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Vorrichtung zum Schmieren eines Lagere zur Verwendung in einer gekapselten
Motorpumpe oder einem gekapselten Motorrührwerk Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen
zum Schmieren eines Lagers und betrifft insbesondere eine Vorrichtung zum Schmieren
eines Lagers zur Verwendung in einer gelapselten Motorpumpe oder einem gekapselten
Motorrührwerk, welches Schlamm enthaltende oder zum Bilden vom Ablagerungen neigende
Flüssigkeiten verarbeitet.
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Pumpen nach dem bisherigen Stande der Technik zur Verwendung in der
Erdöl-, chemischen, Nahrungsmittel-, Verlade- und Atomindustrie haben, sofern die
durch die Pumpen verarbeiteten bzw. geförderten Flüssigkeiten von besonderer, Schlamm
bzw. feine Festteilchen enthaltender oder zum Bilden von Ablagerungen Reigender
Art oder Metalle im flüssiger Form sind, die im Nachstehenden herausgestellten Nachteile
und Mängels Sofern die zum Verarbeiten bzw. Fördern von Flüssigkeiten
der
beschriebenen Art verwendeten Pumpen mit einer üblichen dichtungsoackung oder der
sogenannten Stopfbüchse zum Bewirken einer Abdichtung zum Lagerteil hin versehen
sind, gelangt beim Betrieb der Pumpe Schlamm in die Stopfbüchse @in@in, was zu einer
vorseitigen Abnutzung und zum Verschleise der Stopfbüchse und des gleiteenden Teiles
der Welle führt. Die durch die Stopfbüchse ausl@@kende kristallisierbare Flüssigkeit
bildet, wenn die der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt wird, an der Dichtungspackung
und an der welle Ablagerungen, die ebenfalls zu einer abnormalen Abnutzung und zum
Verschleiss dieser Teile führen. Pumpen, bei welchen eine Abdichtung mit Hilfe eines
Metalls in flüssiger Form vorgesehen ist, haben ausserdem Nachteile und Mangel auf
Grundder Massnahmen, die getroffen werden müssen, um die @@@kverluste auf im wesentlich
Null zu verringern.
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Bei Pumpe, bei welchen eine Abdichtung mechanisch bewirkt wird, verschlechtert
sich, sofern ein Flüssigkeit der vorstehend beschriebenen besondern Art in die die
Abdichtung gegenüber der gepumpten Flüssigkeit bewirkenden feststehenden bzw. umlaufenden
Gleitflächen gelangt, das Abdichtungsvermögen der Pumpe rasch, so dass die Pumpen
zur praktischen Verwendung unbrauchbar werden. Es wurden bereits die verschiedensten
Voriichtungen hergestellt und verwendet, un der Auslecken der gepumpten Flüssigkeit
durch Verwendung kostspieliger harter Metalle oder einer doppeltem mechanischen
Abdiohtung
zu verhindern. Jedoch wurde für das Problem des Verhinderns des Unbrauchbarwerdens
der Pumpen auf Grund des Ausleckens der Flüssigkeit noch keine zufriedenstellende
Lösung gefunden.
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Völlig leoksichere oder sogenannte gekapselte Motorpumpen sind so
gebaut, dass Pumpe und Motor einen fest zusammenhängenden Bestandteil bilden, wobei
sich das Plilgel- oder Kreis eirad der Pumpe und der Rotor des Elektromotors für
den Betrieb der Pumpe in der gepumpten Flüssigkeit drehen. Die gekapselten Motorpumpen
haben keine Stopfbüchsen, wobei eine Abdichtung gegenüber der gepumpten Flüssigkeit
lediglich mit Hilfe von Dichtungen vorgesehen ist. Au9 diese Weise lassen sich die
gekapselten Motorpumpen auf Grund ihrer Bauweise im wesentlichen leeksicher machen
Dieses Merkmal der lecksioherheizt maoht Pumpen dieser Art beim Verarbeiten bzw.
Fördern von kostspieligen, schädlichen oder keimfrei zu haltenden Flüssigkeiten
zuverlässiger als Pumpen der vorstehend beschriebenen Art mit Stopfbüchse oder mechanischer
Abdichtung. Da jedoch der sich drehende Lagerteil der Pumpen dieser Art durch die
eigentliohe gepumpte bzw. geförderte Flüssigkeit geschmiert wird, führt das Verarbeiten
bzw. Fördern von Flüssigkeiten der vorstehend beschriebenen besonderen Art zu abnormaler
Abnutzung und zum Yerschleiss des Lagers und der Welle, was unvermeidlich zum Ausfall
der Pumpen führt. Es
wurde bereits vorgeschlagen, dem Lagerteil
der gekapselten Motorpumpe von aussen her saubere Flüssigkeit zuzuführen.
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Jedoeh hat sich dieses System auf Grund der Tatsache, dass die Flüssigkeiten
besonderer Art durch Diffusion in die saubere Flüssigkeit eindringen, zum völligen
Verhindern der Abnutzung und des Verschleisses des Lagerteiles als unbrauchbar erwiesen.
Wenn die besonderen Flüssigkeiten Metalle in flüssiger Form mit hohem spezifischem
Gewicht oder hoher ViskOsitL?tt sind, werden die Reibungsverluste durch die Tatsache,
dass sioh der Rotor des Elektromotors in der gepumpten bzwO geförderten Flüssigkeit
dreht, erheblich vermehrt, so dass d Gesamtleistung der Pumpen herabgesetzt wird0
Bisher wurde also :ür die Probleme der Verlängerung der Lebensdauer und der Steigerung
der- Leistung solcher Pumpen noch keine zufriedenstellende Lösung gefunden.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist demzufolge in der Schaffung
einer Vorrichtung zum Schmieren eines Lagers einer gekapselten Motorpumpe oder eines
kekapselten Motorrührwerks von völlig lecksicherer Bauart zu sehen, mittels derer
sich die beim Betrieb einer solchen Pumpe oder eines solchen Rührwerks auftretenden,
vorstehend beschriebenen Probleme behaben lassen.
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da weiteren Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung
zum
Schmieren eines Lagers einer gekapselten Mo-@@@pumpe oder eines gekapselten Motorrühwerks,
bei welchen Lager mit Hilfe eines Schmiermittels geschmiert wird, das @rs ist als
die gepumpte Flüssigkeit oder die mit Hilfe Die Rührwerks umzurührende Flüssigkeit.
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Darüber hinaus ist es Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zum Sohmieren
eines Lagers einer gekapselten Motorpumpe oder eines gekapselten Motorrtihrwerks
zu schaffen, die eine Hochdruck-Gaskammer enthält, um den Pegelstand der gepumpten
Flüssigkeit oder der umzurührenden Flüssigkeit unter dem Niveau des Lagerteils der
Pumpe oder des Rührwerks zu halten.
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Einige Ausführungsbeispiel. der Erfindung sind in der Zeiohnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 und 2 Längs schnitte durch eine Pumpe bzw. ein Rührwerk,
die je mit einem Qsynchronmotor mit axialem Luftspalt und mit der erfindungsgemässen
Lagerschmiervorrichtung versehen sind, und Fig. 3 und 4 Längssohnitte durch eine
Pumpe bzw. ein Rührwerk, die Je mit einem Asynchronmotor mit radialem Luft spalt
und mit der erfindungsgemässen Lager schmiervorrichtung versehen sind.
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Die in Fig. 1 dargestellte Pumpe ist mit einem Asynchronmotor mit
axialem Luftspalt versehen. 1 ist ein Gehäuse für Elektromotoren, in welchem die
je mit einer Statorwicklung 2 versehenen Eisenkerne 3 des Stators untergebracht
sind. 4 ist eine Zwischenplatte aus rostfreiem Metallblech zum Abtrennen eines Statorgehauses
45 des Motors von einer Gaskammer 46, die mit den Dichtungen 5 und 6 eine luftdichte
Abdichtung bewirkt. Die Dichtung 6 ist zwischen einem Flansch 8 einer feststehenden
Welle 7 und der Zwisohenpiatte 4 angeordnet.
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Die feststehende nicht drehbare slle ist mit dem Flansch 8 aus einem
Stück gefertigt und bildet ein Widerlager. Ein nach rückwärts aus dem Flansch 8
herausragender Teil 9 der Zelle 7 erstreckt sich durch eine zentrale Öffnung in
der Zwischenplatte 4 und wird von einer be 10 aufgenommen, die in der Mitte des
Elektromotors angeordnet und mit Hilfe der Dichtung 6 abgedichtet ist Der hintere
Teil 9 der Welle 7 ist durch Äufschrauben einer mutter ii auf ein äusseren Gewindeabschnitt
am Ende des hinteren Teiles 9 am Mittelteil des Elekpromotors befestigt. 12 ist
ein von einem rostfreien Metallblech eingekapselter Rotor, der an einem Rotorgestell
13 befestigt ist, das so angeordnet ist, dass es von der Zwischen platte 4 durch
einen Magnetspalt (Luftspalt) gX getrennt ist0 In der Mitte des Rotorgestells 13
ist ein Lager 14 untergebracht, das auf einem vorderen Teil der feststehenden Welle
7 drehbar angeordnet i8te Das Lager kann ein Kugelwälzlager oder ein Gleit- oder
Zapfenlager seine 15 ist ein das Lage
abdichtender Teil, beispielsweise
eine Labyrinth-, Scheiben-oder mechanische Dichtung, die eine Abdichtung zu der
Lagerkammer hin bewirkt. 16 ist ein am vorderen Ende des vorderen Teiles der feststehenden
Welle 7 befestigter Sicherungsring zum Begrenzen der Axialverstellung des Lagers
14. 17 ist eine Antriebswelle mit einem mit ihr aus einem Stück gefertigten Flansch
17', der zum Zwecke der gemeinsamen Drehung mit dem Rotor 12 mittels mindestens
einer Befestigungsschraube 18 an dem zentralen Endteil des Rotorgestells 13 befestigt
ist, so dass auf diese Weise ein Flügelrad 24 der Pumpe angetrieben wird0 Der Rotor
12, das Rotorgestell 13 und die Antriebewelle 17 sind zum Teil in einer Gaskammer
46 angeordnet, die aus einem Gaskammergehäuse gebildet ist, das mittels eines Bolzens
22 an dem Gestell 1 des Elektromotors befestigt ist.
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Die Dichtung 5 bewirkt eine luftdichte Abdichtung zwischen dem Gestell
1 des Elektromotors und dem Gaskammergehäuse 21.
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Die Antriebswelle 17 durchragt den Mittelteil einer Seitenwand des
Gaskammergehäuses 21 in der Weise, dass zwischen der Antriebswelle 17 und dem Gaskammergehäuse
ein kleiner Spalt oder Zwischenraum g2 besteht. Das durch eine Mutter 30 mit Hilfe
eines Keiles 23 an der Antriebswelle 17 befestigte Flügelrad 24 der Pumpe ist in
einem Pumpengehäuse 25 untergebracht, an welchem eine Ansaugöffnung 26 und eine
Abgabe- oder Förderöffnung 27 ausgebildet sind. Das Pumpengehäuse 25 ist unter Einlegung
einer Dichtung 28 mit HilSe von Bolzen 29 an
einer Seitenwand des
Gaskammergehäuses 21 befestigt. 31 ist ein an der Aussenwand des Gaskammergehäuses
21 angebrachtes Verbindungsstüok, mittels dessen über eine Hochdruck-Gasleitung
32, ein normalerweise geschlossenes, von Hand oder eiktrisch betätigt es Ventil
33 und eine Hochdruck-Gasleitung 34 eine Verbindung zwischen der Gaskammer 46 und
einer Hochdruck-Gasquelle 35 unterhalten wird. Zum Kühlen und Schmieren des Lagerteiles
wird über eine in der feststehenden Welle 7 ausgebildete Bohrung 40 ein tUhl- und
Schmiermittel zugeführt und über eine ebenfalls in der Welle 7 ausgebildete Bohrung
41 ab- und zu der KWhl- und Schmiermittelquelle zurückgeführt. Die Bohrungen 40
und 41 sind über Anschlussstücke 42 an die Leitung 43 bzw. 44 angeschlossen. 36
ist ein Anschlusekasten zum Ancshliessen des Motors an eine Energiequelle mittels
elektrischer Leitungen.
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Beim Betrieb, wenn in das Gehäuse 25 eine Flüssigkeit eingebracht
wird, versucht die Flüssigkeit hochzusteigen und durch den Zwischenraum oder Spalt
g2 in die ursprünglich mit Gas gefüllte Gaskammer 46 einzusiokern. Wenn die Plüssigkeit
den Pegelstand H2 erreicht, ist das Gas in der Gaskammer 46 so verdichtet worden,
dass es der Flüssigkeit das Gleichgewicht hält. Wenn nun die Pumpe an die elektrische
Energiequelle angeschlossen wird und zu arbeiten beginnt, wird der Druck der in
die Gaskammer 46 einsiclLernaen Flüssigkeit mit dem weiteren
Betrieb
der Pumpe gesenkt, so dass sich der Pegelstand der Plßssigkeit in der Gaskammer
von H2 auf H1 senkt, so dass wiederum dem Druck des Abdichtungsgases das Gleichgewicht
gehalten wirdo Um d?s Fliesen der einsickernden Plüssigkeit in einem kreisförmigen
Strom zu verhindern, sind auf der Innenseite der Gaskammer 46 mehrere Stauplatten
47 in radialer Richtung angeordnet, damit die einsickernde Flüssigkeit lurch die
Drehbewegung der Antriebswelle 17 nicht zum Bilden eines lirbelstromes angeregt
wird, der ein Auslecken des Gases durch den Spalt g2 bewirken würde. Das Gehäuse
21 der Gaskammer 46 ist so konstruiert und gebaut, dass beim Einströmen einer Flüssigkeit
in das Gehäuse 25 der Flüssigkeitsspiegel unter dem dem Niveau des Flansches der
Antriebswelle entspre chenden Pegelstand H3 liegt und der Flüssigkeitsspiegel bis
über dem mit dem Niveau der Innenseite des Gaskammergehäuses 21 übereinstimmenden
Pegelstand H1 gesenkt wird0 Bei dieser Ausführung kann der Betrieb der Pumpe eingeleitet
und angehalten werden, ohne dass der Rotor 12 und das Rotorgestell 13 in die gepumpte
Flüssigkeit eingetaucht werden.Nach der vorstehenden Beschreibung der Bauweise ist
demzufolge klar, dass das Lager 14 und der das Lager tragende vordere Teil der feststehenden
Welle 7 beim Betrieb der Pumpe mit der gepumpten Flüssigkeit ausser Berührung gehalten
werden können. Es leuchtet also ein, dass die tatsache, dass das Lager und der das
Lager tragende Teil der Welle mit der gepumpten Flüssigkeit
nicht
in Berührung kommen, bei der Verarbeitunf von Flüssigkeiten der vorstehend beschriebenen
besonderen Art einen sehr wichtigen Vorteil darstellt Der Lagerteil hat eine längere
Betriebsdauer, da er von durch die besonderen Flüssigkeiten verursachter Abnutzung
und Verschleiss frei ist. Die Gesamtleistung des Pumpbetriebes wird erheblich gesteigert,
weil der Nachteil üblicher gekapselter Motorpumpen in Form von durch die Rotordrehbewegung
in den besonderen Flüssigkeiten (insbesondere den Flüssigkeiten mit hohem spezifischem
Gewicht oder von hoher Viskosität) verurs-ch+en Reibungsverlusten im wesentlichen
behoben werden kann. Zusätzlich zu den vorerwähnten Vorteilen ist die erfindungsgemässe
gekapselte Motorpumpe völlig leckdicht wie die üblichen gekapselten Motorpumpen,
da die mit der Flüssigkeit in Berührung kommenden Teile der Pumpe und die zur Gasabdichtung
verwendeten Teile der Pumpe sämtlich aus rostfreiem Material hergestellt sind.
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Sofern beim Betrieb die Eigenschaften der zu verarbeitenden besonderen
Flüssigkeiten oder die Eigenschaften des verwendeten Gases so sind, dass ein Teil
des Gases über dem Pegelstand H1 in der Flüssigkeit gelöst wird, steigt der Flüssigkeitsspiegel
allmählich an. In einem solchen Falle wird ein Pegelstand-Detektor von geeigneter
Bauart vorgesehen, mittels dessen das Ventil 33 in Übereinstimmung mit einer Verärzerung
des
Pegelstandes entweder elektrisch oder von Hand betätigt wird, um der Gaskammer 46
über die Leitungen 32 und 34 Gas aus der Hochdruck-Gaequelle 35 zuzuführen und auf
diese Weise den Flüssigkeitspegelstand bis auf H1 zu senken.
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Fig. 2 zeigt ein mit einem Asynohronmotor mit axialem Luftspalt versehenes
und die Merkmale der Erfindung aufweisendes, völlig lecksicheres gekapseltes MotorrUhrwerk.
In Fig. 2 sind die Teile des Rührwerks mit der gleichen Aufgabe wie die Teile der
Pumpe nach Fig. 1 mit den gleichen Bezugezeiohen versehen. In Fig. 2 bedeutet 24
ein Kreiselrad für das Rtihrwerk anstelle des Plügelrades für die Pumpe naoh Pig.
1.
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55 ist eine Seitenwand eine. Rührtanks, 56 ein Flüssigkeitsspiegel
in dem Rührtank und 53 eine Flüssigkeitsrückflussleitung.
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Im Betrieb, wenn das Rührwerk an eine ßtromquelle angesohloesen ist,
beginnt das Xreiselrad sioh zu drehen und setst der Rührbetrieb ein. Dabei sichert
die Plüssigkeit durch den Spalt oder Zwischenraum g2 in die Gaskammer ein und bewegt
sie sich über die Innenwände des Gaskammergehäuses 21, eo dass sie sich am Boden
der Gaskaarner ansammelt. Die angesammelte Flüssigkeit wird über die Flüssigkeitsrückflussleitung
abgeführt, wobei sie sich zur Mitte des Kreiselrades bewegt, die den Bereich mit
dem niedrigsten Druck darstellt.
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Die Pegelstände H'1, H"2. und H'3 haben bei dieser Ausführung die
gleiche Bedeutung und Arbeitsweise wie die Pegelatände in der Pumpe nach Fig. 1.
Bei dieser Bauweise steigt der Flüssigkeitsspiegel, wenn das Rührwerk nicht in Betrieb
ist, bis zu einer Höhe nahe dem Spalt g2 an, so dass der Gaskammer aus der Hochdruck-Gasquelle
Gas zugeführt werden muss, um den Flüssigkeitsspiegel vor Beginn des Betriebes des
Rührwerks bis auf den Pegelstand H'3 zu senken. Wenn jedoch die Umlauîebene des
Kreiselrades statt senkrecht, wie in Fig. 2 veranschaulicht, horizontal angeordnet
ist, wie in Fig. 1 gezeigt, kann das Rührwerk in genau der gleichen Weise betrieben
werden, wie die Pumpe nach Fig. 1. In diesem Falle kann die Flüssigkeitsrückflussleitung
natürlich in Fortfall gebracht werden.
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Fig- 3 zeigt eine mit einem Asynchronmotor mit radialem Luftspalt
versehene und die Merkmale der Erfindung aufweisende gekapselte Motorpumpe. In Fig.
3 sind die Teile der Pumpe mit der gleichen Aufgabe wie die Teile der Pumpe nach
Fig. 1 mit den gleichen Bezugs zeichen versehen. Bei der Pumpe nach Fig. 3 ist die
Zwischenplatte 4 von zylindrischer Porm. Der Rotor 12 überträgt die Energie auf
die wiebei üblichen gekapselten Motorpumpen durch feststehende Lager 14 und 66 gehaltene
Flügelradantriebswelle 17. Die Pumpe nach Fig. 3 unterscheidet sich von der Pumpe
nach Fig. 1 durch die Tatsache,
dass der Rotor 12 in dem Durchlasskanal
für ein Schmier- und Kühlmittel angeordnet ist, das, wie in Fig. 3 gezeigt, über
die Leitung 43 zu- und über die Leitung 44 abfliesst. Bei der Pumpe nach Fig. 3
verwendet man Wasser oder sonstige Flüssigkeiten mit niedrigem spezifischem Gewicht,
um die durch die Drehbewegung des Flügelrades bzw. der Scheibe in der Flüssigkeit
bewirkten Reibungsverluste auf ein Mindestmass herabzusetzen.
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Fig. 4 zeigt ein Rührwerk mit einer Pumpe der Bauart nach Fig. 3,
Das in Fig. 4 veransohaulichte Rührwerk arbeitet in gleicher reise wie das Rührwerk
nach Fig, 2.
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Aus der vorangehenden Beschreibung ergibt sich, dass die Erfindung
zu einer Vorrichtung zum Sohmieren eines Lagers einer gekapselten Motorpumpe oder
eines gekapselten Motorrührwerks führt, bei welcher für das Lager ein Schmier- und
Kühlmittel verwendet wird, das eine andere als die gepumpte Flüssigkeit ist, wobei
der Rotor und der Lagerteil des Elektromotors mittels Gas abgedichtet sind und mit
der gepumpten FlUsaigkeit ausser Berührung gehalten werden. Auf diese'Weise kann
mit Hilfe der erfindungsgemässen Vorrichtung verhindert werden, dass durch Schlamm
enthaltende oder zum Bilden von Ablagerungen neigende Flüssigkeiten, Flüssigkeiten
von hohem spezifischem Gewicht, wie beispielsweise Metalle in flüssiger
Form,
oder Flüssigkeiten mit hoher Viskosität, wie ble, erhöhte Abnutzung und Verschleiss
des Lagers herbeigeführt werden0 Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemässe
Vorrichtung das Arbeiten der Pumpe oder des Rührwerks bei erhöhter Gesamtleistung,
wobei sie gleichzeitig die Pumpe oder das RUhnzerk völlig leckdicht hält0 Es ist
klar, dass die in der Zeichnung dargestellten und i;.
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Vorstehenden beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung als bevorzugte
Ausführungsbeispiele anzusehen sind. Es können zahlreiche Änderungen in der Form,
Grösse und Ausführung sowie Anordnung der Teile vorgenommen werden. Beispielsweise
können anstelle der in der Zeichnung dargestellten und im Vorstehenden beschriebenen
Teile gleichwertige andere Elemente verwendet werden, können Teile umgekehrt werden
und bestimmte Merkmale der Erfindung unabhängig von der Verwendung der anderen Merkmale
genutzt werden, ohne dass man dadurch den in den beigefügten Ansprüchen abgegrenzten
Bereich der Erfindung verlässt.