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Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Auslaugungsvorganges in
den Diffusionsbatterien der Zuckerfäbriken Die Wirtschaftlichkeit der Rüben oder
sonstiges zuckerhaltiges Rohmaterial verarbeitenden Betriebe hängt bekanntlich in
sehr hohem Maße von der richtigen Leitung des Auslaugungsvorganges ab, da unzureichende
Auslaugung eine schlechtere Ausbeute, übertriebene Auslaugunk dagegen übermäßig
verdünnten Saft und daher einen zu hohen Wärmebed,arf beim Eindampfend ergibt.
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Die Einhaltung einer möglichst günstigen, gleichmäßigen Aüslaugung
macht jedoch in# sofern Schwierigkeiten, als die Packungsdichte der eingefüllten,
Schnitte sowie auch deren. Zuckergehalt von Diffuseur zu Diffuseur gewissen nicht
unerheblichen Schwankungen unterliegen. Diese Schwankungen konnte man mit den alten
von# Hand gesteuerten Vorrichtungen, welche auch jetzt noch in vielen Fabriken;
in Betrieb sind, natürlich nicht zuverlässig ausgleichen und erhielt daher keine
richtigen, Resultate. Die Kenntnis dieses Sachverhaltes führte seinerzeit zur Einführung
der bekannten, Stolcschen Waage, welche bekanntlich für die Regelung des Saftabzuges
die Einhaltung eines vorausbestimmten mittleren Durchschnittes des
spezifischen
Gewichtes der abgezogenen Saftmenge für jeden einzelnen Diffuseur vore` schreibt.
somit bei größerer Füllung oder höherer Otialität des -Materials mehr, da--legen
bei kleinerer Füllung oder niederer Qualität weniger abzieht.
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Dieser W'e- ist an sich richtig, führt aber in der Praxis dazu, daß
man im ersten Falle zuviel, im zweiten Falle zuwenig abzieht, um. die vorgeschriebene
Durchschnittsdichte züi erreichen, so daß die Schwankungen in der abgezogenen Saftmengge
erfahrungsgemäß sehr beträchtlich werden. Daß sie das notwendige Maß überschreiten,
folgt aus der Erwägung, daß im ersten Falle für jeden Hektoliter des zu Anfang abgezogenen
dichteren Saftes zum Schluß des Abzuges auch noch i hl unternormal dünnen Saftes
abgezogen werden muß bzw. umgekehrt im zweiten FaHe, so daß die unterste Dichteengrenze
des Saftabzuges schwankend -wird, während sie gerade im Interesse der Erlialtun-
des beweglichen Gleichgewichtes im Dichtengefälle der Batterie und der hiervon abhängigen
Gleichmäßigkeit der Auslatigung eine Konstante bilden müßte.
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Die vorliegende Erfindung erstrebt daher die Einhaltung einer bestimmten
Mindestdichte des abgezogenen Saftes, bei deren Unterschreitung der Abzug momentan
abgebrochen werden muß. Dieses Ziel wird nach der Erfindung durch Anwendung einer
möglichst großen und schweren Dichtemesserspindel erreicht, welche unmittelbar in
der Mündung des Zuflußrohres des Rohsaftzuflußrohres angeordnet ist. Vermöge ihrer
Schwere bringt eine solche Spindel die nötige Kraft auf, um mittels einer an ihrem
Halse angebrachten elektrischen Kontaktvorrichtung das Zuflußventil zu steuern und
unter Einhaltung einer ausreichend kleinen Toleranz. abzuschließen, sobald die vorgeschriebene
Saftdichte im Zuflußrohr unterschritten wird.
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Durch richtige Ausgestaltung und Anordz# ZD nung dieses Hauptbestandteiles
-wird die ganze neue Vorrichtung bedeutend -enatier und empfindlicher als die erwähnte
Waage: denn dort muß sieh die fortschreitende Verdünnung des zufließenden Saftes
erst der ganzen Masse im Meßgefäß mitteilen, was immerhin einige Sekunden erfordert
und je
nach Größe der Batterie einen überflüssigen Mehrabzug von i bis :2
lil dünneren Saftes bedeuten kann.
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In Weiterbildung der Erfindung empfiehlt es sich, außer einer Gewichtsschale,
welche durch Aufnahme von Zulegegewichten die Spindel für verschiedene Mindestdichten
einzustellen gestattet, am Spindelhalse noch eine Öltropfschale und darüber am Gestell
eine zweite Öltropfschale anzubringen, welche es ermöglichen, den Meßpunkt gewisserinaßen
dorthin zu verlegen, wo er eigentlich hin-,gehört, nämlich an das Abtreibventil
ch#s betreffenden Diffuseurs. Man vermeidet hierdurch, daß in den verschieden langen
Leiti-iiigen zwischen dem ',\-1--ßgefäß und den Ditiusenren dünnerer Saft stehenbleibt,
#,velcli(#iden nächsten Saftabzug überflüssigerweise verdünnt, ohne zur weiteren
Auslaugutig beizutragen.
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Im folgenden sei die Erfindung jin Hand der Abbildungen näher erläutert.
Von diusen zeigt Abb. i das Schema einer Diffusionshatterie mit Pülpenfänger, Meßgefäße
mit eingebatitem Steigrohr und Steuerspindel nebst züigehörigen Rohrleitungen und
Ventilen.
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Vora,usgeschickt sei hierbei, daß zwecks leichterer Unterscheid ung
die in den Fabriken bereits vorhandenen Werksvorrichtungen und z# Bestandteile mit
lateinischen Buchstaben, da-
gegen die erfindungsgemäß neuhinzukomiz l# inenden
Teile mit arabischen Ziffern bezvichnet sind. Es stellen somit in Abb.
i dar: DI-D12 die Diffuseure der Ditiusionsbatterie, W die Druckwasserleitung,
T_TI7V das Hauptventil derselben, TVI.-i-V12 die Wasserventile der einzuhivil Diffuseure,
Ü die übersteigleitung, ül-U,2 die übersteigventile, A die
Abtreibleitung der Batterie, A,-A12 die Abtreibventile der Batterie, s den Verbindungsstutzeii
zur Rohsaftleitung p den Pülpenfänger mit Ventilen. iii das Meßgefäß, E das alte
Einlaßventil, 1 das neue Steuerun-siiionieiitaii-Ventil, 5
das eingebaute Stei ' grohr, li die Dichteinesserspindel, io das Ablaßventil
des R die anschließende Leitung zur Rohsaftpumpe. Abb. :2 zeigt einen schematischen
Schnitt durch das Meßgefäß und die Zusaminenstellun- der -anzen Steuerun-svorriclittlii,-.
die r# Z, b it, in und um das Meßgefäß M aufgebaut -%\-lr(l. E ine
solche Vorrichtung genügt für jede einzelne Batterie.
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A ist der Anschluß an die bestehende Abtreibleitung
der Batterie.
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I ist ein von der Spindel elektrisch ge-
steuertes Schnellschlußeinlaßventil.
Die Ütinung
desselben für den Beginn des Saftabzuges besorgt der
Wärter auf das übliche Pfeifensignal des Diffundanten von einer be-
sonderen
Handschalttafel 3 5 aus. Geschlossen wird es zum Abbruch des Abzuges
von der Spindel aus durch Stroinschluß an der Hauptschalttafel 15.
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-:2 Einlaßrohrkniestück, 3 gußeiserner Stutzen, verschraubt
mit einem am Boden des Gefäßes angenieteten Paßstück, 4 trichterförmiges Verbindungsstück
zu 5, dem erweiterten Steig- und Überlaufrohr für die Aufnahme der Spindel,
das etwa in dein Maße erweitert ist, daß neben der Spindel der fünffache Durchgangsquerschn-itt
des Zuflußrohres frei bleibt, 6 Saftauffangtrichter von Blech mit 7, vier
Ablaufröhren mit tangentialen Mündungen am Boden des Gefäßes, damit dem Sa
' ft im Meßgefäß eine langsam kreisende Bewegung gegeben wird, um das Abschäumen
zu erleichtern »,
8 Ablaßstutzen, am Paßstück angeschraubt,
9 gußeisernes Ablaßknierohr, io Ablaßventil mit Handrad, das vorn Wärter
bedient und nach vollendetem, beispielsweise durch einen Raßmusapparat registriertem
Saftabzug geöffnet und nach been,digter Entleerung des Gefäßes geschlossen wird..
-wodurch das Meßgefäß zur Aufnahnie eines neuen Abzuges bereit wird.
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R Anschluß der Rohrleitung zur Rohsaftpumpe. Die Arbeit der letzteren
wird am besten auch von der Batterie aus an der beibehaltenen alten Skalatafel beobachtet.
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ii Dichtemesserspindel mit Halsrohr ii'. Diese wird für Batterien
jeder Größe in gleichbleibenden Maßen hergestellt aus 3 mm starkem säurebeständigem
Stahlblech mit Rohrhals ausdesgleichen Stahlrohr von 3 1 mm äußerem und :25
mm innerem Durchmesser. Das Rohr ist am unteren, Ende durch einen kleinen eingeschraubten
Stahlkegel abgeschlossen und an allen Nähten glatt verschweißt. Am oberen Ende des
Rohres ist gleichfalls ein Gewinde eingeschnitten, in -welches ein Hartguinmiatifsatz
eingeschraubt wird. Um die Spindel vor dem direkten Anprall des Saftstromes zu schützen,
ist unterhalb der Brücke, welche die Spindelrast trägt, ein trichterförmiges Schutzblech
12 angebracht.
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13 ist der untere Anschlag, der zugleich als Führung und Rast für
die Spindel dient, während 14 der obere Anschlag ist. Zwischen den beiden Anschlägen
und den kegelförmigen Spitzen des* in der Mitte zylindrischen Schw-imnikörpers der
Spindel verbleibt ein" freier- Spielraum von etwa 15 crn Höhe, entsprechend 0,2'
Sacch., auf welchen der Hub der Spindel beschränkt ist.
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Die Spindel verdrängt bei richtiger Diinensionierung D
= 315, d = 3 1, H = i i oo, 11 = 270 ideal, bei
ihrem Höchststande genau i oo 1 Saft und hat auch nur diese eine Marke. Bei
io6k- Gewicht der Spindel, die Anhängsel und den Aufsatz mit inbegriffen, entspricht
dies 151 Sacch. bei 25' C, der gewöhnlichen Durchschnittstemperatur des abgezogenen
Rohsaftes. Sollte man die ioo 1
I Verdrängung nicht genau getroffen haben,
so ist das Gewicht und die Zulegegewichte danach richti,- ustellen.
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15 ist die 7 Hauptschalt- und Führungstafel.
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16 ist der Hartguminiaufsatz, der in Abb. 4 im Detail dargestellt
ist.
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17-18 ist die oberste Rollenführung des verlängerten Spindelhalses.
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ig-2o ist die Rädchenführung an der Tafel, welche etwaige Drehungen
der Spindel verhütet.
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2-1 ist der leitende Kontaktring, der in den Hartgumi-nizylinder
eingelassen ist, 2,2. der isolierende Schutzring, über diesem Kontaktri
' ng leicht verschiebbar nach oben' bis zum 24 oberen Anschlag aar, dagegen-unvert,P
schiebbar nach unten, wenn er auf dem :23 unteren Anschlagpaare aufsitzt,
und die Spindel steigt, dalierKontakt 'gewährend be ' im Sinken und Kontakt
verhindernd beim Steigen der Spindel, 25-26 federnde Schleppkontakte, stellbar
befestigt an der Schalttafel 15, mit metallenen SchleifklÖtzchen, deren dem Spindelhalse
zugekehrte Ränder um 45' abgeschrägt sind, genau so wie die Ränder des verschiebbaren
Isolierringes --12. Wenn zum Schluß des Ab-
zuges die Spindel sinkt, so schieben
die Klötzchen den Isolierring vor sich her und schließen zugleich den Kontakt bei
:25-26 für den Stromkreis zu dem ServomOtar 36, welcher das Einlaßventil
i schließt und den Saftabzug unterbricht. Sobald aber der Isolierring an das obere
Anschlagpaar 24 anstößt, so überschreiten die Klötzelien den Isolierring und lassen
ihn schließlich auf das untere Anschlagpaar:23 zurückfallen, um den Kontakt beim
Steigen der Spindel zu verhindern. ,#-n der Schalttafel ist dann noch
2,7 ein Schalthebelzapfen für den Lichtstromanschluß angebracht. Der
durch den auf der Spindel aufgeschraubten Röllchenmitnehmer 39 bewegte Schalthebel
schaltet bei steigender Spindel durch den Schaltkontakt 29 das rote Licht und bei
sinkender Spindel durch den Schaltkontakt 29 das grüne Licht. ein.
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Rot ist das Zeichen für Saft über Mindestdichte, Grün für Saft unter
Mindestdichte.
Das rechtzeitige Atiffeuchten und Verlöschen des
einen wie des an-deren trägt zur Kontrolle der Diffusionsarbeit bei.
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Unterhalb der Schalttafel, den Hub der Spindel nicht behindernd, ist
an deren Halse 3o die Zulegegewichtschale befestigt. Der el IIJ t# konische Deckel
derselben ist verschiebbar und mit Plombe oder Schlößchen verschließbar. Wegen zentrischer
Belastung und schiebbarkeit sind die Gewichte, kreisföriniil a tis kletallblech
2 halbiert mit Aussparung VI für den durchgehenden Spindellials verfertigt, iiii
Durchmesser etwas kleiner als die Schale 30.
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Zur Einstellung der Spindel auf jeden in Betracht kommenden Mindestdichtegrad
über 0 s # ..
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15 genügen
| 2 Hälften i Strick zu 436 g, entsprechend 1
13 S aus 5 nim starkem Blech, |
| 2 - I - - 217 - - 0,5' S - 2,5 - - |
| io - 5 - - 436 - o,i'S - 0,5 - - |
Dazu kommt dann noch ein Zulegegewicht, welches den Zweck hat, den, Einfluß des
unveränderlichen Weganteiles des abgezogenen Saftes vom Verbindungsstutzen
S bis zur Einmündungins -Meßgefäß JI auf die Spindelung auszugleichen. Dieses
Zulegegewicht errechnet man für jede Batterie besonders, indem man für jeden laufenden
Meter Rohrleitung 5'- und für jeden Pülpenfänger und das Steigrohr ein Vielfaches
von
je nach dem Verhältnis der Durchgangsquerschnitte, in Anrechnung bringt
und die Stimme als erstes Zulegegewicht unveränderlich ein für allemal in die Gewiclit-;cliale
30 einlegt.
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Für die Ausgleichung des Einflusses des
veränderlichen Weganteiles
des -abgezogenen Saftes von jedem einzelnen Diffusetir bis zum \'erbindungsstutzeil
S auf die Spindelung, welcher vom ersten Diffuseur D, bis zum linken
mittleren, z. B. D, immer kleiner und vorn rechten mittleren, z. B.
D" bis zum letzten in gleichem Maße immer größer wird. dienen zW'ei Ültropfschalen
mit kalibrierten Tropfspitzen und: Absperrbähnen, welch letztere durch jedes Steigen
der Spindel durch Hebelwirkung geöffnet und durch jedes Sinken der Spindel somit
zum Schluß des Ab-
zuges wieder geschlossen werden. Die obere Ültropfschale,
31 mit dein Absperrhährichen 3:2 ist am Gestell der Schalttafel, befestigt
und läßt während des Hochstandes der Spin-del in 211, Minuten .2o
g Öl in die untere, am Spindellialse befestigte Schale 33 abtropfen,
während das Hähnchen 34 aus dieser in derselben Zeit io - Öl in den zufließenden
Saft abtropfen läßt. -
Der Wärter gießt in der Mitte jeder laufenden Batterie,
hier z. B. nach dein Abzuge aus dein sechsten Difftiseur, i2o Öl in die obere
Schale 31 mit einem Meßkämichen ein. Bis zur Beendigung des Saftabzuges aus
D7 sind Z> l# in der Schale 33 io 01 zurückgeblieben
-, wi u in den Saft abgetropft li rend i o sind. Bis zur Beendigtiii- des
Saftabzu-es , I #_, Z,
aus P, sind in der Schale 33 noch ()0
9 Öl zurückgeblieben, dagegen 6o - in den Saft ab-e-ang n. Mit diesem
Stande schloß die zweite Hälfte der Batterie ab. Bei der Auslaulgung der nun folgenden
ersten Hälfte der nächsten Batterie ist die Schale 31 leer, und die Schale
33 entleert sieh schrittweise zugleich mit den Saftabzügen, bis auch sie
nach dem Abzuge aus D, wieder leersteht.
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Nun wird erneut Öl in die Schale71 eingegossen. Das Spiel wiederholt
sich. Das verbrauchte Öl schlägt den Schaum im Meßgefäß nieder und wird bei
der nachfolgenden Saturation erspart. Der abgezogene kohsaft ist um oi5 bis OdS
stärker als bisher. Es ,vird also auch hier eine Ersparnis an Brennmaterial vorbereitet.
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35 ist eine besondere Handschalttafel für den Gebrauch des
Wärters. Von hier aus öffnet er das Einlaßventil i zum Spindelsteigrolire für den
Beginn des Saftabzuges auf das übliche Pfeifensignal des Diffundanten, nachdem er
zuvor das Handra;dablaßventil io des Meßgefäßes nach erfolgter Entleerung des letzteren
abgeschlossen hat. Nach autoniatisch erfolgtem Abschluß des Einlaßventils i öffnet
er dann zwecks Entleerun.-des Meßgefiqßes.,11 das Handradablaßventil io.
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36 ist der Servomotor für die Steuerung des Einlaßventils i,
37 die zugehörige Gewindemulie und 38 die rasch auslösbare Zangenverbindung
zur leichten Auswechslung eines unflicht gewordenen Ventilkegels.
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Es empfiehlt sich, zur Linderung der Stöße ein reduzierendes Zahnradgetriebe
und zur Ermöglichung eines leeren Auslaufes des Motors an dieser Stelle eine empfindliche
Reibungskupplung einzuschalten.
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Abb- 3 zeigt ein schematisches Schaubi!(l des zeitlichen Verlaufes
der Saftdichte iin Steigrohr 5 der Spindel in drei herausgegriffenen Beispielen
unter der Voraussetzung, (laß 18-- S die normale -Maximaldichte des züifließenden
Saftes und 16' S die vorggeschriebene Mindestdichte desselben ist.
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Das erste Beispiel zeigt einen normaleu Abzug. Er beginnt wie jeder
andere rnit dein Zuflnsi;e des in- der Zuleitung *Arom vorigen Abzuge zurückgebliebenen
dünneren Saftes, welcher etwa '/.Minute dauert; dann steigt
die
Dichte rasch an bis 181 S, um dann allmählich wieder bis auf 16'
S herunterzugehen, in welchem Momente der Abzug abgebrochen wird. Der ganze
Abzug dauert etwa 3 Minuten.
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Das zweite Beispiel zeigt einen Abzug aus einem etwas stärker gefüllten
Diffuseur oder bei höherer Qualität der eingefüllten, Schnitte. Nach beendigtein
Zufluß des Restsaftes vom vorigen Abzuge steigt die Dichte rasch bis 7.
B. auf 18,3-1 S, sinkt dann allmählich wieder bis 16' S, womit der
Abzug, der jetzt etwas länger dauerte, beendigt wird.
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Das dritte Beispiel endlich zeigt einen Abzu- aus einem schwächer
als normal gefüllten Diffustur oder bei schwächerer Oualität der eingefüllten Schnitte.
Wieder kommt zunächst der dünnere Saftrest vom vorigen Abzuge, dann# steigt die
Dichte rasch bis z. B. auf 17,7' S und sinkt dann allmählich wieder bis zur
vorgeschriebenen Mindestdichte 16' S.
Diesmal ' war der Abzug in weniger
als 3 Minuten beendet.
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Die mittlere Dauer des Abzuges ist ungefähr 3 Minuten. Der
sich in der Praxis ergebenden mittleren Dauer des Hochstandes der Spindel werden
die Öltropfgefäße angepaßt, und zwar durch Vergrößerung oder Verkleinerung des Kalibers
der Tropfspitzen und des Ölquantums.
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Abb. 4 zeigt die Ausführung des auf die Spindel aufgeschraubten nichtleitenden
Hartgummiaufsatzes 16 mit Kontaktvorrichtunggen und Führungen im Detail.
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16' ist eine auf den- Aufsatz 16 aufgeschobene Hartgummihülse, welche
den Kontaktring 21 festhält, 17-18 eine Rollenführung für den Spindelhals, i 9-2o
eine Rädchenführung, welche etwaige Drehungen der Spindel durch ihren Lauf an der
Schalttafel verhindert, 2-1 leitender Kontaktring für die Steuerung des Einlaßventils
i durch die Spindel, 22 Isolierungsring, 23 unteres Anschlagpaar, 24 oberes
Anschlagpaar für 2-2,
:25-2,6 federnde Schleppkontakte, kommen nur beim Sinken
der Spindel mit dem Kontaktring 2 1 in Berührung und. schließen den Stromkreis für
Sperrung des Ventils i durch Motor 36, -
39 kleiner Rollenmitnehmer
für Schaltung des grünen und roten; Lichtes. Es einpfiehlt sich, beim Einbau. der
neuen Steuerungsvorrichtung von der alten Artnatlir des Meßgefäßes 111 das alte
Einlaßventil E
vor dem neuen, i, zu belassen, ebenso die Sch-wimmertafel.
mit Hektoliterangabe und den Raßmusschen Registrierapparat, so daß man bei _etwaigen
Reparaturen an der neuen Vorrichtung sofort mit der alten in hergebrachter Weise
weiterarbeiten kann. Dadurch i,-,t jedes betriebstechniselie Risiko verhütet.