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Die
Erfindung betrifft eine pneumatische Anordnung mit mehreren in Reihe
angeordneten Modulen zur Druckluftaufbereitung, wobei ein Druckluftkanal
durch die Module verläuft
und wobei wenigstens die eine elektrische Versorgungsspannung benötigende
Module über
eine elektrische Versorgungsleitungsanordnung mit einer Spannungsquelle
verbunden sind.
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Eine
derartige, beispielsweise aus der
DE 102 42 969 B3 bekannte pneumatische Anordnung zur
Druckluftaufbereitung ist zur Stromversorgung der enthaltenen elektrischen
und elektronischen Komponenten mit einer Spannungsquelle über Leitungen
verbunden. Häufig
muss jedoch eine derartige als Wartungseinheit ausgebildete Druckluftaufbereitungsanordnung
an Stellen montiert werden, in deren näherer Umgebung keine Spannungsquelle
bzw. kein Spannungsanschluss zur Verfügung steht. Es ist dann häufig sehr
aufwendig und kostenintensiv, derartige Leitungen zu verlegen, wobei
auch damit verbundene Beschädigungen
von Wänden
oder dergleichen in Kauf genommen werden müssen oder anschließend wieder
renoviert werden müssen.
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Die
Umwandlung von Druckluft in elektrische Energie mittels einer Turbine
ist zwar prinzipiell aus der WO 01/18405 A1 oder der
DE 41 26 624 A1 bekannt,
jedoch sind dort keine für
Druckluftaufbereitungsanordnungen bzw. Wartungseinheiten speziell hierzu
geeignete Lösungen
angegeben.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine derartige
pneumatische Anordnung zur Druckluftaufbereitung so auszugestalten, dass
sie in variabler Weise auch an Orten positioniert werden kann, an
denen keine Stromversorgungsleitungen vorhanden sind.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
pneumatische Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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In
vorteilhafter Weise können
erfindungsgemäß auch vorhandene
pneumatische Anordnungen durch Hinzufügen eines Energieversorgungsmoduls von
einer externen Spannungsversorgung unabhängig gemacht werden. Elektrische
Zuführungsleitungen
können
entfallen und es sind auch keine zusätzlichen pneumatischen Zuleitungen
erforderlich, da das Energieversorungsmodul an die anderen Module angereiht
werden kann und mit diesen einen alle Module durchquerenden Druckluftkanal
bildet. Das Energieversorgungsmodul kann dadurch in variabler Weise überall dort
an eine Wartungseinheit angefügt werden,
wo kein Span nungsanschluss zur Verfügung steht. Als besonders vorteilhaft
hat es sich dabei erwiesen, dass ein auch für die anderen Module einsetzbares
Luftverteilungsmodul verwendet werden kann, an das lediglich das
Generatormodul anstelle beispielsweise eines Filtermoduls oder eines
Druckreglermoduls anbringbar ist.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch
1 angegebenen pneumatischen Anordnung möglich.
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In
vorteilhafter Weise ist im Energieversorgungsmodul eine Ladesteuerungseinrichtung
für den elektrischen
Speicher mit einem Ladesteuerungsventil zur Steuerung des Luftstroms
durch den Luftmotor verbunden, wobei diese Ladesteuerungseinrichtung
zur Betätigung
des Ladesteuerungsventils in Abhängigkeit
des Ladezustands des Speichers ausgebildet ist. Der Luftmotor wird
somit nicht ständig betrieben,
sondern zur Einsparung von Druckluftenergie nur dann eingeschaltet,
wenn der elektrische Speicher einen Ladezustand erreicht hat, der
unterhalb einer vorgebbaren unteren Schwelle liegt.
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Zweckmäßigerweise
ist das Ladesteuerungsventil und der in Reihe dazu liegende Luftmotor in
einer Abzweigleitung des Druckluftkanals angeordnet, wobei für die Abluft
vorzugsweise ein Abluftausgang vorgesehen ist. Hierdurch wird der
Luftdurchgang durch das Energieversorgungsmodul zu den anderen Modulen
praktisch nicht beeinträchtigt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
ist die Ladesteuerungseinrichtung als Regelelektronik ausgebildet,
wobei der Luftmotor zweckmäßigerweise
als Lamellenmotor oder Luftturbine ausgebildet ist. Dabei hat sich
der Lamellenmotor wegen seines geringeren Druckluftverbrauchs als
die günstigere
Lösung erwiesen,
da er beim Zuschalten auch nahezu keinen Druckabfall in der pneumatischen
Versorgungsleitung bewirkt.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Versorgungsleitungsanordnung
als Stromschienenanordnung ausgebildet, an der die Module in einer
Reihenanordnung befestigbar sind. Die Module, darunter auch das
Energieversorgungsmodul brauchen dann lediglich an diese Stromschienenanordnung
angesteckt oder auf sonstige Weise angebracht werden, wobei dann
automatisch die Spannungsanschlüsse
hergestellt sind. Die Stromschienenanordnung kann auch noch mit
einer wenigstens einen Teil der Module zum Datenaustausch verbindenden
Feldbusleitungsanordnung versehen sein, um eine Datenkommunikation
zwischen den Modulen zu ermöglichen.
Auch hinsichtlich der Feldbusleitungsanordnung werden die erforderlichen
Verbindun gen automatisch beim Anstecken oder sonstigen Anbringen
der Module hergestellt.
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In
vorteilhafter Weis kann das Energieversorgungsmodul mit einer insbesondere
als Display ausgebildeten Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Speicherspannung
und/oder der verfügbaren
Speicherkapazität
und/oder des Luftdrucks und/oder der Anzahl der Ladezyklen und/oder
des Ladezustands versehen sein. Zusätzlich kann vorzugsweise noch
eine insbesondere als Tastatur ausgebildete Eingabevorrichtung zur
Bedienungseingabe und/oder zur Parametereingabe am Energieversorgungsmodul
angeordnet sein.
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Als
zweckmäßig hat
sich auch eine optische und/oder akustische Warneinrichtung zur
Anzeige der Unter- oder Überschreitung
von vorgegebenen Grenzwerten erwiesen, beispielsweise von Grenzwerten
des Drucks oder des Ladezustands des elektrischen Speichers.
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Weiterhin
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Zustandsgrößen und/oder
Diagnosedaten abspeichernde elektrische Speicheranordnung im Energieversorgungsmodul
vorgesehen ist. Die gespeicherten Daten können dann aufgerufen und angezeigt
oder entweder von einer in einem anderen Modul enthaltenen Steuervorrichtung
oder von einer externern Steuervorrichtung abgefragt werden.
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Als
zweckmäßig hat
sich auch eine elektrische Ladesteckdose am Energieversorgungsmodul zum
Aufladen des elektrischen Speichers mittels einer externen Spannungsquelle
erwiesen. Dies ist vor allem bei der ersten Inbetriebnahme oder
bei einer Tiefentladung des elektrischen Speichers von Vorteil.
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In
vorteilhafte Weise kann das Energieversorgungsmodul über eine
drahtlose Datenverbindungseinrichtung mit einer Steuereinrichtung
in einem anderen Modul und/oder mit einer externen Steuereinrichtung
verbunden sein, wobei die Datenverbindungseinrichtungen insbesondere
als drahtloser Feldbus ausgebildet ist. Eine Feldbusleitungsanordnung
in der Stromschienenanordnung kann bei einer derartigen Ausgestaltung
auch entfallen.
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In
vorteilhafter Weise ist ein Bedienungs- und/oder Anzeigemodul am
Luftverteilungsmodul und/oder das Generatormodul anbringbar, insbesondere
ansteckbar oder anschraubbar ist.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer aus mehreren aneinander gereihten
Modulen bestehenden pneumatischen Anordnung zur Druckluftaufbereitung,
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2 eine
Schnittdarstellung des Energieversorgungsmoduls und
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3 das
in einzelne Komponenten zerlegte Energieversorgungsmodul.
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Die
in 1 als Gesamtansicht dargestellte pneumatische
Anordnung zur Druckluftaufbereitung weist fünf aneinander gereihte Module
auf, nämlich – von links
nach rechts – ein
Energierversorgungsmodul 10, ein Controllermodul 11,
ein Filtermodul 12, ein Druckreglermodul 13 und
ein Durchflusssensormodul 14. Die Module 10 bis 14 sind
an eine aus einander steckbaren Leistenelementen 15 bestehende Stromschienenleiste
angesteckt, angeschraubt oder auf sonstige Weise befestigt.
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Weiterhin
enthält
die Stromschienenleiste ein Bussystem zur Kommunikation der Module
untereinander. Hierzu enthält
jedes Modul
10 bis
14, soweit erforderlich – an seinem
der Stromschieneleiste zugewandten Bereich eine Busteilnehmerstation
zur Kommunikation mit dem Bussystem. Dies ist beispielsweise in
der
EP 0 909 898 A1 näher beschrieben.
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An
die aus den Leistenelementen 15 bestehende Stromschienenleiste
sind weiterhin verschiedene elektronische Module 16 bis 20 sowie
eine aus Ventilen 21 bestehende Ventilanordnung 22 angebracht.
Diese können
ebenfalls, soweit erforderlich, über
das Bussystem in der Stromschienenleiste miteinander kommunizieren,
insbesondere mit dem Controllermodul 11. Weiterhin erfolgt
die erforderliche Energieversorgung über die Stromschienenleiste.
Bei den elektronischen Modulen 16 bis 20 kann
es sich beispielsweise um Eingangs/Ausgangs-Module zum Anschluss
von externen Aktoren oder Sensoren, um Interface-Module zur Verbindung mit externen Aktoren
und/oder mit den Ventilen 21 der Ventilanordnung 22 oder
um separate Controller für
die Ventile 21 handeln, sofern nicht die Steuerung allgemein vom
Controllermodul 11 wahrgenommen wird.
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Das
Controllermodul 11 besitzt einen drahtlosen (wireless)
Feldbus-Controller zur Kommunikation mit einer externen Steuerzentrale,
wobei die Steuerfunktionen allein durch die ex terne Steuerzentrale oder
wenigstens zum Teil auch vom Controllermodul 11 wahrgenommen
werden. Über
den drahtlosen Feldbus-Controller können Diagnosedaten, Sensordaten
und sonstige Rückmeldungen
an die externe Steuerzentrale rückgemeldet
werden, sofern die Verarbeitung derselben nicht im Controllermodul 11 erfolgt.
Zur Kommunikation zwischen dem Controllermodul 11 und den übrigen Modulen 10, 12 bis 14 sowie 16 bis 20 und
den Ventilen 21 der Ventilanordnung 22 kann anstelle
des Feldbusleitungen aufweisenden Bussystems der Stromschienenleiste
ebenfalls ein drahtloses Feldbussystem vorgesehen sein.
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Das
Filtermodul 12 enthält
beispielsweise einen als Feinfilter ausgebildeten Filter zur Filterung der
Druckluft sowie einen vollautomatischen Kondensatablass und demzufolge
auch eine Kondensat-Pegelmesseinrichtung. Das Druckreglermodul 13 stellt den
gewünschten
vorzugebenden Druck ein, der beispielsweise über einen Drehsteller und/oder
einen elektrischen Aktor vorgegeben werden kann. Das Durchflusssensormodul 14 misst
den Druckluftdurchfluss und meldet ihn an das Controllermodul 11.
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Die
pneumatische Anordnung der Druckluftaufbereitung kann auch weitere
bekannte Module aufweisen, z.B. ein Schaltventilmodul, ein Adaptermodul,
ein Softstartmodul zum Steuern des Druckaufbaus, ein Ölermodul
zur definierten Ölzugabe
und dergleichen. Mehrere Modulfunktionen können auch in einem Modul integriert
sein. So kann beispielsweise ein kombiniertes Druckregler-/Filtermodul
vorgesehen sein. Die nicht aufbereitete Druckluft wird einem Eingang 23 des
Energieversorgungsmoduls 10 zugeführt, und setzt sich über einen
durch alle Module 10 bis 14 verlaufenden Druckluftkanal 27 fort.
Der Druckluftausgang des letzten Moduls, also des Durchflusssensormoduls 14,
ist in nicht dargestellter Weise mit der Ventilanordnung 22 und
gegebenenfalls weiteren nicht dargestellten Aktoren verbunden.
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Weitere
Details und Erweiterungsmöglichkeiten
sind im eingangs angegebenen Stand der Technik beschrieben. Sie
sind für
die vorliegende Erfindung jedoch von untergeordneter Bedeutung,
da diese sich im Wesentlichen auf das Energieversorgungsmodul 10 bezieht,
das nachfolgend näher
beschrieben wird.
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Gemäß den 2 und 3 ist
das Energieversorgungsmodul 10 seinerseits modulartig aufgebaut
und besteht aus drei Komponenten, nämlich einem Luftverteilungsmodul 24,
einem Generatormodul 25 und einem Bedienungs- und/oder
Anzeigemodul 26. Wie aus 1 zum Teil
erkennbar ist, besitzen auch die übrigen Module 11 bis 14 ein
solches Luftverteilungsmodul 24, wobei sämtliche
Luftverteilungsmodule 24 in Reihe geschaltet an Leistenelementen 15 der
Stromschienenleiste angesteckt oder sonst wie befestigt sind, zum
Beispiel verschraubt oder verrastet. Ein am Eingang 23 beginnender Druckluftkanal 27 setzt
sich somit durch die Module 11 bis 14 fort und
wird in Abhängigkeit
der jeweiligen Modulfunktion behandelt oder sensormäßig erfasst. Das
Luftverteilungsmodul 24 des Energieversorgungsmoduls 10 besitzt
einen vom horizontalen verlaufenden Druckluftkanal 27 vertikal
nach unten abzweigenden Seitenkanal 28. Dieser Seitenkanal 28 führt Luft
einem Luftmotor 29 im Generatormodul 25 zu, wobei
der Luftmotor 29 einen elektrischen Generator 30 antreibt.
Die bei geöffnetem
Magnetventil 31 durch den Luftmotor 29 strömende Druckluft
kann dann das Generatormodul 25 über eben dieses Magnetventil 31 und
einen mit einer Kupplung 32 versehenen Auslass 33 verlassen.
An diese Kupplung 32 kann z.B. ein Schalldämpfer oder
eine Abluftleitung angeschlossen werden. Eine Entlüftungseinrichtung 34 sorgt
für die
erforderliche Entlüftung
des übrigen Innenraums
des Generatormoduls 25. Der Luftmotor 29 ist beispielsweise
als Luftturbine oder Lamellenmotor ausgebildet, wobei Lamellenmotoren
beispielsweise unter der Bezeichnung Globe Lamellenmotor im Handel
erhältlich
sind.
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Der
Generator 30 dient zur Aufladung eines elektrischen Akkus 35 im
Energieversorgungsmodul 10. Eine parallel dazu angeord nete
Platine 36 enthält eine
Ladungsregelungseinrichtung 36' und eine Spannungsaufbereitungseinrichtung 36''. Die Ladungsregelungseinrichtung 36' dient zur Steuerung und Überwachung
der Aufladung des Akkus 35. Sinkt dessen Ladezustand unter
einen vorgebbaren Wert, so wird das Magnetventil 31 durch
die Ladungsregelungseinrichtung 36' geöffnet, so dass Luft durch den Luftmotor 29 strömt und der
elektrische Generator 30 einen Ladestrom über den
Akku 35 erzeugt. Bei Erreichen des gewünschten Ladezustands wird dann das
Magnetventil 31 wieder geschlossen. Der Akku 35 kann
auch über
eine externe Spannungsquelle und eine Ladesteckdose 37 aufgeladen
werden, zum Beispiel beim erstmaligen Einsatz oder bei einer Störung. Hierzu
ist die Ladesteckdose 37 mit der Ladungsregelungseinrichtung 36' auf der Platine 36 verbunden.
Die externe Spannungsquelle kann eine direkt für den Ladevorgang geeignete
Spannung aufweisen oder es handelt sich um die Netzspannung, wobei
in diesem Falle auf der Platine 36 oder an einer anderen
Stelle noch ein Netzteil vorhanden sein muss.
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Die
Platine 36 enthält
weiterhin die Spannungsaufbereitungseinrichtung 36'', die beispielsweise als Konstantspannungsquelle
ausgebildet ist. Die aufbereitete Spannung wird über eine elektrische Verbindungseinrichtung 38 dem
Leistenelement 15 der Stromschienenleiste zugeführt, an
das das Energieversorgungsmodul 10 angebracht ist. Dort
ist die elektrische Verbindungseinrichtung 38 mit den entsprechenden
Stromschienen verbunden. Es ist prinzipiell auch möglich, dass
durch die Spannungsaufbereitungseinrichtung 36'' der Platine 36 verschiedene
Spannungen erzeugt und der Stromschienenleiste zur Spannungsversorgung
der daran angeschlossenen Module und Ventile zugeführt wird.
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Anstelle
eines Akkus 35 kann prinzipiell auch ein kapazitiver Speicher
vorgesehen sein, beispielsweise ein Goldcap- oder Ultracap-Element.
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Das
Bedienungs- und/oder Anzeigemodul 26 des Energieversorgungsmoduls 10 wird
frontseitig derart befestigt, beispielsweise angesteckt und/oder mittels
Halteschrauben 39 verschraubt, dass es das Luftverteilungsmodul 24 und
das Generatormodul 25 überlappt.
Dies ist selbstverständlich
nicht zwingend. Das Bedienungs- und/oder Anzeigemodul 26 weist ein
Display 40 und Bedienungselemente 41 auf zur Einstellung
und Abfrage der sich auf der Platine 36 befindlichen elektronischen
Komponenten und entsprechenden Funktionen.
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Auf
der Platine 36 oder an anderer Stelle kann auch noch eine
elektrische Speicheranordnung für
Daten vorgesehen sein, um Zustandsgrößen und/oder Diagnosedaten
abzuspeichern, die dann auf dem Display 40 mittels der
Bedienungselemente 41 abrufbar sind.
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Weiterhin
kann das Display 40 damit benutzt werden, um bestimmte
Anzeigefunktionen und Informationen abzurufen, beispielsweise die
Speicherspannung, die Speicherkapazität, den Luftdruck, die Anzahl
der Ladezyklen, den Ladezustand und dergleichen. Der wiederzugebende
Luftdruck wird mittels eines Drucksensors 42 erfasst. Der
im Luftverteilungsmodul 24 oder im Leistenelement 15 angeordnet
sein kann. Weiterhin enthält
das Bedienungs- und/oder Anzeigemodul 26 eine optische
oder akustische Warneinrichtung zur Anzeige der Unter- und/oder Überschreitung
von vorgebbaren Grenzwerten, wie den Ladezustand, die Speicherspannung,
den Luftdruck und dergleichen. Ein optisches Warnsignal kann entweder
auf dem Display 40 oder wenigstens einer separaten Signalleuchte
wiedergegeben werden. Zur akustischen Warnung dient ein integrierter
nicht dargestellter elektro-akustischer Warnmelder, beispielsweise
ein Lautsprecher oder ein Piezo-Chip. Schließlich enthält das Bedienungs- und/oder
Anzeigemodul 26 eine Anschlussbuchse 43, bei der
es sich beispielsweise um eine V 24-Schnittstelle handeln kann.
Sie dient als optionale Einrichtung zum Auslesen und gegebenenfalls
Einlesen von Daten, was auch über
den drahtlosen Bus und/oder über
die Busleitungen in der Stromschienenleiste erfolgen kann.
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Das
Bedienungs- und/oder Anzeigemodul 26 kann als optionales
Modul bei einfacheren Ausführungen
auch wegfallen und beispielsweise durch eine Blende ersetzt werden.
Weiterhin ist es möglich, die
entsprechenden Funktionen, Eingaben sowie die Display-Wiedergabe
mittels des Controllermoduls 11 zu bewerkstelligen, wobei
die Datenübertragung über den
drahtgebundenen oder drahtlosen Feldbus erfolgt.
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Die
einzelnen Module 24–26 des
Energieversorgungsmoduls 10 können zusammengesteckt und/oder
miteinander verschraubt oder verrastet werden.
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Die
pneumatische Anordnung kann selbstverständlich auch lediglich aus den
Modulen 10 bis 14 oder ähnlichen Wartungsmodulen bestehen,
während
die elektronischen Module 16 bis 20 sowie die Ventilanordnung 22 entfallen.
Andererseits können auch
andere Aktoren oder Komponenten noch zusätzlich an der Stromschienenleiste
angeordnet sein.
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Die
einzelnen elektrischen Komponenten des Energieversorgungsmoduls 10 sind
selbstverständlich
in der beschriebenen und erforderlichen Weise durch zur Vereinfachung
nicht dargestellte elektrische Leitungen miteinander verbunden.