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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Lüftungseinrichtung nach Anspruch 1 und ein Gebäude mit einer solchen nach Anspruch 11.
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Frischluft und Abluft werden in zentralen Lüftungsanlagen, insbesondere Gebäudelüftungsanlagen, mit konventionellen Filtern innerhalb einer Luftleitung gefiltert. Dies geschieht wenigstens in der Belüftungsleitung. Bei einer zentralen Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung aus der Luft in einer Entlüftungsleitung, sind die Belüftungsleitung und die Entlüftungsleitung über einen Wärmeübertrager thermisch gekoppelt. Teilweise sind noch Bypässe mit Bypassklappen in der Lüftungsanlage verbaut, um den Wärmeübertrager umgehen zu können. Zum Beispiel wird hiermit in Sommernächten der Wärmeübertrager ausgekoppelt, um das Gebäude passiv zu kühlen. Ziel einer zusätzlichen Filterung der Abluft ist, den Wärmeübertrager vor Verschmutzung und damit vor Effizienzverlust zu schützen. Je nach Verschmutzungsgrad der Luft müssen die Filter in der Belüftungs- und/oder Entlüftungsleitung ein- bis zweimal pro Jahr getauscht werden. Die jährlichen Filterkosten machen so 30-50% der Betriebskosten der Lüftungsanlage aus. Außerdem führen stark verschmutzte Luftfilter kurz vor dem Austausch zu einer nachlassenden Filterwirkung, neigen zu Geruchsabgabe und verursachen Strömungsgeräusche, die Hausbewohner stören.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Lösung bereitzustellen, mit welcher die Betriebskosten gering sind und der Nutzungskomfort aufgrund längerer Wartungsintervalle hoch ist. Die Filterleistung soll dabei dauerhaft hoch sein, ohne dass es zu Geruchs- oder Geräuschbelästigungen kommt.
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Offenbarung der Erfindung
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Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 sowie in Anspruch 11 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10 und 12 bis 13.
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Die Erfindung betrifft eine Lüftungseinrichtung mit wenigstens einer Luftleitung, insbesondere einer Belüftungsleitung, vorzugsweise zwei Luftleitungen, nämlich einer Belüftungsleitung und einer Entlüftungsleitung, wobei die Luftleitung eine Eintrittsseite und eine Austrittsseite aufweist, wobei in der Luftleitung ein Zyklonabscheider angeordnet ist.
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Durch den erfindungsgemäßen Zyklonabscheider wird die Luft ohne nachlassende Leistung von Partikeln befreit. Der Zyklonabscheider ist nämlich nahezu wartungsfrei. Entsprechend sind die Betriebskosten niedrig. Weil die Partikel aus dem Luftstrom herausgeholt werden, kommt es auch nicht zu Geruchs- oder Geräuschbelästigungen. Zudem kann bei zentralen Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung der Wärmeübertrager vor Verschmutzung geschützt werden.
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Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der Lüftungseinrichtung ist vorgesehen, dass der Zyklonabscheider eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweist, die mit der Luftleitung verbunden sind, wobei die Eintrittsöffnung in Richtung der Eintrittsseite und die Austrittsöffnung in Richtung der Austrittsseite weist. Damit wird erreicht, dass Partikel, die eingangsseitig in der Luft enthalten sind, im Zyklonabscheider abgeschieden werden, sodass die Luft ausgangsseitig sauber ist.
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Bevorzugt handelt es sich bei dem Zyklonabscheider um einen Tangential-Zyklonabscheider. Solche Tangential-Zyklonabscheider haben einen recht hohen Wirkungsgrad beim Filtern, dies insbesondere bei größeren bis mittleren Partikelgrößen. Der Tangential-Zyklonabscheider besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus einem oben angeordneten Einlaufzylinder, einem darunter positionierten Kegel, einem hierunter angeordneten Partikelauffangbehälter und einem Tauchrohr, das mittig von oben herab in den Einlaufzylinder ragt.
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Im Einlaufzylinder wird das Luft-Partikelgemisch durch tangentiales Einblasen auf eine kreisförmige Bahn beschleunigt. Durch die Verjüngung des sich anschließenden Kegels nimmt die Drehgeschwindigkeit derartig zu, dass die Partikel durch die Fliehkraft an die Außenwand des Kegels geschleudert und soweit abgebremst werden, dass sie sich aus der Strömung lösen und nach unten in den Partikelauffangbehälter rieseln. Bei entsprechend schweren Partikeln ist der Kegel nicht unbedingt nötig. Aufgrund der unbestimmten und vielfältigen Partikel in der Außenluft wird jedoch bei der Gebäudebelüftung bevorzugt ein Kegel eingesetzt. Die gereinigte Luft verlässt den Kegel schließlich durch das mittige Tauchrohr nach oben.
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Optional sind schneckenförmig an der Innenwand des Kegels angebrachte Leitbleche vorgesehen. Hierdurch kann die Führung des Luft-Partikelgemisches verstärkt werden. Im Übergang vom Kegel zum Partikelauffangbehälter ist vorzugsweise ein in der Mitte stehender Apexkegel angeordnet, sodass lediglich ein ringförmiger Schlitz zwischen der Wand des Kegels und dem Apexkegel bleibt, durch den die Partikel in den Partikelauffangbehälter gelangen. Mit einem solchen Apexkegel lässt vermeiden, dass der Wirbel Partikel aus dem Partikelauffangbehälter wieder herausreißt.
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Vorzugsweise weist der Partikelauffangbehälter ein Ablassventil auf. Über dieses lässt sich der Partikelauffangbehälter bevorzugt auch während des Betriebs leeren. Das Ablassventil ist vorzugsweise als Zellenradschleuse ausgebildet. Hierdurch gelingt der Austrag mit sehr geringem Gasaustausch mit der Umgebung.
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In einer Variante der Lüftungseinrichtung ist in der Luftleitung zwischen dem Zyklonabscheider und der Austrittsseite ein Luftfilter angeordnet. Damit dient der Zyklonabscheider als Vorfilter und der Luftfilter der Feinfilterung. Hierdurch werden insbesondere Feinstäube besser aus der Luft herausgefiltert. Aufgrund der Vorfilterung ist das Nutzungsintervall des Luftfilters lang.
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In einer anderen Variante der Lüftungseinrichtung ist in der Luftleitung kein Luftfilter angeordnet. Damit entfallen Wartungsintervalle durch Filterwechsel.
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Optional kann der Zyklonabscheider in einem Gehäuse eines Lüftungsgerätes angeordnet sein. Damit wird eine Installation des Lüftungsgerätes einfach gehalten und sichergestellt, dass der Zyklonabscheider an der richtigen Position installiert wird. Außerdem ist ein geteiltes bzw. gemeinsames Gehäuse kostengünstig.
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Gemäß einer anderen Option ist in der Luftleitung ein Lüftungsgerät angeordnet, wobei der Zyklonabscheider ein vom Lüftungsgerät unabhängiges Gehäuse aufweist. Hierdurch ist eine flexiblere Platzausnutzung bei der Installation möglich. Außerdem lässt sich ein derartiger separater Zyklonabscheider einfach nachrüsten und vor dem Filter eines jeden Lüftungsgeräts platzieren.
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Bevorzugt weist das Lüftungsgerät einen Strömungserzeuger auf, insbesondere ein Gebläse. Außerdem sollte das Lüftungsgerät eine Steuereinheit aufweist, die den Strömungserzeuger regelt. Das führt zu einem effizienten bedarfsgerechten Luftaustausch. Weiterhin ist es zu bevorzugen, dass das Lüftungsgerät einen Wärmetauscher aufweist, der Anschlüsse für eine zweite Luftleitung, nämlich eine Entlüftungsleitung, aufweist. Hierdurch ist eine Temperaturübertragung von der ausströmenden Warmluft auf einströmende Kaltluft und damit eine Wärmerückgewinnung möglich. Optional kann das Lüftungsgerät einen mit der Luftleitung im Wärmeaustausch stehenden Wärmetauscher einer Wärmepumpe aufweisen. Der Wärmetauscher der Wärmepumpe kann ein Kondensator und/oder ein Verdampfer sein, nämlich um je nach Anwendungsfall entweder zu Heizen (Kondensator), zu Kühlen (Verdampfer) oder wahlweise zu Heizen oder zu Kühlen.
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Bei einer näheren Ausgestaltung der Lüftungseinrichtung weist der Zyklonabscheider eine Entleerungsautomatik auf, mit der gesammelter Schmutz aus dem Zyklonabscheider entfernbar ist bzw. entfernt wird. Damit ist keine manuelle Reinigung des Abscheiders notwendig und der Nutzungskomfort hoch.
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Besonders bevorzugt ist die Lüftungseinrichtung Teil einer zentralen Gebäudelüftungsanlage. In Gebäuden sind nämlich meist keine Platz- oder Gewichtsrestriktionen vorhanden, die gegen einen zusätzlichen Zyklonabscheider sprechen. Außerdem wird die Wartung gerade von Einfamilienhausbesitzern oftmals unzureichend organisiert, sodass der wartungsarme Zyklonabscheider einen erheblichen Mehrwert darstellt.
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Gemäß einer speziellen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Luftleitung eine erste und zweite Luftleitung umfasst, wobei in der ersten Luftleitung und der zweiten Luftleitung ein Wärmeübertrager angeordnet ist, über den die erste Luftleitung thermisch mit der zweiten Luftleitung gekoppelt ist, wobei der Zyklonabscheider der ersten Luftleitung zwischen deren Eintrittsseite und dem Wärmeübertrager angeordnet ist, und wobei der Zyklonabscheider der zweiten Luftleitung zwischen deren Eintrittsseite und dem Wärmeübertrager angeordnet ist.
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Damit wird in der ersten und der zweiten Luftleitung erreicht, dass der Wärmeübertrager vor Verschmutzung geschützt ist. Hierdurch bleibt dessen Effizienz dauerhaft hoch.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Gebäude mit einer Gebäudehülle und mit einer Lüftungseinrichtung wie sie vor- und nachstehend beschrieben ist, wobei die Eintrittsseite einer ersten der wenigstens einen Luftleitung außerhalb der Gebäudehülle liegt und die Austrittsseite der ersten Luftleitung in die Gebäudehülle mündet. Hierdurch wird erreicht, dass der Raum innerhalb der Gebäudehülle mit gereinigter Luft versorgt werden kann, dies insbesondere komfortabel, dauerhaft und preiswert.
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In einer Variante des Gebäudes mündet die Austrittsseite der ersten Luftleitung in einen einzigen Raum in der Gebäudehülle. Damit liegt eine dezentrale Lüftung vor.
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Bei einer anderen Variante mündet die Austrittsseite der ersten Luftleitung in wenigstens zwei Räume in der Gebäudehülle. Es liegt also eine zentrale Lüftungseinrichtung vor.
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Bei einer speziellen Ausführung des Gebäudes ist vorgesehen, dass eine Eintrittsseite einer zweiten der wenigstens einen Luftleitung innerhalb der Gebäudehülle liegt und die Austrittsseite dieser zweiten Luftleitung außerhalb von der Gebäudehülle liegt. Mithin ist es möglich, auch die aus dem Gebäude strömende Luft zu reinigen.
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Des Weiteren besteht eine Ausgestaltungsoption, nach der in der ersten Luftleitung und der zweiten Luftleitung ein Wärmeübertrager angeordnet ist, über den die erste Leitung thermisch mit der zweiten Luftleitung gekoppelt ist, wobei der Zyklonabscheider der ersten Luftleitung zwischen deren Eintrittsseite und dem Wärmeübertrager angeordnet ist, und wobei der Zyklonabscheider der zweiten Luftleitung zwischen deren Eintrittsseite und dem Wärmeübertrager angeordnet ist. Damit wird die Luft in der ersten und der zweiten Luftleitung jeweils vor dem Wärmeübertrager gereinigt. Dieser verschmutzt hierdurch nicht und behält dauerhaft eine hohe Wärmeübertragungseffizienz.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Gebäudes mit einer Lüftungseinrichtung mit einem Zyklonabscheider in einer ersten Luftleitung; und
- 2 eine schematische Darstellung eines Gebäudes mit einer Lüftungseinrichtung mit je einem Zyklonabscheider in einer ersten Luftleitung und einer zweiten Luftleitung.
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In der schematischen Darstellung nach 1 erkennt man ein Gebäude 100 mit einer Gebäudehülle 101 und mit einer Lüftungseinrichtung 1. Die Lüftungseinrichtung 1 weist eine Luftleitung 2, nämlich eine Belüftungsleitung, die eine Eintrittsseite 3 und eine Austrittsseite 4 hat, auf. Die Eintrittsseite 3 der Luftleitung 2 ist mit dem Luftvolumen außerhalb der Gebäudehülle 101 verbunden und die Austrittsseite 4 der Luftleitung 2 mündet in die Gebäudehülle 101. Vorliegend mündet die Austrittsseite 4 in einen einzigen Raum in der Gebäudehülle 101, sodass eine dezentrale Lüftungseinrichtung vorliegt. Alternativ kann die Austrittsseite 4 jedoch auch in wenigstens zwei Räume in der Gebäudehülle 101 münden, sodass eine zentrale Lüftungseinrichtung ausgebildet ist.
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In der Luftleitung 2 ist ein Zyklonabscheider 5 angeordnet. Dieser weist eine Eintrittsöffnung 6 und eine Austrittsöffnung 7 auf, die mit der Luftleitung 2 verbunden sind, wobei die Eintrittsöffnung 6 in Richtung der Eintrittsseite 3 und die Austrittsöffnung 7 in Richtung der Austrittsseite 4 weist.
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Bei dem Zyklonabscheider 5 handelt es sich um einen Tangential-Zyklonabscheider. Er besteht im Wesentlichen aus vier Teilen, nämlich einem oberen Einlaufzylinder 8, einem mittleren Kegel 9, einem unteren Partikelauffangbehälter 10 und einem Tauchrohr 11, das mittig von oben herab im Einlaufzylinder angebracht ist.
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Im Einlaufzylinder 8 wird das Luft-Partikelgemisch durch tangentiales Einblasen auf eine kreisförmige Bahn gebracht. Durch die Verjüngung des anschließenden Kegels 9 nimmt die Drehgeschwindigkeit derartig zu, dass die Partikel durch die Fliehkraft an die Außenwand des Kegels 9 geschleudert und soweit abgebremst werden, dass sie sich aus der Strömung lösen und nach unten in den Partikelauffangbehälter 10 fallen. Die gereinigte Luft verlässt den Kegel 9 schließlich durch das mittige Tauchrohr 11 nach oben.
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Optional kann die Führung des Luft-Partikelgemisches durch schneckenförmig an der Innenwand des Kegels 9 angebrachte Leitbleche verstärkt werden. Um zu vermeiden, dass der Wirbel Partikel aus dem Partikelauffangbehälter 10 wieder herausreißt, ist der Übergang vom Kegel 9 zum Partikelauffangbehälter 10 durch einen mittig stehenden Apexkegel 12 soweit verschlossen, dass lediglich ein ringförmiger Schlitz zwischen der Wand des Kegels 9 und dem Apexkegel 12 bleibt, durch den die Partikel in den Partikelauffangbehälter 10 gelangen.
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Der Partikelauffangbehälter 10 kann über ein Ablassventil 13 geleert werden, dass im unteren Bereich des Partikelauffangbehälters 10 sitzt. Dieses ist vorzugsweise als Zellenradschleuse ausgebildet. Hierdurch gelingt der Austrag der Partikel selbst im laufenden Betrieb mit sehr geringem Gasaustausch mit der Umgebung. Der Zyklonabscheider 5 verfügt über eine Entleerungsautomatik, mit der gesammelter Schmutz aus dem Zyklonabscheider 5 entfernt wird, indem automatisiert das Ablassventil 13 angesteuert wird.
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Weiterhin erkennt man, dass zwischen dem Zyklonabscheider 5 und der Austrittsseite 4 ein Luftfilter 14 in der Luftleitung 2 angeordnet ist. Optionale kann jedoch auch auf einen solchen zusätzlichen Luftfilter verzichtet werden.
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Mittels des gestrichelt dargestellten Rechtecks ist angedeutet, dass der Zyklonabscheider 5 in einem Gehäuse 15 eines Lüftungsgerätes angeordnet ist. Das Lüftungsgerät weist einen Strömungserzeuger 16 auf, insbesondere ein Gebläse. Vorzugsweise ist außerdem eine Steuereinheit im Lüftungsgerät vorgesehen, die den Strömungserzeuger 16 regelt.
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In 2 ist die Luftleitung 2, welche in 1 eine Belüftungsleitung für die Gebäudehülle 101 ist, um eine zweite Luftleitung 20 ergänzt, die eine Entlüftungsleitung ist. Bei dieser liegt die Eintrittsseite innerhalb von der Gebäudehülle 101 und die Austrittsseite außerhalb der Gebäudehülle 101. Ausgehend von der Eintrittsseite sind in der zweiten Luftleitung 20 ein Zyklonabscheider 22, ein Filter 23 und ein Strömungserzeuger 21 angeordnet. Diese Bestandteile der zweiten Luftleitung 20 sind außerdem in dem Gehäuse 15 des Lüftungsgerätes angeordnet. Grundsätzlich können die einzelnen Bestandteile der zweiten Luftleitung 20 merkmalsgleich zu den begriffsgleichen Bestandteilen der ersten Luftleitung 2 ausgebildet sein, jeweils auch nur mit einzelnen von deren Merkmalen. Das gilt insbesondere auch für die Ausführungen in der allgemeinen Beschreibung.
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Zusätzlich ist in der ersten Luftleitung 2 und der zweiten Luftleitung 20 ein Wärmeübertrager 30 angeordnet, über den die erste Luftleitung 2 thermisch mit der zweiten Luftleitung 20 gekoppelt ist. Erkennbar sind der Zyklonabscheider 5 und der Luftfilter 14 der ersten Luftleitung 2 zwischen deren Eintrittsseite 3 und dem Wärmeübertrager 30 angeordnet. Gleichermaßen sind der Zyklonabscheider 22 und der Luftfilter 23 der zweiten Luftleitung 20 zwischen deren Eintrittsseite und dem Wärmeübertrager 30 angeordnet.
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Eine weitere nicht näher dargestellte Ergänzung kann in einem Wärmetauscher einer Wärmepumpe bestehen, mit welcher die erste Luftleitung 2 im Wärmeaustausch steht. Der Wärmetauscher der Wärmepumpe kann ein Kondensator und/oder ein Verdampfer sein, nämlich um je nach Anwendungsfall die einströmende Luft entweder zu Heizen (Kondensator), zu Kühlen (Verdampfer) oder wahlweise zu Heizen oder zu Kühlen.
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Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
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So kann die Position der Strömungserzeuger 16, 30 auch an anderer Stelle der Luftleitungen 2, 20 liegen, insbesondere auf Seiten der Eintrittsseite 3 und besonders bevorzugt zwischen der Eintrittsseite 3 und dem Zyklonabscheider 5, 22. Die Pumpleistung ist in der Regel nämlich höher als die Saugleistung, weswegen die Luft vorzugsweise durch die Zyklonabscheider 5, 22 und Luftfilter 14, 23 gedrückt anstatt durch diese gesaugt wird.
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Außerdem kann beispielsweise ein Schalldämpfer auf den Seiten der Luftleitungen 2, 20 angeordnet sein, der innerhalb des Gebäudes liegt. Hierdurch wird eine Ausbreitung von Strömungsgeräuschen in der Gebäudehülle reduziert. Bei geräuschsensiblen Außenbereichen kann auch an dem anderen Ende ein Schalldämpfer angeordnet sein.
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Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
