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Verfahren und Vorrichtung zur Beckanzeige Die Erfindung bezieht sich
auf ein Ver£ahren zur Leckanzeige an Flüssigkeitsbehältern durch Uberwachen des
Unterdruckes in dem sich über dem Flüssigkeitsspiegel oder in einer Doppelwand des
Behälters befindenden Buftrauna, bei dem der Unterdruck, soweit er infolge unvermeidlicher
und unschädlicher kleiner Undichtheiten absinkt, durch Nachpumpen wieder auf einen
vorgegebenen Sollwert gebracht und bei unzulässigen Druckänderungen ein Alarm ausgelöst
wird0
Es ist aus der deutschen Patentschrift 1 150 248 bekannt,
zum Nachpumpen eine Vakuumpumpe mit druckabhängiger Einsatzregelung zu verwenden,
die den Druck im Luftraum selbsttätig innerhalb eines bestimmten Unterdruckbereiches
hält. Bei der bekannten Einrichtung wird ein Leck durch eine Verzögerung oder ein
Ausbleiben der Herbeiführung des Unterdrucksollwertes angezeigt.
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Bei der bekannten Einrichtung wird also die Pumpe bei Erreichen eines
bestimmten, vorgegebenen Unterdruckes, der geringer ist als der Unterdrucksollwert,
eingeschaltet und bei Erreichen des Unterdrucksollwertes wieder ausgeschaltet, Die
Pumpe ist so dimensioniert, daß sie bei unschädlichen Undichtheiten noch in der
Lage ist, den Unterdrucksollwert in einer vernünftigen Zeit herbeizuführen, jedoch
diese Zeit überschritten wird, wenn die Undichtheiten ein Maß angenommen haben,
das auf ein Leck hindeutetO Das Ausmaß der Undichtheit, bei dem bei der bekannten
Einrichtung wegen der Gefahr eines Leckes ein Alarm ausgelöst wird, hängt also im
wesentlichen von der Pumpleistung der Pumpe abO Hierin liegt ein wesentlicher Nachteil,
weil die Leistung der Pumpe sehr genau auf den zu überwachenden Lagerbehälter und
die daran angeschlossenen Leitungen und Verbraucher abgestimmt werden muß und zeitlich
bedingte oder von den Umgebungsverhältnissen abhängige Änderungen der Pumpleistung
zu einer Änderung des Beckkriteriums führen, Infolgedessen haftet der bekannten
Einrichtung
eine gewisse Betriebsunsicherheit an, die gerade bei
Einrichtungen zur Anzeige von Undichtheiten vermieden werden sollte. Darüber hinaus
ist es relativ umständlich, die Laufzeit der Pumpe zu überwachen, weil die Zeitmessung
jeweils mit einsetzen der Pumpe begonnen und mit bschalten der Pumpe beendet werden
mußO Vr rUS dem deutschen Gebrauchsmuster 1 965 509 ist es weiterhin bekannt, dann,
wenn der Unterdruck im Behältter auf einen bestimmten Wert abgefallen ist, eine
angeschlossene Vakuumpumpe für eine bestimmte Zeit einzuschalten und nach dem Abschalten
der Pumpe die Zeit zu messen, die der Unterdruck benötigt, um wieder auf den vorgegebenen
Wert abzufallen. Auch hier muß von einer schwach dimensionierten Pumpe Gebrauch
gemacht werden, damit die Pumpzeit nicht zu klein und Fehler in der Pumpzeit nicht
zu zu großen Schwankungen des erreichten Endunterdruckes führen, Andererseits hat
die Verwendung einer schwach dimensionierten Pumpe den Nachteil, daß der bei einer
konstanten Pumpzeit erreichte Unterdruck, der von der Differenz zwischen der natürlichen
Leckrate und der Pumpleistung abhängt, in hohem Maße durch die natürliche Leckrate
bestimmt ist, so daß der erreichte Enddruck keine konstante Größe und infolgedesser
die Zeit, die bis zum Erreichen des vorbestimmten Druckes benötigt wird, kein eindeutiges
Kriterium für die Leckage darstellt. Außerdem ist die bekannte Einrichtung ziemlich
aufwendig, weil sie außer einer ebenfalls sefir genau dimensionierten Pumpe einen
Zeitgeber zum Einschalten der Pumpe und weiterhin einen Zeitmesser zum Uberwachen
der Zeit zwischen dem Ausschalten und Wiedereinschalten der Pumpe benötigt.
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Ein besonderer Nachteil der beiden bekannten Anordnungen besteht noch
darin, daß dann, wenn im Alarmfalle mit Sicherheit ein Auslaufen der BehälterCl.üssigkeit
verhindert werden soll, eine zusätzliche Pumpe mit hoher Saugleistung eingeschaltet
werden muß, die auch dann den gewünschten Unterdruck aufrecht zu erhalten vermag,
wenn im ank ein größeres Leck vorhanden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Teckanzeige
an Flüssigkeitsbehältern zu schaffen, das sich durch eindeutige Kriterien und infolgedessen
durch eine hohe Betriebssicherheit auszeichnet und das darüber hinaus mit sehr einfachen
Mitteln verwirklichbar ist. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst,
daß das Nachpumpen in vorbestimmten Zeitintervallen erfolgt und ein Alarm ausgelöst
wird, wenn der Unterdruck in dem genannten Zeitintervall auf einen bestimmten Alarmdruck
absinkt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also keine komplizierten
Zeitüberwachungseinrichtungen benötigt, sondern es wird lediglich die Pumpe invorbestimmten
Zeitintervallen eingeschaltet und es wird so lange nachgepumpt, bis der gewünschte
Sollwert erreicht wird. Als Kriterium für den Alarm gilt das Erreichen eines bestimmten
Alarmdruckes, der einen vorgegebenen Abstand von dem Unterdrucksollwert hat, so
daß völlig unabhängig von der Pumpleistung die Leckrate davon abhangt, ob der Unterdruck
im Behälter in dem vorbestimmten Zeitintervall auf den Alaradruck absinkt. Irgend
welche
Unsicherheiten, die durch schwankende Pumpleistungen und
durch schwankende Ausgangsdrücke entstehen können, sind bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren völlig vermieden. Außerdem kann unabhangig von der Art des Behälters eine
Pumpe hoher Iteistung verwendet werden, die auch dann den gewünschten Unterdruck
aufrecht zu erhalten vermag, wenn ein Leck vorliegt. Es wird also zum Aufrechterhalten
des Unterdruckes Im Teckfalle nicht eine zweite Pumpe benötigt. Auch sonst läßt
sich das erfindungsgemäße Verfahren mit sehr einfachen Einrichtungen ausführen,
weil lediglich zwei Drücke zu überwachen sind und ein Zeitgeber vorgesehen zu sein
braucht, mit dem die Pumpe in regelmäßigen Zeitintervallen eingeschaltet wird.
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Das Leckkriterium wird am genauesten dann eingehalten, wenn das Nachpumpen
jeweils in bestimmten Zeitabständen nach Erreichen des Unterdrucksollwertes erfolgt.
In diesem Fall ist die Zeitspanne, die für den Anstieg vom Unterdrucksollwert auf
den Alarmdruck zur Verfügung.
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steht, stets genau dle gleiche. Eine derartige Form des erfindungsgemäßen
Verfahren kann dann zweckmäßig sein, wenn sehr kritische Werte einzuhalten sind
und in Verhältnis zum Volumen des Flüssigkeitsbehälters und der daran angeschlossenen
Systeme Pumpen relativ schwacher Leistung Verwendung finden müssen, deren Pumpzeit
bei normaler Leckrate nicht mehr vernachlässigbar klein gegenüber dem Alarmintervall
ist.
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Zweckmäßiger ist es jedoch, wenn das Nachpumpen mit einer solchen
Rate erfolgt, daß zum Nachpumpen nur
ein geringer Bruchteil des
Zeitintervalles benötigt wird, und mit dem Nachpumpen nach stets gleichen Zeltintervallen
begonnen wird. In diesem Fall ist z:ar die Pumpzeit ein Teil des Zeitintervalles,
jedoch sind dann, wenn die Gesamtpumpzeit nur ein Bruchteil des Zeitintervalles
beträgt, die durch Änderungen ZIP Pumpvorgang bedingten Schwankungen der zum Druckanstieg
zur Verfügung stehenden Zelt vernachlässigbar klein, so daß hierdurch die Sicherheit
des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht beeinträchtigt wird0 Wie bereits oben erwähnt,
kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beim Auslösen des Alarmes zugleich auch
mit dem Nachpumpen begonnen werden0 Da das Nachpumpen auch beim normalen Betrieb
mit beliebig hoher Leistung erfolgen kann, wird keine zusätzliche Pumpe benötigt,
um im Leckfalle mit Sicherheit den gewünschten Unterdruck einzuhalten.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diese Vorrichtung sind an den Luftraum des Behälters
eine Vakuumpumpe und ein auf den Unterdrucksollwert und den Alarmdruck ansprechender
Druckschalter angeschlossen und es ist ein Zeitgeber vorgesehen, der die Pumpe nach
vorbestimmten Zeitintervallen einschaltet, während der Druckschalter bei Erreichen
des Unterdrucksollwertes die Pumpe wieder ausschaltet. Weiterhin ist Bit den Druck
schalter eine Alarmvorrichtung gekoppelt, die vom Druckgeber bei Erreichen des Alarmdruckes
ausgelöst wird.
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Es ist ersichtlich, daß die erfindun0Usgemäße Vor->ichtung sich
durch einen extrem einfachen Aufbau auszeichnet und dadurch sowie durch ihre F1lnktion
durch eine sehr hohe Betriebssicherheit auszeichnet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Vorrichtung weist die
Pumpe eine Saugleistung auf, die um einige Größenordnungen größer ist als die durch
unschädliche Undichtheiten bedingte Beckrate, und vom Zeitgeber in regelmäßigen
Zeitabständen eingeschaltet wird. Es wäre aber auch möglich, daß der Zeitgeber von
dem Druckschalter bei Erreichen des Unterdrucksollwertes ausgelöst wird und der
Zeitgeber eine bestimmte Zeit danach die Pumpe einschaltet.
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Um dann, wenn die Pumpe Im Alarmfall eingeschaltet worden ist, die
Erzeugung von Unterdrücken im Behalter zu verhindern, die zu einer Beschädigung
des Behälters und der daran angeschlossenen Systeme führen könnte, wird die erfindungsgemäße
Vorrichtung zweckmäßig so ausgebildet, daß der Druckschalter die Pumpe bei Erreichen
des Unterdrucksollwertes auch dann wieder abschaltet, wenn sie aufgrund eines Alarmes
eingeschaltet worden ist, während zum abschalten der Alarmvorrichtung selbst ein
Handschalter vorgesehen ist.
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MJeitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden
Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele
naher beschrieben und erläutert wird0 Die der Beschreibung und der Zeichnung zu
entnehmenden IEerkmale können bei anderen usführungsfornen der Erfindung einzeln
für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung, Fig.
2 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig,
3 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung einer anderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen
Verfahrens und Fig. 4 ein Schaltbild der Vorrichtung nach Fig. lo Bei der als Ausführungsbeispiel
in Fig, 1 dargestellten Vorrichtung nach der Erfindung sind an den Luftraum 1 eines
Tankes 2, beispielsweise eines Heizöltankes, mittels einer Leistung 3 ein Druckschalter
4 und eine Pumpe 5 angeschlossen0 Der Druckschalter 4 überwacht zwei Drücke, nämlich
den im Diagramm nach Fig, 2 angegebenen Unterdrucksollwert D1 und den Alarmdruck
D2. Im normalen Betriebsfall läuft die Pumpe 5 nach Einschalten durch den Zeitgeber
6 so lange, bis sie den Unterdruck im Luftraum 1 des Behälters 2 auf den gewünschten
Unterdrucksollwert D1 gebracht hat0 Dann wird die Pumpe 5 vom Druckschalter 4 ausgeschaltet.
In der Zeit bis zum nächsten Einschalten der Pumpe 5 durch den Zeitgeber 6
wird
der Druck im Luftraum 1 des Behälters 2 infolge unvermeidlicher und unschädlicher
kleiner Undichtheiten absinken, ohne jedoch den Alarmdruck zu erreichen, Beim nächsten
Einschalten der Pumpe 5 durch den Zeitgeber 6 wird dann der Unterdrucksollwert D1
durch Nachpumpen wieder hergestellt0 Nur dann, wenn die Leckrate so groß ist, daß
in dem Zeitintervall t der Alarmdruck D2 erreicht wird, wie es rechts in Fig0 2
angedeutet ist, wird von dem Druckschalter 4 eine Alarmvorrichtung 7 ausgelöst,
die an den Druckschalter 4 angeschlossen ist. Außer der Alarmvorrichtung 7 kann
auch wieder die Pumpe 5 eingeschaltet werden, damit im Behälter 2 der Unterdrucksollwert
wieder hergestellt wird, wie es in Fig. 2 durch die gestrichelte Linie 8 angedeutet
ist.
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Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 findet eine Pumpe 5 Verwendung, deren
Saugleistung um einige Größenordnungen größer ist als die durch unschädliche Undichtheiten
bedingte Beckrate des Behälters. Infolgedessen erfolgt das Nachpumpen mit einer
solchen Rate, daß die zum Nachpumpen benötigte Zeit T nur einen geringen Bruchteil
des Zeitintervalles t darstellte Infolgedessen beeinflussen Änderungen der Zeit
T, die durch unterschiedliche Leckraten und schwankende Pumpleistungen bedingt sein
könnten, die Dauer des Zeitintervalles t - T, die vom Ausschalten der Pumpe bis
zum Wiedereinschalten zum Druckanstieg zur Verfügung steht, so unwesentlich, daß
diese Änderungen vernachlässigt werden können und die Genauigkeit des Beckkriteriums
nicht beeinflussen0
Für den Fall, daß nur eine Pumpe mit relativ
geringer Pumpleistung zur Verfügung steht, so daß die Zeit T einen erheblichen Bruchteil
der Zeit t darstellt, kann es zweckmäßig sein, mit dem Nachpumpen jeweils in bestimmten
Zeitabständen t nach erreichen des Unterdrucksollwertes D1 zu beginnen, wie es in
Fig, 3 der Zeichnung dargestellt ist0 Im übrigen ist das durch das Diagramm nach
Fig, 3 veranschaulichte Verfahren dem durch das Diagramm nach Fig. 2 veranschaulichten
Verfahren gleich.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich auch mit einem sehr geringen
Schaltungsaufwand realisieren0 Fig, 4 zeigt eine mögliche Schaltung für die Vorrichtung
nach Fig. 1 zur Durchführung des durch Fig. 2 veranschaulichten Verfahrens. Bei
dieser Schaltung sind die Pumpe 5 und die Alarmvorrichtung 7 mittels der Leitungen
11 und 12 an das Netz angeschlossen0 In der Leistung 11 befindet sich ein Hauptschalter
S1 dessen Stellung die Kontrollampe 17 erkennen läßt, Über einen Transformator 14
und einen Gleichrichter 15 sind an die Leitungen 11 und 12 weiterhin drei Relais
Rel, Re2 und Re3 angeschlossen0 In Serie zu dem Relais Rel befindet sich ein Kontakt
des Druckschalters S2, der geöffnet wird, sobald der Unterdruck im Luftraum 1 des
Behälters 2 den Unterdrucksollwert erreicht. In Serie zu dem Kontakt des Schalters
S2 befindet sich der Kontakt 16 eines Zeitschalters, der beispielsweise von einer
kontinuierlich angetriebenen Nockenscheibe 17 betätigt werden kann, Parallel zum
Kontakt 16 des Zeitschalters befindet sich ein Selbsthaltekontakt all des Relais
Real. Ein Arbeitskontakt a12
des Relais Rel befindet sich in Serie
zur Pumpe So Wird nach ablauf der Zeit t, die durch eine Umdrehung der Nockenscheibe
17 bestimmt ist, der Kontakt 16 des Zeitschalters kurzgeschlossen, so zieht das
Relais Rel an, sofern im Luftraum 1 des Behälters 2 der Unterdruck iblfolge von
Undichtheiten abgesunken ist und daher der auf den Unterdrucksollwert ansprechende
Kontakt des Unterdruckschalters S2 geschlossen ist0 Beim Anziehen des Relais Rel
schließen sich dessen Arbeitskontakte all und a12, so daß sich das Relais Rel selbst
hält und die Pumpe 5 anläuft, Die Pumpe 5 läuft so lange, bis bei Erreichen des
Unterdrucksollwertes der Schalter 52 öffnet und dadurch das Relais Rel abfällt,
Solange keine größeren Undichtheiten vorliegen, wiederholt sich dieses Spiel und
es tritt nur das Relais Rel in Funktion0 Die Relais Re2 und Re3 sind für den Alarmfall
vorgesehen, Das Relais Re2 dient ebenfalls zur Steuerung der PuWe und besitzt einen
Arbeitskontakt a22, der dem Arbeitskontakt a12 des Relais Rel parallel geschaltet
ist, so daß die Pumpe 5 auch bei Anziehen des Relais Re2 eingeschaltet wird0 In
Serie zum Relais Re2 befindet sich wieder ein Kontakt des auf den Unterdrucksollwert
ansprechenden Schalters S2, dem ein Kontakt des auf den Alarmdruck ansprechenden
Schalters S2 in Serie geschaltet ist. Der Kontakt des Schalters S3 ist wieder von
einem Selbsthaltekontakt a21 des Relais Re2 überbrückt.
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Der auf den Alarmdruck ansprechende Schalter S3 ist normalerweise
offen und schließt nur dann, wenn der Unterdruck im Luftraum 1 des Behälters 2 auf
den Alarmdruck
absinhtO Dann schließt der Kontakt des Schalters
S3 und es zieht das relais e2 an, weil auch der Kontakt des Schalters S2 geschlossen
ist. Infolgedessen wird die Pumpe 5 wieder in Gang gesetzt und es hält sich das
Relais Re2 bei wieder steigendem Unterdruck, der ein Öffnen des Schalters S3 zur
Folge hat, selbst, bis der Unterdrucksollwert erreicht ist und der Schalter S2 geöffnet
wird0 Auf diese Weise wird im Alarmfall die Pumpe 5 vor Ablauf des Zeitintervalles
t selbsttätig eingeschaltet, aber ebenso wie im norm el en Betriebsfall wieder ausgeschaltet,
wenn der Unterdruk sollwert erreicht ist, damit im Behälter kein Unterdruck erzeugt
werden kann, der den Behälter gefährden könnte, Unabhängig von dem periodischen
Einschalten der Pumpe wird die Pumpe jedesmal dann eingeschaltet, wenn der Alarmdruck
erreicht ist, so daß hier die gewünschte Betriebssicherheit gegeben ist.
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Zum Auslösen der Alarmvorrichtung 7 dient das Relais Re3.
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In Serie zu diesem Relais liegen ein normalerweise geschlossener und
zweckmäßig durch eine Plombe gesicherter Handschalter S4, der das Abstellen der
Alarmvorrichtung ermöglicht. In Serie zu diesem Schalter befindet sich ein Kontakt
des auf den Alarmdruck ansprechenden Schalters S3 der von einem Selbsthaltekontakt
a31 überbrückt ist.
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Im Alarmfall wird der Schalter S3 geschlossen und es zieht das Relais
Re3 an, so daß es sich über seinen Selbsthaltekontakt a31 hält und seinen Arbeitskontakt
a72 schließt, der die Alarmvorrichtung 7 einschaltet1 die beispielsweise eine Warnlampe
18 und ein Signalhorn 19 umfassen kann. Das Signalhorn 19 kann mit Hilfe eines
Handschalters
S5 abgeschaltet werden. Das Abschalten des Alarmes selbst kann mit Hilfe des Schalters
S4 erfolgen, mit dem das Relais Re3 zum Abfallen bringbar ist, damit der normale
Betriebszustand wieder bergestellt werden kann0 Die als Ausführungsbeispiel angegebene
Schaltung macht deutlich, daß die Erfindung mit äußerst einfachen I.Iitteln realisiert
werden kann0 Es versteht sich, daß statt der angegebenen Schaltung viele Schaltungsanordnungen
möglich sind, un die erfindungsgemäße Vorrichtung zu realisieren. So ist es beispielsweise
möglich, als Zeitgeber anstelle eines beispielsweise von einem Synchronmotor angetriebenen
Nockenschalters einen Ringzähler zu verwenden, der nach bestimmten Zeitintervallen
dem Relais Rel einen Stromimpuls zuführt, damit dieses Relais zum Anziehen gebracht
wird. Ein Ringzähler könnte auch vorteilhaft bei dem in Fig. 3 veranschaulichten
Verfahren Verwendung finden, der jeweils dann, wenn er in seinen Nullzustand zurückspringt,
nicht nur die Pumpe einschaltet, sondern selbst auch angehalten wird, bis er bei
Erreichen des Unterdrucksollwertes vom Unterdruckschalter wieder ausgelöst wird.
Es versteht sich ferner, daß bei Vorrichtungen nach der Erfindung die erforderlichen
Vorkehrungen getroffen werden können, die die nötige Betriebssicherheit auch in
dem Fall garantieren, daß das eine oder andere Bauelement oder aber die Stromversorgung
ausfällt. Es versteht sich, daß derartige Vorkehrungen Änderungen in der angegebenen
Schaltung bedingen.
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Es versteht sich weiterhin, daß das erfindungsgemäße Verfahren und
die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl bei einwandigen Behältern, bei denen der
Iiuftraum über dem Flüssigkeitsspiegel überwacht wird, als auch bei doppelwandigen
Behältern, bei denen der Luftraum im Wandzwischenraum überwacht wird, Anwendung
finden kann0 Unter doppelwandigen Behältern sind auch solche zu verstehen, bei denen
die eine Wand durch eine eingelegte oder den eigentlichen Behälter umgebende Hülle
aus Kunststoff oder einem sonstigen Material gebildet wird,