DE7730698U1

DE7730698U1 - Hochdruck-zahnradmaschine

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Publication number: DE7730698U1
Application number: DE7730698U
Authority: DE
Original assignee: Otto Eckerle GmbH and Co KG
Current assignee: Otto Eckerle GmbH and Co KG
Priority date: 1977-10-05
Filing date: 1977-10-05
Publication date: 1978-04-13

Description

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Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Zahnradmaschine

(Pumpe oder Motor) mit einem angetriebenen außenver- f

zahnten Ritzel, einem mitlaufenden innenverzahnten

M Hohl rad und einem sichelförmigen oder halbsichelför- j§

raigen Dichtelementträger zwischen Ritzel und Hohlrad,

der mit einem oder mehreren, an das Ritzel und/oder j

das Hohlrad dichtend anlegbaren Elementen ausgestattet ist oder aus zwei gegen die Zahnräder andrückbaren Teilen besteht.

Die /erstehend geschilderte Zahnradmaschine nach der DT-OS 25 33 646-3 ., erlaubt eine Konstruktion, bei der auf gesonderte Teile außerhalb des Hohlrades, wie Steuer- | kolben, Kompensationskolben oder dgl., die das Hohlrad, das Ritzel und das Füllstück in der gegenseitigen 1 Dichtanlage halten, verzichtet werden kann. An die Stelle des Füllstückes tritt dabei ein Dichtelementträger, der beweglich oder starr gelagert sein kann, an welchem Dichtelemente beweglich angeordnet sind, J

die sich mit geringer Kraft an die Zahnköpfe des zugeordneten Zahnräder anlegen. Die Dichtelemente stützen sich über Dichtleisten auf dem Dichtelementträger ab; als Dichtleisten dienen vorzugsweise harte Walzen. Der Kraft- und Verschleißausgleich erfolgt allein im Bereich der am Dichtelementträger beweglich angeordneten Dichtelemente und am Dichtelementträger selbst.

Die vorliegende Erfindung verfolgt die Absicht, die Konstruktion einer Zahnradmaschine nach der DT-PS 25 33 646.3 noch weiter zu verbessern, insbesondere so zu vereinfachen, daß der Bauaufwand und damit die Herstellungskosten weiter verringert werden.

Hierzu schlägt die Erfindung vor, daß das Gehäuse der Zahnradmaschine zur Radiallagerung des Hohlrades einen beidenaig offenen rohrförmigen Gehäuseteil umfasst, dessen Innenwandung die Lagerfläche für das Hohlrad sowie in an

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bekannter Weise die Abstützfläche für zwei beidseits des Hohlrades angeordnete Lagerkörper für die Ritzelwelle bildet, welche zugleich als in Achsrichtung der Ritzelwelle bewegliche Axialdruckplatten ausgebildet sind.

Bei den bisher bekannten Innenzahnradmaschinen und damit auch denjenigen, deren Verbesserung die vorliegende Erfindung anstrebt, hat man in der praktischen Ausführung stets das Gehäuse toDfformig gestaltet, sodaß es nur an einem Ende durch einen Gehäunedeckel verschlossen werden musste. Dieser Bauweise liegt die Überlegung zugrunde, daß die Gehäuseverformungen, welche im Betrieb auftreten und aus den hohen bis sehr hohen Drücken resultieren, dadurch möglichst klein gehalten werden sollen, daß das Gehäuse - mit Ausnahme des auf einer ßeite angeordneten Gehäusedeckels - weitgehend einstückig gefertigt ist. Diese Gehäuseverformungen werden v/esentlich bestimmt durch die Gehäuse abmessungen, welche wiederum ihre untere Grenze in den Außenabmessungen der im Gehäuse angeordneten Teile haben. Nachteilig an der topfförmigen Konstruktion des Gehäuses ist jedoch, daß sich an den beiden Enden des Gehäuses ungleiche Verformungen einstellen, v/eil der Gehäusedeckel eine andere, erheblich kleinere Rückstellwirkung auf die durch Belastung auftretenden Verformungen des Gehäuses ausübt. Das führt zu unsymmetlaschen Leckspalten, die dadurch auch bei den bekannten Verfahren der Radial- und Axialkompensation dieser Spalte nur schlecht beherrscht werden können.

Die Zahnradmaschine der eingangs genannten DT-OS 25 33 .646.3 erlaubt es nun, den Innendurchmesser des Gehäuses so weit zu verringern, daß dieser im wesentlichen nur noch dem Außendurchmesser des Hohlrades entspricht. Es hat sich gezeigt, daß für die Praxis damit Gehäuseabmessungen erreicht werden, die eine rohrförmige Ausgestaltung des Gehäusemittelteiles ermöglichen. Infolge dieser Gestaltung der Zahnradmaschine kann das Gehäuse außerordentlich einfach gehalten werden, da die beiden Enden des rohrförmigen Gehäuseteils, der die Lagerkörper aufnimmo, durch relativ einfach gestaltete stirnseitige Gehäuseplatten verschlossen werden können-

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Die Innenbohrung des rohrförmigen Gehäuseteils kann im einfachsten Fall g]att durchgehend zylindrisch ausgebildet werden, wobei die Lagerkörper entsprechend angepasst sind. Hierdurch verhält sich im Betrieb der Gehäuseteil unter Belastung über seine Länge weitgehend gleich, sodaß aufgrund der im wesentlichen gleichwirkenden Gehäusedeckel über die axiale Länge hinweg gleiche Verformungen auftreten. Die Lagerkörper, die in an sich bekannter Weise zugleich als Axialdruckplatten wirken (vgl. FR-PS 1 399 932) können die auftretenden Kräfte auf den Innenumfang des rohrförmigen Gehäuseteils erheblich gleichmässiger übertragen, als dies bei einer Lagerung der Fall ist, in der sich die Ritzelwelle in den Gehäusedeckeln selbst abstützt.

Die Lagerkörper erfüllen zugleich die Funktion der bei bekannten Zahnradmaschinen notwendigen sogenannten Axialdruckplatten, die für die notwendige Abdichtung des Förderraumes an den Stirnseiten der Zahnräder sorgen. Zu diesem Zweck sind die Lagerkörper axial verschieblich, jedoch nicht verdrehbar in den rohrförmigen Gehäuseteil eingesetzt und es sind auf ihrer dem Hohlrad abgewendeten Stirnfläche Axialdruckfelder vorgesehen, die mit dem Druclrraum der Zahnradmaschine in "Verbindung stehen. Durch die Wirkung dieser Axialdruckfelder werden die Lagerkörper mit einer von dem Betriebsdruck abhängigen Kraft an die Stirnseiten der Zahnräder und des Dichtelementträgers angelegt. Vorteilhafterweise ist die Größe der Axialdruckfelder so bemessen, daß die Reibkräfte zwischen den Lagerkörpern und dem Gehäuseteil, einem Anschlagstift ix^ den Dichtelementträger und der Ritzelwelle überwunden werden. Dabei ist es von Vorteil, anstelle eines einzigen Axialdruckfeldes mehrere Axialdruckfelder vorzusehen, z. B. ein Haupt-Axialdruckfeld, das dem Druckraum - axial gesehen gegenüber liegt und ein diesem Haupt-Axialdruckfeld angenähert diametral gegenüberliegendes weiteres, kleineres Axialdruckfeld. Letzteres verhindert, daß infolge des Kippmomentes zwischen der Kraftkomponente des Haupt-Axialdruckfeldes und den Reibkräften ein Verkanten

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der Lagerkörper eintritt, was Undichtheiten zwischen den Zahnradstirnseiten und den Lagerkörpern zur Folge hätte.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Umfangsflache der Lagerkörper unter der Wirkung je eines diametral dem Druckraum der Zahnradmaschine gegenüberliegenden Radialdruckfeldes steht. Hierdurch wird die von der Ritzelwelle in die L^gerkörper eingeleitete L-igerkraft günstiger auf die entsprechende Fläche an der Innenwandung des rohrförmigen Gehäuseteils verteilt und außerdem wirkt sich ein derartiges Radialdruckfeld vorteilhaft auf die axiale Verschiebbarkeit der Lagerkörper aus, da im Anlagebereich Flüssigkeitsreibung vorliegt. Das R-idialdruckfeld steht ebenfalls mit dem Druckrsum der Zahnradmaschine in Verbindung und kompensiert die auf den Lagerkörper einwirkenden Kräfte soweit, daß dieser mit nur geringer Überscnußkraft an der Innenwandung des rohrförmigen Gehäuseteils zur Anlage kommt.

Infolge der rohrförmigen Ausbildung des Gehäuseteils, der praktisch allein zur Übernahme der radialen Belastungen herangezogen wird, ist dieser in seinem Verformungsverhalten im Betrieb der Zahnradmaschine leichter überschaubar. Daher ist es möglich, von vornherein durch eine entsprechende Gestaltung der Lagerkörper der elastischen, im Betrieb auftretenden Dehnung Rechnung zu tragen, beispielsweise d-idurch, daß die Lagerkörper im Bereich ihrer Anlage an ier Innenwandung des Gehäuseteils eine stärkere Umfangskrümmung aufweisen als die Innenwandung des Gehäuseteils. Dadurch wird vermieden, daß infolge der im Bereich der Anlagestellen der Lagerkörper und des Kohlrades entstehenden Dehnkräfte und der daraus resultierenden Verformung ein Klemmen der Lagerkörper im Gehäuseteil auftritt, das die für die Abdichtung notwendige Axialverschieblichkeit der Lagerkörper beeinträchtigen würde.

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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die L^gerkörper auf ihren einander zugewendeten Stirnflächen im Bereich des Saugraumes der Zahnradmaschine gegenüberliegende Ausnehmungen aufweisen, die sich von radial außerhalb bis radial innerhalb des Hohlr^des erstrecken und mit einer saugseitigen Tasche in der Innenwandung des rohrförmigen Gehäuseteils verbunden sind. Hierdurch wird ein Saugraum geschaffen, der eine Zuströmung von Hydraulilsmedium zum Inneren des Hohlrades sowohl radial (durch radiale Durchbrüche des Hohlrades) als ⁿucb axial ermöglicht. Die stirnseitigen Gehäusedeckel, die das Gehäuse der Zahnradmaschine vervollständigen sind dabei von Anschlüssen jeder Art freigehalten. Der S-^uganschluß und der Druckanschluß der Zahnradmaschine liegen dabei im Bereich des rohrförmigen Gehäuseteils und sind darin als die Y/and des rohrförmigen Gehäuseteils durchsetzende Bohrungen ausgebildet.

Ein Ausführungsbeispiel dor Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert;. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Zihnradmaschine längs der Linie I-I in Fig. 2;

Fig. 2 einen Axialschnitt durch nie Zahnradmaschine längs der Linie II-II in Fig. 1, und

Fig. 3 eine Stirnansicht auf die äußere Stirnfläche eines Lagerkörpers für eine abgewandelte Ausführungsform.

Die in den Zeichnungen gezeigte Zahnradmaschine stellt bei der in Fig. 1 mit Pfeilen angegebenen Strömungsrichtung dos hydraulikmediums eine Zihnradpumpe dar. Die Zahnradpumpe beinhaltet ein Ritzel 1, ein damit kämmendes Hohlrad 2 und einen Dichtelementträger 3, der sich an einem Anschlagstift 4 abstützt. Der Dichtelementträger 3 nimmt

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ein segmentförmiges Dichtelement 5 auf, das auf einer nadeiförmigen Dichtleiste 6 abgestützt ist und für den notwendigen Radialausgleich der im Betrieb durch Verschleiß, Verformungen und Versetzungen der gegeneinander anliegenden Teile auftretenden Spalte.sorgt. Der Dichtelementträger 3 ist längs seiner Abstützfläche auf dem Anschlagstift 4 frei verschiebbar.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, ist die Ritzelwelle 7 in Lagerkörpern 8 gelagert, die als weitgehend kreiszylindrische Körper ausgebildet und zu beiden Seiten des Hohlrades 2 angeordnet sind. Das Hohlrad 2 und die beiden Lagerkörper

8 >.aben angenähert den gleichen Außendurchmesser und sind

in die durchgehende Bohrung eines rohrförmigen Gebäuseteiles

9 derart eingesetzt, daß dessen Innenwandung zugleich die Lagerfläche für das rotierende Hohlrad 2 als auch die Abstützflache for die Lagerkörper 8 bildet. Die axiale Länge des Hohlrades 2 und der beiden Lagerkörper 8 zusammen entspricht d>r Länge des rohrförmigen Gehäuseteils 9 (vgl. Fig. °), sodaß im eingesetzten Zustand die Lagerkörper bündig mit den Stirnflächen des rohrförmigen Gehäuseteils 9 abschließen. Das Gehäuse der Zahnradpumpe wird vervollständigt durch zwei an beiden Stirnseiten auf den rohrförmigen Gehäuseteil 9 aufgeschraubte Deckelplatten 10. Die rohrförmige Gehäuseteil 9 ist beispielsweise- ein Strangpressprofil aus einem für Lagerungszwecke geeigneten Werkstoff.

Wie sich aus den Fig. 2 und 3 ergibt, ist in den äußeren

Stirnflächen der Lagerkörper 8 ein Haupt-Axialdruckfeld 1? ausgebildet, daß über eine Bohrung 13 mit dem Druckraum der Zahnradpumpe verbunden und somit durch Hydraulikmediura hohen Lruckes beaufschlagt ist, Dts Haupt-Axialdruckfeld 12 steht über eine Nut 14 mit einem weiteren Axialdruckfeld 15 in Verbindung, das etwa diametral gegenüber ie.: Haupt- Axialdruckfeld 12 im Lagerkörner 3 ausgebildet ist. Die Grosse des Haupt-Axialdruckfeldes 12 ist

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so bemessen, daß die davon erzeugte Axialdruckkraft nicht nur ausreicht, den im Beti'ieb auftretenden Axialspalt zwischen den Stirnflächen der Zahnräder und dem Lagerkörper 8 auszugleichen, sondern auch die Reibkräfte zwischen dem Lagerkörper 8 und dem Anschiagstift 4 zu überwinden, der mit seinen beiden Enden ebenfalls in den Lagerkörpern 8 gehalten ist.. Das weitere Axialdruckfeld 15 dient dazu, die weiteren Reibkräfte zwischen den Lagerkörpern und der Innenwand des Gehäuseteils 9 sowie ier Ritzelwelle 7 zu überwinden. Seine dem HTupt-Axial druckfeld 12 gegenüberliegende Anordnung bewirkt einen Ausgleich des vom Haupt-Axialdruckfeld 12 auf den Lagerkörper 8 ausgeübten Kippmomentes, das zu einem Verkanten des Lagerkörpers und folglich zu einer Behinderung von

dessen Axialverschieblichkeit führen könnte. Da sowohl die axial auf die Lagerkörper 8 wirkenden Hydraulikkräfte als auch die Reibkräfte dem Betriebsdruck proportional sind, werden sie bei jedem Betriebszustand durch die von den Axialdruckfeldern ausgeübten Kräfte kompensiert.

Die Axi -ldruckfeider sind in bekannter V/eise in den Lagerkörpern 8 durch flächige Ausnehmungen gebildet, die randsei tig durch eingelegte Dichtringe begrenzt sind.

An den Lagerkörpern 8 ist weiterhin je ein Radialdruckfeld 13 ausgebildet, das in dem Bereich angeordnet ist, mit dem ":ic Lagerkörper 8 unter der Einwirkung der Ligerkraft an der Innenwandung des Gehäuseteils 9 zur Anlage kommen. Das Radialdruckfeld 18 steht durch eine nichtgezeigte Verbindung ebenfalls mit dem Druckraum der Jahnpumpe in Verbindung und gleicht die Ligerkraft soweit aus, daß die L^gerkörper 8 jeweils nur mit geringer Überschußkraft an der Gehäusewand anliegen.

Die Lagerkörper 8 besitzen weiterhin an ihrer d -m Hohlrad zugewendeten Stirnfläche eine randseitige Ausnehmung 20, die mit einer lasche 21 in der Innenwand ^r.es Gehäuseteils 9 in Verbindung steht. Die Tische 21 und die Ausnehmungen 20 bilden zusammen einen Saugraum, der durch

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Radialdurchbrüche des Hohlrades 2 einen radialen und über die Ausnehmungen 20 einen axialen Zufluß des Hydraulikmediums in das Innere des Hohlr^des 2 gestattet. Der als Bohrung durch den Gehäuseteil 9 ausgebildete Sauganschluß 22 mündet im Bereich der Tasche 21.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel (siehe Fig. Ό wird der Querschnitt d---r Bohrung des Gehäuseteils 9 durch zwei Kreisflächen gleichen Durchmessers gebildet, deren Mittelpunkte nahe beieinander liegen. Diese \ubildung ergibt das in Fig. 1 erkennbare Lagerspiex zwischen Innenwandung und Hohlrad 2, das für den Betrieb piner Z3hnradpumpe auch bei den in solchen Geräten üblichen Temperaturbereichen erforderlich ist, und erlaubt die Ausbildung eines hydrostatischen Lagers 25 für das Hohlrad 2 im Bereich des Druckanscblusses 26. Das hydrostatische Lag^r 25 wird durch eine Tasche in der Innenwandung des G^häuseteils 9 gebildet. Auf diese W<-ise wird die Durchflussmenge an Hydraulikmedium durch d.is hydrostatische Lager begrenzt, sodaß der volumetrische Y/irkungsgrad der Zahnradpumpe hoch bleibt, ohne daß auf das Lagerspiel verzichtet v/erden muß.

Die Lagerkörper 8 sind aufgrund der gezeigten und beschriebenen Ausbildung axial verschieblich im Gehäuseteil 9 angeordnet. 3ine Verdrehung der Lagerkörper 8 wird durch die exzentrische Lage der Lagerbohrungen für die Ritzelwelle 7 unterbunden; gegebenenfalls können zusätzliche oderandere Maßnahmen zur Drehfixierung der Lagerkörper 8 relativ zum Gehäuseteil 9 vorgesehen sein. Solche ergeben sich, beispielsweise aus der Gestaltung des in Fig. 3 gezeigten Lagerkörpers 8, der eine von einem Kreiszylinder abweicnende zylindrische Form zeigt. Die dazu gehörige Form der Innenwandung des Gehäuseteils 9 ist in Fig. 1 gestrichelt angedeutet.

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Claims

k'p- .^fe V"r Ö c h.'fe".*^:

1. Hochdruck-Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) mit einem angetriebenen außenverzahnten Ritzel, einem mitlaufenden innenverzshnten Hohlrad und einem sichelförmigen oder halbsichelförmigen Dichtelementträger zwischen Ritzel und Hohlrnd, der mit einem oder mehreren, an das Ritzel und/ oder das Hohlrad dichtend anlegbaren Elementen ausgestattet ist, oder aus zwei gegen die Zahnräder andrückbaren Teilen besteht, -

dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der Zahnradmaschine zur Radiallagerung des Hohlrades (2) einen beidendig offenen rohrförmigen Gehäuseteil (9) umfasst, dessen Innenwandung di-^Q Lagerf]äche für das Hohlrad (2) sowie in an sich bekannter V/eise die Abstützfläche für zwei beidseits des Hohlrades (2) angeordnete Lagerkörper (8) für die Ritzelwelle (7) bildet, vrelche zugleich als in Achsrichtung der Ritzelwelle (7) bewegliche Axialdruckplatten ausgebildet sind.

2. Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß de Gehäuseteil (9) ein Strangpressprofil ist.

3. Zahnradmaschine nach Anspruch 1· oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkörper (8) auf ihrer dem Hohlrad (2) abgewendeten stirnfläche Axialdruckfelder (12, 15) rufweisen, die mit dem Druckraum der Zahnradmaschine in Verbinaung stehen.

4-. Zahnradmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grosse der Axialdruckfelder (12, 15) so bemessen ist, daß Reibkr^fte zwischen den Lagerkörpern (8) und dem Gehäuseteil (9), einem Anschlagstift (4-) für den Dichtelementträger '3) und Ritzelwelle (7) überwunden werden.

5. Zahnr-admaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ,jeder Lagerkörper (8) ein dem Druckrnum axial gegenüberliegendes Haupt-Axialdruckfeld (12) und ein diesem anren^hert ^inmetral gegenüberliegendes weiteres Axialdruckfeld (15) aufweist.

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G. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflache der Lagerkörper (8) I unter der Wirkung je eines ungefähr diametral dem Druck-

' raum der Zahnradmaschine gegenüberliegenden Radialdruck-

; feldes (18) steht.

7- Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkörper (8) im Bereich ihrer Anlage an der Innenwandung des Gehäuseteils (9) eine stärkere Umfangskrümmung aufweisen als die Innenwandung des Gehäuseteils (9).

8. Zahnradmaschine mich einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch J gekennzeichnet, daß die Lagerkörper (8) auf ihren einander

p zugewendeten Stirnflächen im Bereich des Saugraumes der Zahn-

% radmaschine je eine Ausnehmung (20) aufweisen, die sich von

I radial außerhalb bis radial innerhalb des Hohlrades (2) erstreckt

und mit einer saugseitigen Tasche (21) in der Innenwandung des I rohrförmigen Gehäuseteils (9) verbunden sind.

ii 9- Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ! gekennzeichnet, daß die Bohrung des rohrförmigen Gehäuseteils

I (9) durch zwei Teilkreiszylinder mit nahe benachbarter, zuein-

I ander parallelen Achsen gebildet wird.

I 10. Zahnradmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß 1 in der Innenvandung des Gehäuseteils (9) eine druckseitige

i Tasche (25) zur Bildung eines hydrostatischen Lagers für das

;; Hohlrad (P) vorgesehen ist.

11. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch :; gekennzeichnet, daß der Sauganschluß (22) und der Druckanschluß

; (26) jeweils als die Wand des rohrförmigen Gehäuseteils (9)

I durchsetzende Bohrungen ausgebildet und im Bereich der Taschen

(22 bzs. ?5) angeordnet sind.

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12. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlagstift (4) für den Dichtelementträger (3) in den Lagerkörpern (8) gelagert ist und seine Lagerzapfen ballig ausgebildet sind.

13. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 1?, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkörper (8) durch umfangsseitige ebene Flächen, die mit entsprechenden Flächen an der Innenwandung des Gehäuseteils (9) zusammenwirken, gegen Verdrehung gesichert sind.

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