aus einer Anzahl unabängiger Rahmen, von
denen jede einen senkrechten Durchgang definiert, der so
ausgelegt ist, daß eine Kathode hindurchpaßt. Jeder dieser
Rahmen ist mit einem Galgen versehen, der eine senkrechte
Bewegung zwischen einer unteren Position, bei dem er unter der
unteren Kante der in der entsprechenden Station befindlichen
Kathode ist, und einer oberen Position, bei der der Rahmen die
Kathode umfaßt, ausführen kann.
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Der Waschstationsrahmen ist als Schublade konstruiert und
hat eine Einrichtung zum Spritzen von Wasser unter Druck auf
die Kathodenoberfläche.
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Der Abziehstationsrahmen weist zwei Sätze senkrechter
Klauen auf, die so eingerichtet sind, daß sie sich auf zwei
waagrechten parallelen Stäben frei drehen können, von denen
jeder auf Armen sitzt, die an ihrem unteren Ende schwenkbar am
oberen Ende des Rahmens angebracht sind. Die Abziehstation
weist außerdem zwei Walzen auf, von denen jede koaxial
angebracht ist und sich auch frei auf einem der Stäbe zwischen den
Klauen des Stabs drehen kann. Diese Arme können sich zwischen
einer Position der größten Entfernung und einer Position der
größten Annäherung hin und herbewegen. Der Rahmen kann sich
außerdem senkrecht bewegen zwischen einer unteren Position,
bei der er unter der unteren Kante der in die Abzieheinheit
eingefahrenen Kathode ist, und einer oberen Position, bei der
der Rahmen die Kathode umfaßt und die Klauen unmittelbar über
der Oberkante des aufgalvanisierten Materials sind.
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Die Klauen der Abzieheinheit haben einen keilförmigen
senkrechten unteren Teilbereich. Diese Klauen sind außerdem
schwenkbar zwischen einer Position nahe an der Kathode, bei
der die Innenoberfläche der keilförmigen Bereiche parallel zur
Kathodenplatte ist, und in eine entfernte Position, bei der
die Innenoberfläche sich von der Kathodenplatte entfernt.
Sowohl die Klauen aus auch die Arme werden durch
Pneumatikzylinder betätigt.
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Aufgrund der genannten Konstruktion sind die
Innenoberflächen der keilförmigen Bereiche der Klauen nahe bei der
Kathode ohne Druck auf diese auszuüben, wenn der Rahmen an
seiner obersten Endposition und der Schwenkarm in seiner
Position der höchsten Stabannäherung und auch die Klauen in
die Position der größten Annäherung zur Kathode geschwenkt
sind.
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Die Abzieheinrichtungen weisen weiter zwei obere Walzen
auf, parallel zu den Stäben, auf denen die Klauen sitzen, die
über den Klauen angebracht sind. Diese Walzen sind so
angebracht, daß sie sich frei zwischen Armpaaren drehen können,
die an ihrem unteren Ende schwenkbar am Rahmen angebracht
sind. Die Arme sind mit Betätigungszylindern verbunden und
sind kippbar zwischen zwei Endpositionen, von denen eine
senkrecht ist, wobei die Walzen schließlich außerhalb des
senkrechten Durchgangs des Rahmens sind, und einer
geschlossenen Position, bei der die Rollen schließlich in diesem
Durchgang sind.
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Die beschriebenen Eigenschaften und erfindungsgemäße
Merkmale sowie der Betrieb der Vorrichtung sind im Folgenden
detaillierter anhand der Zeichnungen beschrieben, wobei ein
Ausführungsbeispiel in nicht einschränkender Weise gegeben
wird. Es zeigt:
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Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
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Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch die
Vorrichtung entlang der Linie II-II von Fig.
1,
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Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch die
Vorrichtung entlang der Linie III-III von Fig.
1,
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Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines der
Galgen der Vorrichtung von Fig. 1,
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Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer
Waschkammer,
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Fig. 6 eine Schmalseitenansicht einer Waschkammer,
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Fig. 7 eine Breitseitenansicht einer Waschkammer,
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Fig. 8 eine perspektivische Darstellung der
Rahmen- und Abzieheinrichtung,
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Fig. 9 den Ausschnitt A von Fig. 7 in größerem
Maßstab,
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Fig. 10 einen senkrechten Schnitt des
Abziehrahmens, in dem die verschiedenen Elemente
oder Bestandteile in der Ruheposition
gezeigt sind,
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Fig. 11 einen Schnitt ähnlich Fig. 9, bei dem die
Abziehklauen zum Beginnen des Vorgangs
positioniert sind,
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Fig. 12 den Ausschnitt B von Fig. 10 in einem
größeren Maßstab,
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Fig. 13, 14 und 15 Ansichten ähnlich Fig. 11, die die Klauen
an verschiedenen Stufen des Abziehvorgangs
zeigen,
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Fig. 16 eine Ansicht ähnlich Fig. 10, wobei die
Abziehelemente an einem Zwischenschritt des
Vorgangs sind,
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Fig. 17 den Ausschnitt C von Fig. 16 in einem
größeren Maßstab,
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Fig. 18 eine Ansicht ähnlich Fig. 10, die den
letzten Schritt des Abziehvorgangs zeigt,
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Fig. 19 eine Ansicht ähnlich Fig. 10, die die von
den verschiedenen Abzieheinrichtungen am
Ende des Vorgangs eingenommene Position
zeigt.
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Die in Fig. 1 bis 3 gezeigte Vorrichtung weist einen
Aufnahmebereich für von den Elektrolysetrögen kommende
Kathoden auf, der insgesamt die Referenznummer 1 hat, einen
Kathodenbearbeitungsbereich 2 und einen Bereich 3 zum Speichern von
Kathoden, die schon von der auf sie aufgalvanisierten Schicht
befreit sind.
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Entlang des oberen Teils dieser drei Bereiche verlaufen
zwei parallele Schienen 4, die eine Metallstruktur bilden, auf
der oben ein Plastik-Abdeckprofil 4a liegt, das die Stütz- und
Gleitoberfläche der Kathoden-Kopfleiste ausmacht. Sowohl im
Kathodenaufnahmebereich 1 als auch im Speicheraufnahmebereich
3 sind über den Schienen Kathodenpositionier-Antriebselemente
5 angeordnet mit einem Betätigungssystem, das einen
Pneumatikzylinder 6 aufweisen kann. Diese zwei Bereiche weisen weiter
Zwischenführungen 7, deren Zweck es ist, Schwingbewegungen der
von den Schienen 4 hängenden Kathoden zu verhindern. Die
Positionier- und Antriebsvorrichtungen 5 sitzen auf den von
den Schienen 4 unterstützten Profilen 8.
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Die Schienen 4 werden von senkrechten Ständern 9
gehalten, zwischen denen ein Laufsteg 10 verläuft, der auf der Höhe
der Übergangs- oder Arbeitsoberfläche angeordnet ist, die die
Höhe des Bodens ist.
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Der Kathodenbearbeitungsbereich 2 hat außerdem eine
Kathodenbewegungs- und Positioniereinrichtung 11, durch die
die Kathoden entlang einer über den Schienen 4 liegenden
Schiene 12 geführt werden können. Außerdem weist der
Kathodenbearbeitungsbereich 2 zwei Galgen auf, die die Referenznummern
13 und 14 haben, von denen der erste die Wascheinrichtung 15
trägt, während der zweite die Abzieheinrichtung 16 trägt.
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Auf der unteren Seite des Speicherbereichs 3 verläuft ein
Förderband 17, auf das dann zum Beispiel von einer
hydraulischen Dämpfvorrichtung die aufgalvanisierten Metallschichten
fallen, nachdem sie von den Kathoden abgezogen wurden. Auf dem
letzten Stück des Bands ist ein Drückmechanismus 18, der aus
einem Pneumatikzylinder besteht, der die abgezogenen
Metallplatten 19 auf Führungen 20 aus L-Profilen schiebt, die nach
dem Öffnen die Platten 19 fallenlassen, so daß sie
aufgestapelt werden, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt.
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Fig. 4 zeigt einen der Galgen 13 oder 14, durch den oben
die Schienen 4 verlaufen, die die Kathodenkopfleisten tragen.
Die Füße dieser Galgen weisen Führungen 21 auf, auf denen die
Wasch- 15 oder die Abziehvorrichtung 16 gleitet. Die Galgen
13-14 tragen ein Antriebssystem 22 zur Senkrechtbewegung der
Wasch- oder der Abzieheinrichtung.
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Fig. 5 bis 7 zeigen die Wascheinrichtung, die eine Kammer
23 aufweist, die ungefähr die Form eines rechteckigen,
geraden, Prisma-Kastens hat, die oben offen ist, so daß er eine
Kathode aufnehmen kann. Der Kasten oder Rahmen 23 hat an
seinen Schmalseiten Plastikrädchen 24 mit dichten Kugellagern
zum Führen des Rahmens entlang der Profile 21 der Galgen, Fig.
3. An diesem Radmechanismus sind Linear-Bewegungselemente des
Antriebssystems 22 befestigt, die auch auf den Profilen 21
laufen.
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Wie in Fig. 6 und 7 besser zu sehen, ist auf der
Innenseite der Waschkammer 23 auf den Breitseiten zwei Reihen von
Spritzdüsen 25, die so angebracht sind, daß sie den
Auftreffwinkel des Heißwasserstrahls verändern können, der auf die in
den Kasten eingeführten Kathoden trifft. Die Öffnung am oberen
Ende des Kastens weist ein System flexibler Verschlußklappen
26 auf, die ein Eintreten der Kathode erlauben, jedoch ein
Austreten von Wasser aus der Kammer verhindern. Dieses
Verschlußsystem kann aus einem Vorhang aus äußerst flexiblen
Plastikfäden bestehen. Die Wasserzuführung geschieht über
flexible Schläuche, und der Kasten weist ein Dampfabführsystem
27 auf, das an seinem oberen Teil mit Ansaugschlitzen und mit
einem Absaugsystem verbunden ist. Die Kammer 23 ist außerdem
mit Rohren zum Ablassen des Reinigungswassers versehen.
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Fig. 8 und 9 zeigen die Abzieheinrichtung, die auch einen
Rahmen 29 aufweist, der einen senkrechten Durchgang definiert,
so daß er sich bewegen und um eine Kathode anordnen kann, und
außen einen Führungsmechanismus mit Plastikrädern 30 hat, die
die gleichen Beschaffenheit und Funktion haben, wie die für
die Waschkammer 23 beschriebenen.
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Am oberen Ende des Rahmens sind auf jeder Seite des
senkrechten Durchgangs zwei Arme 31 befestigt, die um eine
untere Schwenkachse 32 schwenkbar sind, wobei das Drehen um
die Achse 32 durch einen Pneumatikzylinder 33 gesteuert wird.
Zwischen dem oberen Ende der Arme 31 verläuft auf jeder Seite
ein Stange 34 parallel zur Achse 32. Auf jeder Stange 34 sind
frei drehbar zwei senkrechte Klauen 35 und eine koaxiale
Mittelwalze 36 angebracht, die als Beabstandungselement für
die Klauen 35 dienen und von denen die Seitenoberfläche
mindestens auf der zur gegenüberliegenden Walze zeigenden Seite
über die Klauen hinausragt. Die Klauen 35 sind um die Stange
34 schwenkbar, die von den Hydraulikzylinkern 7 bewegt wird.
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Schließlich weist der Rahmen 29 eine sich frei drehende
obere Walze 38, die auf dem oberen Ende der Arme 39, Fig. 10,
angebracht ist, die an ihrem unteren Ende an Panelen 40
angebracht sind, die zwischen den Armen 31 verlaufen, wodurch die
Arme 39 durch die Betätigung des Hydraulikzylinders 41
schwenkbar werden.
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Während des Betriebs der beschriebenen Vorrichtung, wird
eine Ladung von durch entsprechende Vorrichtungen in gleichem
Abstand gehaltenen Kathoden zum Beispiel unter Verwendung
einer Kranbrücke herbeigeschafft und auf den Schienen 4 im
Aufnahmebereich 1 positioniert. Wenn die Kathoden richtig auf
den Schienen 8 sitzen, wird die erste Kathode unter Verwendung
der Schiebeelemente 5 verschoben, bis sie sich unter dem
Galgen 13 befindet. Die Heißwasserzuführung wird dann über die
Düsen 25 der Waschkammer 23 betätigt, und die Auf-Ab-Bewegung
der Kammer 23 wird eingeleitet, wodurch während des Wegs nach
oben und nach unten der Waschkammer an der Kathode Wasser
gleichmäßig und mit konstantem Druck auf die Oberflächen der
Kathode gespritzt wird, wodurch diese gleichmäßig und
vollständig gereinigt wird. Die Anordnung und Ausrichtung der
Düsen 25 ist so, daß die Kathode einschließlich der Kopfleiste
schließlich vollständig gereinigt ist.
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Wenn die Waschkammer wieder ihre untere Endposition
erreicht hat, wird die Kathode durch Betätigung des
Schiebeelements 11 zum zweiten Galgen 14 verbracht. Der Rahmen beginnt
sich von den Rollen 30 geführt zu heben, während die Arme 31
und 39 in geöffneter Position sind, wie in Fig. 10 gezeigt.
Während dieser Bewegung wird die Kathode 42 in den Rahmen 29
bis zu dem Punkt eingeführt, da der Rahmen seinen oberen
Endpunkt erreicht, bei dem die Klauen 35 sich über der
Oberkante der aufgalvanisierten Metallschichten 43 befinden. In
diesem Augenblick werden die Zylinder 33 betätigt, so daß die
Arme 31 und die Panele 40 die in Fig. 11 gezeigte Position
einnehmen, in der die Klauen 35 nahe der Kathode sind und die
Walzen 36 auf der Oberfläche der Kathode 42 unmittelbar über
der Oberkante der aufgalvanisierten Schichten 43 sind.
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Wie in Fig. 12 zu sehen ist, weisen die Klauen einen
keilförmigen unteren senkrechten Abschnittsbereich 44 auf,
dessen Winkelkante parallel zur Kathodenoberfläche 42 ist. In
der anfänglichen Arbeitsposition, die in Fig. 11 und 12
dargestellt ist, ist die Innenoberfläche des keilförmigen Bereichs
44 parallel zur Kathodenoberfläche und von ihr geringfügig
entfernt. Zum Vermeiden der Gefahr eines Metallkontakts
zwischen der Klaue 35 und der Kathodenoberfläche 42 können die
Klauen mit einer Plastikschutzvorrichtung ausgerüstet sein.
Die Winkelkante der Bereiche 44 wird einer
Abnutzungsschutz
behandlung unterzogen, wodurch die Winkelkanten ohne eine
wesentliche Abnutzung eine höhere Anzahl von Betriebszyklen
aushalten.
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Bei der beschriebenen Position garantiert das Abstützen
durch die Walzen 36 eine korrekte Positionierung der Kathode
und der Klauen 35 in Beziehung dazu. Der Abstand zwischen der
unteren Winkelkante der keilförmigen Bereiche 44 der Klauen
und der Oberkante der aufgalvanisierten Schichten 43 kann zum
Beispiel dadurch eingestellt werden, daß die Position der
Platte 46 eingestellt wird, die auf jeder Seite eine Klaue 35
stützt.
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Von der in Fig. 11 und 12 gezeigten Position leitet der
Rahmen 29 eine Absenkbewegung ein, wobei sich die Walzen 36
frei in Kontakt mit der Oberfläche der Kathode 42 drehen und
daher die relative Position der Klauen 35 zur Kathode
erhalten.
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Fig. 13 zeigt den Beginn des Absenkungsschritts des
Rahmens 29, bei dem der Kontakt der Winkelkante der
keilförmigen Bereiche der Klauen 35 mit der Oberkante der
aufgalvanisierten Schichten 43 zustandekommt, wobei die Winkelkante
eindringt und die Ablösung der Ablagerungen 43 einleitet, wie
in Fig. 13 gezeigt.
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In der erwähnten Situation werden die Zylinder 37, Fig.
11 betätigt, wodurch die Klauen 35 gedreht werden, wobei die
Winkelkante des keilförmigen Bereichs 44 sich von der Kathode
entfernt und sich schließlich der obere Teil der
aufgalvanisierten Schichten 43 löst, wie in Fig. 14 gezeigt, wobei die
Walzen 36 ständig auf der Kathodenplattenoberfläche
weiterrollen, während gleichzeitig die Ablösung der aufgalvanisierten
Schichten 43 sich wie in Fig. 15 gezeigt fortsetzt.
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Wenn die schon von der Kathode 42 abgelösten
aufgalvanisierten Schichten 43 über den Rahmen hinaustreten, werden die
Zylinder 41 aktiviert, Fig. 16, wodurch ein Kippen der Arme 39
zur inneren Position verursacht wird, bei der die am Ende der
Arme angebrachten freidrehenden Walzen 38 auf den Bereichen
der aufgalvanisierten Schichten laufen, die schon abgelöst
sind, wodurch diese näher zur Oberfläche der Kathode 42
gedrückt werden.
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Unter Beibehaltung der beschriebenen Position der
verschiedenen Zylinder und unter Fortsetzung der Absenkung des
Rahmens 29 wird dann die in Fig. 18 gezeigte Situation
erreicht, bei der die aufgalvanisierten Schichten 43 dann
vollständig von der Kathodenoberfläche 42 abgelöst wurden. Bei der
in Fig. 18 gezeigten Situation wird zwischen den freidrehenden
Walzen 38 und den Klauen 35 ein bestimmtes Drehmoment erzeugt,
was dann den unteren Teil der aufgalvanisierten Schichten
abzieht, ohne daß die Klauen 35 und die Walzen 36 die
Unterkante der Kathode 42 erreichen müssen. Gleichzeitig werden die
von der Kathode 42 abgezogenen Schichten 43 zwischen den
Walzen 38 und den Klauen 35 gehalten.
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Die Anwendung des beschriebenen Verfahrens vermeidet eine
Gefahr der Beschädigung des Schutzes der unteren Kante der
Kathode, da weder die Klauen noch die Walzen nie mit diesem
unteren Schutz in Kontakt kommen. Das zwischen den
freidrehenden Walzen 38 und den Klauen erzeugte Drehmoment verhindert,
daß die Unterkante der abgelösten Schichten mit dem Schutz der
unteren Kathodenkante kollidiert. Zusammenfassend läßt sich
sagen, daß dadurch alles unterbleibt, was den unteren Schutz
der Kathodenplatte beschädigen könnte.
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Außerdem kommen die senkrechten Klauen nicht direkt mit
der Kathodenoberfläche in Kontakt, wodurch ein Metall-Metall-
Kontakt vermieden wird, der sonst vielleicht die Oberflächen
der Platte beschädigt.
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Wenn die aufgalvanisierten Schichten 43 vollständig
abgezogen sind und die Absenkbewegung des Rahmens 29 beendet
ist, werden die Zylinder 33 zusammengezogen, wodurch die Arme
31 und Panele 40 nach außen gekippt werden, wie in Fig. 18 zu
sehen ist, wodurch eine Kollision zwischen den freidrehenden
Walzen 36 und dem Schutz der Unterkante der Kathoden vermieden
wird. Das Einziehen der verbleibenden Zylinder 37 und 41 gibt
dann die Bleche 43 frei, die den aufgalvanisierten Schichten
entsprechen, die durch den Rahmen auf den Dämpfmechanismus des
aufnehmenden Förderbands 17, Fig. 1, fallen.
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Am Ende dieses Schritts werden dann alle Zylinder
eingezogen und der Rahmen 29 in seine untere Position gebracht, wo
er für einen neuen Abziehzyklus bereit ist.
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Mit den beschriebenen Vorrichtungen werden die Kathoden
im Kathodenaufnahmebereich 1 einem vollständigen Waschvorgang
unterzogen, und die aufgalvanisierten Metallschichten werden
durch einen kontinuierlichen Vorgang abgezogen, der unter
Verwendung der Klauen 35 während der Absenkbewegung des
Rahmens 29 ausgeführt wird, ohne daß dabei die Kathodenplatte 42
beschädigt wird, aufgrund der freidrehenden Walzen 36, die auf
der gleichen Drehachse wie die Klauen 35 sitzen, und der
Plastik-Schutzvorrichtungen 45, die auf den Klauen angebracht
sind.
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Der modulare Aufbau der oben beschriebenen Vorrichtungen
erlaubt je nach Notwendigkeit eine Anordnung von zwei oder
mehr Bearbeitungsbereichen, von denen jeder seine
entsprechende Wasch- und Abzieheinrichtung hat.