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Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein System zum Formen eines Blatt- bzw. Rotorblattabschnitts, und insbesondere auf ein System zum Formen von mindestens einem Blattabschnitt.
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Rotorblätter, wie etwa diejenigen, die man in großen Windturbinen antrifft, enthalten typischerweise mindestens eine biegsame Wurzelabschnittschicht, die aus Fiberglas oder Glaszusammensetzung einschließlich biaxialen und unidirektionalen Fasern besteht. Diese Wurzelabschnittschichten werden derzeit innerhalb des Rotorblatts mittels eines Verfahrens installiert, das umfasst: Schneiden des Glases in Wurzelabschnitte, Aufrollen der einzelnen Abschnitte auf eine Vielzahl von Rohren, Befördern der Rohre zu einem Rotorblattformkörper, Abrollen eines jeweiligen Abschnitts auf einem jeweiligen Rohr, und einzeln Aufschichten und Einbauen eines jeweiligen Wurzelabschnitts in den Rotorblattformkörper, wo diese schließlich behandelt werden, um auszuhärten und das Rotorblatt auszubilden. Weil jeder Wurzelabschnitt in den Rotorblattformkörper eingeschichtet wird, muss darüber hinaus dieser Wurzelabschnitt innerhalb des Blatts festgeklebt oder festgeklemmt werden, um ein Formen von jeder Wurzelabschnittsschicht in die Form des Rotorblatts zu erleichtern.
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Während dieses Verfahren ein effektives Mittel ist, um Wurzelabschnitte innerhalb des Rotorblatts auszubilden und zu installieren, kann es dadurch doch zeitaufwändig sein, dass das einzelne Aufrollen, Abrollen, Aufschichten und Verkleben einer jeweiligen Wurzelabschnittlage mehrere einzelne Wurzelabschnittslagen-Behandlungen erfordert. Darüber hinaus kann aufgrund dieser mehreren Behandlungen die Wahrscheinlichkeit für strukturelle Fehler innerhalb der Schichten, und damit dem Rotorblatt, aufgrund von menschlichen Fehlern hoch sein. Dies rührt daher, weil mit jedem Behandlungsschritt des Glases (auf dem Rohr, weg von dem Rohr und in das Blatt hinein) die Wahrscheinlichkeit von Schichtfaltenbildung und Störungen zunehmen, wodurch die Blattstruktur beeinflusst wird. Weiterhin kann jedes den Schichten hinzugefügte Stück Klebeband Inkonsistenz und Verwindung innerhalb des Glases bewirken, was die strukturelle Integrität noch weiter beeinflusst. Aus diesen Gründen besteht ein Wunsch nach einem effizienteren System zum Formen und Einbauen von Wurzelabschnitten aus Glas innerhalb eines Rotorblatts.
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Zum Stand der Technik, wird beispielhaft auf die Druckschrift
DE 100 05 348 A1 hingewiesen, welche ein Verfahren zur Fertigung von Nasenstrukturen für aerodynamische Flächen betrifft. Ferner wird auf die Druckschrift
DE 198 33 869 C5 hingewiesen, welche Rotorblätter für Windkraftanlagen aus faserverstärkten Kunstharzen betrifft und eine Vorrichtung zur Herstellung solcher Rotorblätter beschreibt. Darüber hinaus wird auf die Druckschrift
US 6 018 970 A hingewiesen, welche sich mit einer Streckformmaschine mit Servo-Steuerung befasst. Des Weiteren wird auf die Druckschrift
US 5 499 904 A hingewiesen, welche eine Windturbine mit in einem Ziehverfahren hergestellten Windradschaufeln betrifft. Zudem wird auf die Druckschrift
US 5 430 937 A hingewiesen, welche eine Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Hubschrauber-Hauptrotorblatts betrifft.
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Im Hinblick auf das Obige ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten, mit dem Stand der Technik zusammenhängenden Nachteile zumindest teilweise zu überwinden.
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Diese Aufgabe wird durch ein System nach Anspruch 1. Weitere Aspekte, Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
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Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Formen eines Blattabschnitts bereitgestellt, wobei das System folgendes umfasst: einen Transportrahmen, mindestens einen dem Transportrahmen abnehmbar zugeordneten Transportträger, und eine einen Blattabschnitt ausbildende Struktur, die für den Transportrahmen und den mindestens einen Transportträger aufnahmefähig ist.
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Nach einer nicht beanspruchten anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zum besseren Verständnis ein Verfahren zum Ausbilden eines Blattabschnitts bereitgestellt, wobei das nicht beanspruchte Verfahren folgendes umfasst: Anordnen von mindestens einer Blattabschnittlage auf mindestens einem Transportträger, wobei der Transportträger einem Transportrahmen zugeordnet ist, Anordnen der mindestens einen Blattabschnittlage auf einer einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur, indem der Transportrahmen und der mindestens eine Transportträger der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur zugeordnet werden, Unterstützen der mindestens einen Blattabschnittlage mit der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur, die eine einen Blattabschnitt herstellenden Konfiguration umfasst, wobei der mindestens einen Blattabschnittlage ermöglicht wird, sich in die eine Blattabschnitt herstellende Konfiguration umzuformen, und Einbauen der mindestens einen Blattabschnittlage und der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur innerhalb eines Formkörpers für ein Rotorblatt.
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Die vorgenannten und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollten aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von veranschaulichenden Ausführungsformen vollständiger verstanden werden, wenn diese zusammen mit den beigefügten Figuren herangezogen werden, wobei gleiche Elemente in den mehreren Figuren gleich nummeriert sind:
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1 ist eine perspektivische Ansicht von oben auf eine Förder- bzw. Transportanordnung nach einer beispielhaften Ausführungsform;
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2 ist eine perspektivische Seitenansicht einer einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur nach der beispielhaften Ausführungsform;
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3 ist eine perspektivische Ansicht von oben von Blattabschnittlagen und der Transportanordnung nach der beispielhaften Ausführungsform;
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4 ist eine perspektivische Seitenansicht einer einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur, der Blattabschnittlagen und der Transportanordnung nach der beispielhaften Ausführungsform;
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5 ist eine perspektivische Seitenansicht der Blattabschnittlagen, die auf der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur nach der beispielhaften Ausführungsform angeordnet sind;
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6 ist eine perspektivische Seitenansicht von Befestigungsstrukturen, die die Blattabschnittlagen an der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur nach der beispielhaften Ausführungsform befestigen;
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7 ist eine perspektivische Seitenansicht der um eine Achse gedrehten, einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur nach der beispielhaften Ausführungsform;
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8 ist eine perspektivische Seitenansicht von Blattabschnittlagen, die innerhalb eines Formkörpers nach der beispielhaften Ausführungsform für ein Rotorblatt angeordnet sind; und
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9 ist ein Blockdiagramm, das ein nicht beanspruchtes Verfahren zum Ausbilden eines Blattabschnitts veranschaulicht.
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Eine wesentliche Effizienz bei der Struktur eines Teils eines Rotorblatts ist erreichbar, indem eine Auflage (Englisch: Lay-Up) von Glasmaterial getrennt von dem Rotorblatt erzeugt und dann die Auflage als ein einziges Bauteil eingebaut wird.
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Mit Verweis auf die 1, 2 und 3 wird eine beispielhafte Ausführungsform eines Systems 100 zum Ausbilden eines Blattabschnitts veranschaulicht, und sie umfasst eine Transportanordnung 102 und eine einen Blattabschnitt ausbildende Struktur 104. Die Transportanordnung 102 umfasst mindestens einen Transportträger, einen Transportrahmen 110 und eine optionale Transportoberfläche 106, wobei die Transportoberfläche 106, wenn sie eingesetzt wird, mit dem mindestens einen Transportträger 108 und dem Transportrahmen 110 abnehmbar verbunden ist. Der mindestens eine Transportträger und Transportrahmen 110 sind formsteif, wohingegen die (optionale) Transportoberfläche 106 biegsam ist und ein Material enthält, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Elastomer-Materialien, Polymer-Materialien und die vorgenannten Materialien enthaltenden Zusammensetzungen besteht. Der mindestens eine Transportträger ist als dem Transportrahmen 110 abnehmbar zugeordneter Tragebalken veranschaulicht. Diese abnehmbare Zuordnung wird über ein gewünschtes Mittel erzielt, wie etwa die Tragestangen, die mit einer Vielzahl von durch den Transportrahmen 110 definierten, augenförmigen Aushöhlungen verbunden und wieder davon gelöst werden können. Auf diese Weise liegt die Transportoberfläche 106, wenn sie eingesetzt wird, neben den Tragestangen und kann von den Tragestangen, die in Verbindung mit dem Transportrahmen 110 sind, getragen werden.
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Mit Bezugnahme nun auf die 2, 3 und 4 bildet die oben eingeführte, einen Blattabschnitt ausbildende Struktur 104 mindestens einen Tragehohlraum (veranschaulicht als Tragehohlräume 112) und umfasst eine einen Blattabschnitt herstellende Konfiguration oder Form. Beispielsweise ist die einen Blattabschnitt ausbildende Struktur 104 als negativer Abdruck eines Rotorblattformkörpers konfiguriert. Wenn es daher mindestens einer biegsamen Blattabschnittlage 114, wie etwa dünne Lagen aus Glas, Fiberglas oder biaxiale und unidirektionale Fasern enthaltenden Glaskomposit-Zusammensetzungen, erlaubt wird, sich der einen Blattabschnitt herstellenden Konfiguration der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 anzupassen, dann wird die mindestens eine Blattabschnittlage 114 in eine Form geformt, die innerhalb eines Rotorblattformkörpers 120 eingebaut werden kann, und liegt neben einer Rotorblattformkörperwand, wie in den 7 und 8 gezeigt. Es sollte erkannt werden, dass die einen Blattabschnitt ausbildende Struktur 104 um eine innerhalb der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 angeordnete Achse 116 drehbar ist, wobei diese Drehbarkeit beim Einbau der mindestens einen Blattabschnittlage 114 innerhalb des Rotorblattformkörpers 120 hilft. Der Prozess, durch den diese Formung und dieser Einbau stattfinden, wird weiter unten in größerer Einzelheit beschrieben.
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Mit Verweis auf 3 wird die mindestens eine neben der Transportoberfläche 106 liegende Blattabschnittlage 114 gezeigt, wobei die Transportoberfläche 106 von dem mindestens einen Transportträger 108 in Verbindung mit dem Transportrahmen 110 getragen wird. Es sollte jedoch erkannt werden, dass falls die optionale Transportoberfläche 106 nicht eingesetzt wird, die mindestens eine Blattabschnittlage 114 von dem mindestens einen Transportträger 108 (veranschaulicht als die Transporttragestange) und/oder den Transportrahmen 110, mit dem der mindestens eine Transportträger verbunden ist, getragen wird.
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Die mindestens eine Blattabschnittlage 114 wird über diese Transportanordnung 102 (mit oder ohne die Transportoberfläche 106) zu der in den 2, 4 und 5 veranschaulichten und einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 befördert, wobei die mindestens eine Blattabschnittlage 114 und Transportoberfläche 106 auf der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 angeordnet sind. Weil die Transportoberfläche 106 und die mindestens eine Blattabschnittlage 114 (auf einmal) auf der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 angeordnet sind, treten die Transporttragestangen in die Tragehohlräume 112 ein, und ermöglichen, dass die Transportoberfläche 106, die als ein Puffer zwischen der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 und der mindestens einen Blattabschnittlage 114 wirkt, die eine einen Blattabschnitt ausbildende Struktur 104 berührt, während der mindestens eine Transportträger 108 von der Berührung mit der Transportoberfläche 106 und dem Tragen der Transportoberfläche 106 und der mindestens einen Blattabschnittlage 114 gelöst wird. Wenn die Transportoberfläche 106 und die mindestens eine Blattabschnittlage 114, wie in 5 veranschaulicht, getragen werden, dann formen sich die Transportoberfläche 106 und alle der mindestens einen Blattabschnittlage 114 in die einen Blattabschnitt herstellende Konfiguration der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 um, die nun für das Unterstützen der Transportoberfläche 106 und der mindestens einen Blattabschnittlage 114 verantwortlich ist. Die Transporttragestangen werden dann von den Augenhohlräumen des Transportrahmens 110 gelöst und aus den Tragehohlräumen 112 entfernt, wie 2 veranschaulicht. Der Transportrahmen kann nun auch aus der Nähe der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 entfernt werden. Es sei angemerkt, daß, falls die biegsame Transportoberfläche 106 nicht zum Unterstützen und Transportieren der mindestens einen Blattabschnittlage 114 eingesetzt wird, dann die mindestens eine Blattabschnittlage 114 auf der einen Plattenabschnitt ausbildenden Struktur 104 angeordnet wird, wobei sie sich der einen Blattabschnitt herstellenden Konfiguration anpasst, ohne die optionale Anwesenheit und den Puffer, die durch die Transportoberfläche 106 bereitgestellt werden.
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Mit Verweis nun auf die 6 und 7, sobald die mindestens eine Blattabschnittlage 114, und, falls eingesetzt, die Transportoberfläche 106 sich zu der einen Blattabschnitt herstellenden Konfiguration der einen Plattenabschnitt ausbildenden Struktur 104 ausgebildet haben (oder währenddessen), sichern Befestigungsvorrichtungen 118, wie etwa, jedoch nicht beschränkt auf, Gurte, die mindestens eine Blattabschnittlage 114 (und die veranschaulichte, optionale Transportoberfläche 106) an der einen Plattenabschnitt ausbildenden Struktur 104. Die nun befestigte Blattabschnittlage 114 wird dann zusammen mit der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 um die Achse 116 gedreht. Diese Drehung kann bis zu jedem dafür gewünschten Grad sein, um den Einbau der mindestens einen Blattabschnittlage 114 innerhalb des Rotorblattformkörpers 120 zu erleichtern, wie etwa 180 Grad.
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Mit Verweis nun auf 7 sind die mindestens eine Blattabschnittlage 114, die Transportoberfläche 106 (falls vorhanden) und die einen Blattabschnitt ausbildende Struktur 104 um 180 Grad gedreht worden und innerhalb des Rotorblattformkörpers 120 eingebaut. Wenn sie einmal eingebaut sind, werden die Befestigungsvorrichtungen 118 und die einen Plattenabschnitt ausbildende Struktur 104 von dem Rotorblattformkörper 120 (zusammen mit der Transportoberfläche 106, falls vorhanden) entfernt, wobei alle Blattabschnittlagen 114 in diesem einen Einbauschritt eingebaut werden, und verbleiben in dem Rotorblattformkörper, wie in 8 gezeigt. Die Blattabschnittlagen 114 werden dann mit einem Aushärtemittel, wie etwa einem Harz, das die Blattabschnittlagen 114 verfestigt, behandelt, wodurch die Rotorblattstruktur ausgebildet wird. Indem alle der Blattabschnittlagen 114 gleichzeitig geformt und eingebaut werden, im Gegensatz zu dem im Stand der Technik verwendeten Verfahren, bei dem jeweils nur eine nach der anderen verarbeitet wird, wird die Effizienz bezüglich der Zeit und die strukturelle Integrität (weniger Möglichkeit zum Faltenbilden und kein Klebeband) vergrößert. Es sollte erkannt werden, dass die Blattabschnittlagen 114 innerhalb eines ganzen Rotorblatts oder eines Abschnitts davon, einschließlich eines Wurzelabschnitts, ausgebildet werden können.
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Mit Verweis auf 9 wird ein beispielhaftes nicht beanspruchtes Verfahren 200 zum Ausbilden eines Blattabschnitts veranschaulicht, und das nicht beanspruchte Verfahren umfasst das Anordnen von mindestens einer Blattabschnittlage 114 auf mindestens einem Transportträger und einem Transportrahmen 110, wie in dem operativen Block 202 gezeigt. Das nicht beanspruchte Verfahren kann auch das Anordnen der mindestens einen Blattabschnittlage 114 auf einer Transportoberfläche 106 umfassen, wobei die Transportoberfläche 106 biegsam ist und mit dem mindestens einen Transportträger und mit dem Transportrahmen 110 abnehmbar verbunden ist. Zusätzlich umfasst das nicht beanspruchte Verfahren 200 das Befördern der mindestens einen Blattabschnittlage 114, zusammen mit der Transportoberfläche 106 falls vorhanden, zu der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 über den mindestens einen Transportträger und den Transportrahmen 110.
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Das nicht beanspruchte Verfahren 200 umfasst ferner das Anordnen der mindestens einen Blattabschnittlage 114 auf einer einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 durch Verbinden des Transportrahmens 110 und des mindestens einen Transportträgers zu der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104, wie in dem operativen Block 204 gezeigt, wobei die einen Blattabschnitt ausbildende Struktur 104 mindestens einen Trägerhohlraum definiert und eine einen Blattabschnitt herstellende Konfiguration umfasst. Wenn die mindestens eine Blattabschnittlage auf der Transportoberfläche 106 (wie oben genannt) angeordnet wird, umfasst das nicht beanspruchte Verfahren 200 ferner das Anordnen der Transportoberfläche 106 und der mindestens einen Blattabschnittlage 114 auf der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104, wobei die Transportoberfläche 106 als ein Puffer zwischen der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 und der mindestens einen Blattabschnittlage 114 wirkt.
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Zusätzlich umfasst das nicht beanspruchte Verfahren 200 das Tragen der mindestens einen Blattabschnittlage 114 mit der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104, wobei die einen Blattabschnitt ausbildende Struktur 104 eine einen Blattabschnitt herstellende Konfiguration umfasst, zu der sich die mindestens eine Blattabschnittlage 114 formen kann, wie in dem operativen Block 206 gezeigt. Wiederum gilt, daß, wenn die mindestens eine Blattabschnittlage auf der Transportoberfläche 106 angeordnet wird, das nicht beanspruchte Verfahren 200 ferner das Unterstützen der Transportoberfläche 106 und der mindestens einen Blattabschnittlage 114 mit der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 umfasst, wobei es der mindestens einen Blattabschnittlage 114 und der Transportoberfläche 106 erlaubt wird, die einen Plattenabschnitt herstellende Konfiguration auszubilden. Das nicht beanspruchte Verfahren 200 umfasst auch das Entfernen des mindestens einen Transportträgers und Transportrahmens aus der Verbindung mit der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104, wobei die mindestens eine Blattabschnittlage auf diese Weise auf der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 angeordnet wird (und durch diese gestützt wird), anstatt durch den mindestens einen Transportträger und Transportrahmen 110.
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Nach oder während des Ausbildens umfasst das nicht beanspruchte Verfahren 200 ferner das Befestigen der mindestens einen Blattabschnittlage 114 an der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 und das Drehen der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 um eine Achse 116.
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Mit Verweis auf den operativen Block 208 umfasst das nicht beanspruchte Verfahren 200 ebenfalls das Einbauen der mindestens einen Blattabschnittlage 114 innerhalb der Rotorblattform 120, indem die mindestens eine Blattabschnittlage 114 und die einen Blattabschnitt ausbildende Struktur 104 innerhalb eines Rotorblattformkörpers 120 angeordnet werden. Immer noch einmal, wenn die mindestens eine Blattabschnittlage auf der Transportoberfläche 106 angeordnet wird, wird das nicht beanspruchte Verfahren 200 zusätzlich das Einbauen der Transportoberfläche 106 innerhalb des Rotorblattformkörpers 120 zusammen mit der mindestens einen Blattabschnittlage 114 und der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur 104 umfassen. Zusätzlich umfasst das nicht beanspruchte Verfahren 200 das Entfernen der einen Blattabschnitt ausbildenden Struktur und der Transportoberfläche 106 (falls vorhanden) aus dem Rotorblattformkörper 120, und das Verfestigen der mindestens einen Blattabschnittlage 114, um mindestens einen Abschnitt eines Rotorblatts auszubilden.
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Während diese Erfindung mit Verweis auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben worden ist, so sollte von den Fachleuten auf diesem technischen Gebiet verstanden werden, dass verschiedene Veränderungen ausgeführt und Äquivalente für Elemente davon ersetzt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere werden die Fachleute in dem technischen Gebiet verstehen, dass die vorliegende Erfindung vorzugsweise auf ein, zwei oder mehrere Blattabschnittlagen 114 angewendet werden kann. Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder Substanz an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren Schutzumfang abzuweichen. Daher ist es wichtig, dass die Erfindung nicht auf die bestimmte Ausführungsform, die hier für das Ausführen dieser Erfindung als der derzeit beste Modus offenbart ist, vorgesehen ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Schutzumfang der beigefügten Patentansprüche fallen. Darüber hinaus gilt, dass mit Ausnahme da, wo es spezifisch angegeben wird, jede Verwendung der Ausdrücke erster, zweiter, usw. keine Reihenfolge oder Wichtigkeit bezeichnet, sondern nur, dass die Ausdrücke erster, zweiter, usw. verwendet werden, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden.
