DE1575064A1 - Zerstaeubungsvorrichtung - Google Patents

Description

Zerstäubungsvorrichtung

Dia Erfindung betrifft eine Zerstäubungsvorrichtung mit einsm über ein Auslaßventil mit einem Druckbehälter für unter Druck stehende Flüssigkeit verbundenen unü in einem Zerstäuberkapf endenden Hauptströmungskana.l. Si« bezieht sich insbesondere auF sulche Zerstr.ubungsvorrichtungen, die en Druckverpackungen wie Aerosol-l/erpackurgen orier Sprühflaschun veru/bndbar sind und mit daran befindlichen Einrichtungen zur Steuerung der Auslaümengu zusammenwirken.

Bei der Herstellung, insbesondere fHassenfertigung solcher.,Druck-Vürpackungan ist man allgemein bestrebt, diese so zu gestalten, daß ein möglichst geringer Endverkaufspreis erzislbar ist-, Trotzdem besitzen die bekannten Oruckverpackungen oft so komplizierte Formen, daß ihre Fertigung schwierig und kostspielig ist„

Derartige Druckverpackungnn dienen dazu, einen flüssigen oder fein verteilten festen Stoff in Form "ines feinen, aus einer großen Anzahl Teilchen bastimmtor Zusammensetzung bestehenden Nebels austreten zu lassen. Pies arfolgt in dar Hsgul dadurch, daß in dem Druck-oder Uorratsbehältet alleine odBr in Verbindung mit anderen Stoffen oder Flüssigkeiten eine niedrig siedende Flüssigkeit oder ein Treibmittel vorgesehen ist, die beim Öffnen des UorratsbehäMtors unter Druck austreten,, (Heist iaird eine

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Zusammenstellung aus einfar gröOoran Menge υοη büi Raumtumperatux flicht flüchtigen Flüssigkeiten, z..B_n Flüssiges Butan otlar untui Druck stehenden Gases verwandet.

Die Zerstäubung erfolgt in der Hegel dadurch, daß büim Offnen des Vorratsbehälter das in ihn befindliche Treibmittel bzJo die Flüssigkeit verdampft und 3ich ausdehnt. Dieser Vorgang geschieht selbsttätig, iuobei die Art der Nebelbildung im wesentlichen vom Auslaßventil und der Füllung der Druckverpackung abhängt

Der Vorratsbehälter ist dabei mit einer Zerstäubungsvorrichtung verbunden, die meist eint· dirbelkammer und eine AuslaOdüse besitzt. Die austreterde Flüssigkeit wird dabei zunächst veriuirbult und tritt dann unter Bildung eines fein verteilten konischen Flüasigksitsvorhanges aus der AuslaGdüse au3.

Diese Erzeugung eine Hebels mit Hilfe einer jirbelkammer und einer einfachen Düse hat den Nachteil, daQ ein aus den Flüssigkeitsteilchen gebildeter hohler Sprühkegel entsteht,ujobei die Größe das hohlen Teiles dieses Kegels vom Innendruck im Vorratsbehälter abhängig ist. Diese Wirkung ergibt sich dadurch_sda0 im Innern dar Uirbelkammer eine Zentrifug^lkfcaft und ein resultiertes Zentrifugalmornent auftreten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Gründe, eine Sprühvorrichtung zu schaffen,die unter Vermeidung der Nachteile

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der bekannten Vorrichtung auf einfache Weise oazu in er Lage ist, tune gutu Zerstäubung auch bei niedrigen Drücken über einen gras— sßrc-in üer&ich der Toilchengrößen, der Auslaßgeschuiindigkeit und anderer physikalischen Cigonschaften mittels eines preiswert herstellbaren Zerstäuberkopfos zu erzielen.

üiß Erfindung uiird darin gusehen, daf3 der Zerstäuberkopf in seinur U/andung mindestens ziuei nach außen konvergierende AuslaGkanäle besitzt, dia eich in einer in der Außenwand des Zerstäuberkopfss vorgesehentin Ausnehmung vereinigen. Hierbei kann der Zerst.iuberkopf auch eine Wirbelkammer einschließen, in die der Hauptstromungskanal müntJet und van dtir aus die Auslaßkanälc ausgehen_o

Durch die erfinriungsgemäUe Ausbildung treffen die Flüssigkeitsströme an einer Steile innerhalb dar Wandung des Zerstäuberkopfes zusammen und bilden dann dun erwünschten NebelvQrhang. Der Zerstäuberkopf kann ein-oder mehrteilig ausgebildet sein. Der Hauptstrümungskanal kann dabei einen Teil des VentiXvsrschlusses der Druckvorpackung bilden.

Eine Ausgestaltung dar Erfindung besteht darin,daß die Ausnehmung nach außen kegelförmig erweitert ist. Dabei bilden die Wandungen der Ausnehmung die äußeren Leitflächen des in dar Ausnehmung erzeugten Nebelvorhangeso

l/ortsilhaft schließen doe Auslaßkanäie einen stumpfen Winkel ein.

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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Auslaßkanäle unterschiedliche Formen und Querschnitte besitzen. Hierdurch ibt es möglich, den Flüssigkeitsstrahl hinsichtlich der Bildung einer stärkeren Turbulenz zu beeinflussen*

Sobald der Nebeiuorhang gebildet ist. ist er einur Anzahl komplizierter dynamischer Kräfte untsruorfen, die aerodynamische und/oder hydrodynamische StoQu/ellcjn erzeugen, die zusammen mit der oberflächenspannung die Zerstäubung der Flüssigkeitsstrahlen in eine Vielzahl kleiner und kleinster Teilchen beu/irkan.

Es ü/urde bei 'Jersuchfin f estgestellt, daß im Anfang ein Nebelvorhang gebildet wird, der sich durch einen emporstehenden Rand auszeichne¹· und bei Druckzunahme der Flüssigkeitsstrahlen fein zerstäubt LiirrJ. Dabei lassen die Stoßwellen den Nebeluorhang schnell hir und hur gehen, uadurch die Zerstäubung basonders iairkungs~ v/oll

Es üiurde ferner als yörteilhaft festgestellt, daß bei Änderungen des Durchmessers und dsr Länge des Strahles der Nebelvorhang nur unwesentlich beeinflußt wirrt, daß aber bei Änderung der Strahlgeschuindigkeit dia Bildung der Stoßwellen sehr «aasentlich beeinflußt uird So steigert sich beispielsmeiae die Frequenz der Stoßwellen um etwa 32 Hz bei einer Geschwindigkeitszunahme um 30 cm/s.

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ϊ dor erfinaungsgumäöen Vorrichtung üind vorteilhaft große Aufpralliuinkel vorgesehen, da die üebtirzahl uom Quadrat des Aufpralliüinküls abhängt, und hiervon die Teilchengröße beeinriuQt wird,

Auch wird durch die neue Vorrichtung dia Bildung zufällige? Teilchen oder Tropfen verhindert, die bei solchen Zerstäubungsvorrichtungen anfallen,-bai denen die Strahlin außerhalb des Zerstäubers aufeidandertrePfen> und die Bildung eines gleichmäßigen Nabelvorhanges stören.

Die neue Vorrichtung ermöglicht eine Zerstäubung unabhängig von der physikalischen Eigenschaft der zu zerstäubenden Mittel. Es wurde gefunden, daß, je hoher die Viskosität ist, die Vernebelung um so besser ist, wobei bei Düsen mit einer gemissen induzierten Turbulenz bei höheren Reynoldszahlen eine starke induzierte Turbulenz und bessere Zerstäubung auftritt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung bBstBht darin, daß dar Hauptströmungskanal exzentrisch im Zerstäuberkopf mündet und daß der Zerstäuberkopf gegenüber dem Hauptströmungskanal drehbar angeordnet ist und einen parallel zum Hauptströmungskanal verlaufenden weiteren Zuführkanal aufweist, der je nach der Drehstellung des Zerstäuberkopfes gegenüber dem Hauptströmungskanal mit diesem in Verbindung steht. Hierdurch läßt sich die Auslaßgeechuiindigkeit und -menge des zu zarstäubenden mittels

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iueitgahsnd verändern,

Vorteilhaft besitzt dabei dor Zuführkanai in· ?.-m :. l-r· .t-rkn~ ~ einen gegenüber dem Hauptströmungskanal kleineren und/oder" c*nc!a ran Uusrschnitt. Ein weiteres erfinderisches filgrknial dieser· Mjs führung besteht darin, daG die Längsachsen des Zuführkanals unci dB3 Hauptströmunnskanals unterschiedliche, radials Entf&rnurgsn von der itlittelschse des Zerstäuberkopf en besitzen,

Ganz allgemein bestehen die l/orteile der arfindungsgemä3sn Vorrichtung in folgondsm:

Dia Fcrm der Ausdehnung- im Zsrstäuberkopf kann so güujählt u/erden, daß in ihr die Strahlen aus den AuslaOkanälen zusammentraffen und von den Wandungen der Ausnehmung begrenzt sind. Die l/ertsi-Jung der Zerstäubungsmittel kann uaitgehund gleichmäßig erzielt ujarden, mobei dar austratende Strahl rund dreieckig oder trapezförmig ausgebildet werden kann. Ferner sind_t da die Ausnehmung Unregelmäßigkeiten der Strahlform ausgleicht, auch große Fortigungstoleranzen möglich, iaas besonders bei einer Iflassenfertigung wichtig ist„ Die AuslaQkanäle können sahr kurz sein, so daß der Energieverlust gegenüber den bekannten Ausführungen mit außerhalb des Zerstäubarkopfes zusammentreffenden Strahlen geringer ist.. Auch ist die Teilchengeschuiindigkeit größer als bei bekannten Vorrichtungen, da niedrigere Drücke anwendbar sind. Ein besonderer Vorteil der nauen Ausführungsform besteht darin, daß

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sie «ine Regelung d33 Auslaßsi.rornes des 7u zerstäubenden mittels ermöglichte

■L'üitore l/orteilu und (1 inzuJlheiteri dor Erfindung ergeben sich aus dar nachstehenden Beschreibung won Ausführungsbeispielen anhand dor Zeichnung. In ri'ifjser zeigen:

Fig. 1 ein Auslaßventil einer Druckuerpackung mit aufgesetzter Zerstäuberkopf gemäß der Erfindung im Längsschnitt,

Fig, 2 eäna anders Ausführung des Zorstäuberkopfss im Längsschnitt,

Fig. 3 eine Vorderansicht des Zerstäub«r!<opfes gemäß Fig.1 oder 2,

Fig.. 4 eine uteitrre A-Jsführungsform eines Zerstäuberkopfes im t-ängssc!initt _f

Fig. 5 eins Tailsnsicht eines Zürstäuberkopfes im Längs-

schnitt^
Fig. 6 einen l/entiistift im Querschnitt, Fig. 7 einen l'entilstift im Längsschnitt,

Fig.' 8 sint; taeitere Ausführungsform eines Zerstäuberkopfes ira Längsschnitt,

Fig. 9 einen Querschnitt nach der Linie IX-IX in Fig.8,

Fig.20 einen ZerstäuberkopF gemäß Fig«, 8 in Verbindung mit einem Auslaßventil einer Druckuerpackung im Längs™ schnitt, .

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Figuren 11 u, die Ausführung gemäß Fig. 10 in verschie-12

denen Drehstellungen des Zerstäuberkopfes

ir;t Längsschnitt.,

Fig. 1 zaigt ein auf eine Druckuerpackung 1 aufgesetztes Auslaßventil 2 bekannter 'Bauart,, Dieses Auslaßventil besitzt einen mit einer Längsbohrung 3 versehenen Stift 4. Die Längsbohrung 3 bildet einen Hauptströmungskanal, durch den beim Niederdrücken des Stiftes 4 das in der DruckuerpacK<ung befindliche Mittel ausgetrieben wird.

Auf das obere Ende des Stiftes 4 ist ein haubenartiger Zerstäuberkopf 5 aufgesetzt, der mit einer Anschlagkante 6¹ auf dem oberen Rand des Stiftes 4 sitzt,

Der Zerstäuberkopf 5 besitzt einen Hohlraum 6, dor mit dem Hauptströmungskanal 3 in unmittelbarer Verbindung steht. Von verschiedenen Stellen der Innenu/andung des Zerstäuberkopfes 5 führen Auslaökanäle 7,8 zu einer gemeinsamen Stelle innerhalb der Wandung des Zerstäuberkopf es 5. Diese l/erein igungsstelle befindet sich in einer von außen in den Zerstäuberkopf 5 eingearbeiteten Ausnehmung 9, deren Querschnitt beliebig sein kanru In Fig. 1 ist er Kreisjrund dargestellt»

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführung des beschriebenen Zer« stäuberkopfes, bei dem die Auslaßkanäle 7,8 einen größeren Winkel einschließen und die Ausnehmung 9 relativ flach ausgebildet ist.

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Auch hiar treffon sich die AuslaßkanMle zumindest im wesentlichen innerhalb dor von der Ausnehmung 9 gebildeten Abgrenzung.

Fig. 3 zeigt einen Zcrstüuberkopf nach dan Figuren 1 oder 2 in. Vorderansicht.

Der Zbrstäuberkopf 15 gemäß Fig. 4 trägt einen aufgesetzten Sprühteil 10. U/ie uie Zeichnung zeigt, besitzt der Zerstäuberkopf 15 einen mit dem Hohlraum 6 in l/erbindung stehenden Vtjrbindungskanal 11 relativ großen Querschnittes, der in Auslaßkanäle 12,13 mündet, die sich in der Wandung des Sprühteiles 10 befinden. Diese AusiaOkanäle 12,13 treffen ähnlich uiie bei dem vorbeschriebenen Zerstäubungskopf 5 in einer Ausnehmung 14 zusammen, die sich in der Außenlandung des Sprühteiles 10 befindet.

Fig. 5 zaigt in vergrößertem Nttßstab die Anordnung v/on Auslaßkanälen 7,8 unter einem großen U/inkel innerhalb der Wandung eines Zerstäuberkopfes. Der Winkel zwischen den Auslaßkanälen kann auch mehr als 90° betragen.

Die Figuren 6 und 7 zeigen die Ausbildung eines Stiftes 4 eines ^Huslaßyentiies 2 mit einem exzentrischen Hauptströmungskanal 16, dessen Querschnitt beispielsweise segmentförmig ist. Er kann auch sektorförmig ausgebildet sein. Der Hauptströmungskanal 16 steht über eine Querbohrung 17 mit der Druckuerpackung in l/erbindung.

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Die Figuren 8 und 9 zoigan tine weitere Ausführuncjsform sinus Zerstäuberkopfes 1Θ, Im Unterschied zu den bisher beschriebe -en Ausführungsformen ist der Hohlraum 6 durch einen exzentrischen Zuführkanal 19 verlängert, von dam aus die AuslaQkanHle zur Ausnehmung 9 rühren» In der Zeichnung iat aus Grunder, der Einfachhoit nur Bin Auslaßkan&l sichtbar dargestallt.

In den Hohlraum 5 ragt bis zur Anschlagkants 20 des Zerstäuber« kopfes ein Stift 4 gemSQ den Figuren 6 und 7, dessen exzentrischer HauptströmungskqralVin den ZufUhrkanal 19 mündet.

Diese Auaführungsform i'j'c ir. dan Figuren 10-12 in verschiedenen Stellungen dargestellt. Ulis dia Zeichnung erkennen lM3t- ist dor Zerstäubarkopf 18 gegenüber deii Stift 4 drehbar angeordnet, 3e nach seiner Drchstullung uerdßckt dia Anschlagkonta 20 dos Zerstüubßrkopfes den Querschnitt des Hauptströmungskanals 16 ganz oder teilweise und ermöglicht damit sine Regelung dar Auslaßmange, des Druckes und dar AuslaOgeschaiindigkait des zu zerstäubenden Stoffes.

uJie Fig. 10 zeigt, können der Hauptstr&mungskanal 16 und ö&t Zuführkanal 19 eine unterschiedliche Exzentrizität besitzen.Hiardurch überlappt die Anschlagkante 20 den Hauptströmungskanal 16 und erzeugt dabei eine geuiis ;e Uer-jjirbalung im Zuführkanal 19.

Fig. 11 zuigt die Anordnung ähnlich Fig. 10 in uoll geöffnetem

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Zutstand, uührend diu Fig. 12 die Anordnung mit völlig goschlossanani Hauptütrömungskanal *6 zeigte

Di ti nt;Ue t/urrichtunn arbeitet wis Folgt:

Purch Niederdrücken du« tarstüuburkopfes E,15 oii_e18 und des hier·· ga-Qcn fodornd abgestützten Stiftes 4 das Auslaßtfentilü-s 2 u/ird lut;:türa& geöffnet, Dar in der Üruckverpackung 1 befindliche Stofr und sein Treibmittr 1 strömen daher durch den Haupüströftiungsknnai 3 bzw. 16 in ei η π Hohlraum ü des Zarstäuberkopf ss, werden dort .ufitgahend νε;Γΐ.·ίί·ϋΘ.^? t und ströman durch die Auclaßkanäle 7.8 bzw. 12.13 nach et.'Sef _t Dia T-e.1 istrahlen treffen innerhalb dar Ausnehmung 9 bz-.j. '4 auf«inöndor unu bilden dort einen Nebelycrhong^dsr infolgo von sich bildenden Stoßiaollon nach außen getrieben und fsin zerteilt uird. Durch Entsprechende Ausbildung der Querschnitte und Forr-an dor AuslaßUanslü kann vor dsm AufeinandtJTtroffüii eine gewisse Lrhöhung der Turbulenz erzielt uerden. was sich vorteilhaft öuf di.« Zerstäubung auswirkt. 3e größer der Aufpraliuiinkel zwischen csn Teilstrahlen ist_? desto feinur isi: die Zerstäubung ο

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Zerstäubungsuorrichtungen, die lediglich Bin Öffnen oder Schließen der Ausströmöffnung bQ" ujirkteni ermöglicht die Ausführungsfarni nach den Figuren 6-12 eine Regelung der Auslaßir.enge, des druckes und der Geschwindigkeit des ausströmenden Stoffes.

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Die neue Vorrichtung eignet sich daher auch für solche Verpakkungen, bei denen die Vsrnebelung mittels einer niedrig siedenden Flüssigkeit, z.B„ Butan erzeugt u/irdc. Sie eignet bich auch für solche Zerstäuber, bei denen eine mechanische Zerstäubung stattfindet oder bei Zündverstäubern mit einem Katalysator, bei denen eine Regelung der erzeugten Flammenlänge erfolgen soll.

Bei den Ausführungen gemäß den Figuren ü-12 beträgt der Quc;rtchnitt des Zuführkanals 19, der segmont-oder sektorförmig sein Kann, vorteilhaft weniger als die Hälfte des Querschnittes des Hauptströmungskanals 16„

Puren einfache Drehung des Zerstäuborkopfas 18 gegenüber dem Stift 4 dee Auslaßventils 2 ist eine Veränderung des Austrittsquarschnittes das HaupÜ3trümungskanals 16 erzislbar..

Um zu verhindern, daß sich der Stift 4 gegenüber dem Auslaßventil 2 verdreht, ist dieser zweckmäßig gegen Drehung blockiert. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß dxB Ventilfeder am Stift 4 verankert wird. Um eine zu große Reibung zwischen dem Stift 4 und den ihn umgebenden Innenu/andungen de3 Zerstäüberkopfes zu verhindern, kann der Stift 4 kolbcnringartige Wülste besitzen, die vorteilhaft einstückig mit ihm verbunden sind. Der Stift 4 und der Zerstäubarkopf können aus plastischem Werkstoff büstehen.

Ein wesentlicher Vorteil der vorgenannten Ausführung besteht

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darin- daö dor Querschnitt das Hauptötrörnungskanals relativ groß sain kann, uias s&im Herstellung uoreinfachfc.

Dis Erfindung beschränkt sich nicht auf diis dargestellten Ausführungsbeispielo. So kann boispiLloauiso bai d&r Ausführung nach den Figuren 6-12 auch ^in scntraler HauptstrtimungsUana! vorgesehen sein, ujobei der anschlisöends kanalförrniga Hohlraum 19 sntoprschend schräg varläuft.

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Claims (5)

Patentansprüche

1. Zerstäubungsvorrichtung nit όιομ. übar <ui:> Ventil mit einem Dru?;U behälter für unt-.jr Druck svrihnnüa F3.Ü5:".:.qi:t:it uorhundsn«r und in einari· Zevsiäuberknpf endsndßn iia'jptstrf'mungükßnal el a ■ durch g r» u ο η η 2 ·.> i c h η ο t ,A-äQ der Zars^ät.'bßrkopF (5,15.18) in seiner UJaruJuni/ trindesfcuns zu:!! nach nußsn kon)ur-Qiornndo Auslaßkanäle (?,B bzw, 12,13) .bacitzt, die aloh in einer in der Außenwandung das Zei-stäuüerkcpfes (5_f 15,18) uorgasehanen Ausnaiimung (9,14) vereinig jn»

2. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch QB-kannzeichnü.t , dai; die Ausnoiv.nung (9. 14) nach außen kegalförmig eru/üitert ist

3. Zerstäubungsuorrichtung nr.ch Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet _} daß di3 Aii.slaDkanüls (7,8 bzu/r

.; ; 12,13) einen stumpfen üfnkel uinschließen,

4. ZerstaubungsVorriehiiunfi,, nach θίπείπ dsr Ansprüchö 1~3 dadurch gekennzeichnet, oaß dia Auslaßkanäle (7,8 bzu».,12_t13) unturschiedlichs Qusrschritfce und Formen besitzen.

5. ierstäubungsuorrichtung nach einem dsr Ansprüche 1-4 d a -

j. durch geken'nzeichnai, daß ä*er Hajjptströmungekanal (16) exzenttie^h %k ierstäubarkqpf (18) jeün^it und daö

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i\u~ ;_'.;rriuäuburUopl (IB': goganübor der:; Haupl-strömungskanal (16) cVcIiIj;!.·.- ,jüriuorünBi' Lg'c tmd tjf.en -ίοryJ IpI zum HoUpi:atrömungskgno) \.'o .·: J.:: ι.:· Γ ■-.·',r, r-.j.il cr.-n ".uf Uhr ^;<·. η ε-.Ι (i'^;) ε.υϊ i-.uicfc. ciur y.i nach (J;:^ Ιΐ:·.^!'^^:: 'll'iiig dr:; 2.-::s': iiijj.. r'a) jr^a (^?O gscGnübrjir d-:!.i HauptriC'.v';- >:π^:;Ι;«π;ίΛ (i(j) :..i<: : ί I >.-! ί,-1 ' in 'J'.rhxr>.-j-:nq £'·.-;; h 1₁.

υ. iicTii". ^vu:L)!:nQsvc rrichLun ? nach Απ^μ.ηΐ.;^;τ I5 U ε ο '.j r c h Qe^ ! : r. γι ζ G .\ c ii η ^. t _? (JaO utir iuf'J^::r^! .:.r.-al (19) im Zerstäubti^kcpr ''<.";} «.-iii-jn -jt-v]r.nüLur ·(■'] IeVPt-ArJi₁IUnQSkSrIrJi (16) kleinoi-.-r uv,ü /adrⁱi: cr.dv-r;=:·; Qrert chni . t !jRr-i^xi ..

7* Zrj?::'>tj.ij!.-urirjsvt:'i*j.'ic:iitun;i π:\·Ιι αίηε.! C'.;r Ansprüche 5 oder 6 d a d u r _c h g -j \ : π α i .-. i c >. ·■ υ t , daß di;. Längsachsen des .'rjf-^.rktinnij (i U - c :-s Mai ;;i"..5>"..:oM-JrW-L^cHaIs (1δ) untersch^rjdlicnt: TeKi;.;;!:: Γ.τ'·. Ternur y -n .'on <1 r :>iti;:^:Ai!chs;o dos Ζξγ-e t r υ^! j -j r!: ■.; ρ Γ ηε (1 ü) b'_:^;:^:. t ζ e η

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