DE2311765A1

DE2311765A1 - Mediumzuleitsystem zur versorgung einer mediumverbrauchereinheit von mindestens zwei mediumdruckquellen aus

Info

Publication number: DE2311765A1
Application number: DE2311765A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Theodore Guy
Original assignee: Lucas Aerospace Ltd
Current assignee: Northrop Grumman Properties Ltd
Priority date: 1972-03-10
Filing date: 1973-03-09
Publication date: 1973-09-20
Also published as: FR2188069B1; IT979758B; GB1423824A; FR2188069A1; US3847172A; JPS49677A

Description

PATENTANWÄLTE DipUng. WERNER COHAUSZ . Dip».-In_fl. WILHELM FLORACK . DipL-ln* RUDOLF KNAUF

4 Düsseldorf, Sdiumannstfa6e 97

Lucas Aerospace Limited Well Street GB-Birmingham 5. März 1973

Medlumzuleitsystem zur Versorgung einer Mediumverbrauchereinheit ▼on mindestens zwei Mediumdruckquellen aus

Sie Erfindung betrifft ein Mediumzuleitsystem zur Versorgung einer Mediumverbrauchereinheit von mindestens Zwei Mediumdruckquellen aus, und der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches System in einfacher und zweckmäßiger Form vorzusehen.

Sin Mediumzuleitsystem gemäß der Erfindung 1st gekennzeichnet durch Zweigleitungen zur jeweiligen Verbindung mit dem Mediumdruckquellen, eine Hauptleitung, mit der die Zweigleitungen an ihren stromabwärts liegenden Enden verbunden sind und die im Betrieb mit der Mediumverbrauchereinheit verbunden ist, ein Durohflußregelventil in Jeder der Zweigleitungen, das jeweils ein Durchflußregelelement aufweist, welches durch einen Kolben oder dergleichen betfcigbar ist, der durch eine Druckvariable beaufschlagbar ist, derart, daß die Einstellung des Durchflußregelelements bestimmbar ist, und Mittel zur Änderung der Drücke, mit denen die Kolben oder dergleichen beaufschlagbar sind, derart, daß im wesentlichen gleiche Durchflußraten in den Zweigleitungen aufrechterhalten werden.

Beispiele von Systemen gemäß der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind ι

Fig. 1 eine schematisohe Darstellung eines Ausführungebeispiels des

Systems,

Flg. 2 eine Einzelheit des in Flg. 1 festigten Systeme, Fig. 2 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung, in der ein Teil einer anderen Ausführung des Systeme gezeigt let,

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. 4 eine Darstellung eines Teils des in Pig. 1 gezeigten Systems und

Pig. 5 eine Darstellung eines anderen T_eils des in Fig. 1 gezeigten Systems.

In Fig. 1 ist ein Mediumzuleitsystem zur Versorgung einer Verbrauchereinheit 1 mit Druckluft von drei Quellen aus gezeigt, die mit 2, 3 und 4 bezeichnet sind. Die Verbrauchereinheit ist die Winde eines Hubschraubers, und die Mediumdruckquellen sind Motoren, die einen Teil des Hubschrauberantriebssystems bilden. Eine Hauptleitung 5 versogt die Winde mit Druckluft, und Zweigleitungen 6, 7 und 8 verbinden die Druckseiten von den Kompressorstufen der Motoren bzw. Turbinen mit der Hauptleitung 5· Um einen im wesentlichen gleichen Durchfluß von Luft von jedem Motor bzw. jeder Turbine sicherzustellen, ist in jede Zweigleitung ein Regelventil 9 eingebaut, wobei die Ventile in identischem Aufbau vorgesehen sind und im einzelnen in Fig. 5 dargestellt sind.

Gemäß Fig. 5 weist jedes Ventil 9 ein äußeres Gehäuse 10 in Ringform auf, das zwischen seinen Enden einen vergrößerten Durchmesser hat. Das Gehäuse 10 bildet einen Teil der jeweiligen Zweigleitung, und ein Ende des Gehäuses bildet einen Einlaß 11, während das andere Ende einen Auslaß 12 bildet.

Durch Schenkel ist im Gehäuse ein becherförmiges Element 15 angeordnet, dessen geschlossenes Ende in Richtung auf den Einlaß 11 zeigt. Die innere Wand des becherförmigen Elements bildet eine Lagerfläche für einen Kolben 14, der eine durchlochte Manschettenpartie 15 aufweist. Die Manschettenpartie erstreckt sich in Richtung auf den Auslaß 12 und wird durch eine Dichtung 16 geführt.

Der Band des becherförmigen Elements 13 bildet einen Sitz, mit dem in der geschlossenen Stellung des Ventils eine komplementär ausgebildete Fläche an der Manschette den Kolbens zusammenwirkt. Wenn eich die Manschette in der geschlossenen Stellung befindet, um da-

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mit ein Fließen von Luft vom Einlaß zum Auslaß des Ventils zu verhindern, beaufschlagt unter Druck stehende Luft vom Einlaß des Ventils die Fläche der Maschette, um diese in Eontakt mit dem Sitz zu drücken.

Der Kolben 14 bildet zusammen mit der Bodenwand des becherförmigen Elements 13 eine Kammer 17, der unter Druck stehende Luft zugeleitet werden kann, um ein öffnen des Ventils zu bewirken, was dadurch erreicht wird, daß der Kolben und seine Manschette in Richtung auf den Auslaß 12 bewegt werden. Wenn das gesohieht, wird die Endposition des Kolbens durch die Kraft bestimmt, die auf den Kolben 14 als Folge des Drucks der Luft in der Kammer 17 einwirkt, kompensiert durch die auf den Kolben einwirkende Kraft in entgegengesetzter Richtung,und als Folge des Drucks am Auslaß 12 des Ventils und auch als Folge des Drucks am Einlaß, der die kleine Ringflache der Manschette 15 beaufschlagt, die dem Eingangsdruck ausgesetzt ist. Für einen bestimmten Druck in der Kammer 17 liegt also ein entsprechender Ausgangedruck am Auslaß 12 vor, und das Ventilelement bewegt sich, um diesen Ausgangsdruck su regeln, bis ein Gleichgewicht der vorstehend erwähnten Kräfte erreicht ist.

In Fig. 4 ist schematisch der Regelmechanismus gezeigt, der den Druck bestimmt, welcher der Kammer 17 des Ventils zugeleitet wird. Das Ventil 9 sitzt in einer der Zweigleitungen, und ein Rohr verbindet es mit der Kammer 17 einerseits, mit einer Kammer 1? andererseits, der Luft durch ein Rohr 20 zugeleitet wird, das an seinem gegenüberliegenden Ende mit der Seite stromaufwärts vom Ventil 9 verbunden ist. Ein Filter 21 ist im Rohr 20 vorgesehen, um die durch dieses Rohr geleitete Luft zu filtern. Am Ende in der Kammer 19 endet das Rohr 20 in einer Düse 22, und dieser Düse ist ein Schließglied in der Form einer Halbkugel 2J zugeordnet. Die Halbkugel sitzt an einem Schwenkhebel 24, dessen anderes Ende mit einem Kolben 23 verbunden ist, der in einer in der Kammer gebildeten Bohrung verschiebbar ist. Die Bohrung steht an ihrem

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anderen Ende mit der Atmosphäre in Verbindung, und eine Feder 26 ist zwischen den Kolben und die Wand der Kammer 19 geschaltet. Der Effekt der Feder 26 besteht darin, die Halbkugel 23 von der Düse 22 abzuheben, um damit ein Einströmen von Druckluft in die Kammer 19 zu ermöglichen. Wenn das geschieht, beaufschlagt jedoch auch Druckluft den Kolben 25, um eine Bewegung des Hebels gegen die Wirkung der Feder 26 hervorzurufen. Ee entsteht ein Geleichgewi oht, so daß der Druck in der Kammer 19 auf einen Sollwert eingeregelt wird, und dieser Druck wird der Kammer 17 des Ventils 9 zugeleitet. Dabei ist eine solche Anordnung vorgesehen, daß der Solldruck in der Kammer für eine Selbseteinstellung des Ventils 9 sorgt, um einen Solldruck in Sichtung stromabwärts desselben entstehen zu lassen.

Dem Hebel 24 ist ferner ein hubmagnetbetätigbarer Stößel 27 zugeordnet, der in Kontakt mit dem Hebel 24 gespannt ist und die Halbkugel 23 auf die Düse 22 drückt^ so daß keine Luft in die Kammer 19 einströmt. Wenn der Hubmagnet erregt ist, wird der Stößel 27 vom Hebel 24 abgehoben, so daß der Mechanismus wie vorstehend beschrieben arbeiten kann. Wenn sich der Stößel 27 in Kontakt m»t dem Hebel 24 befindet, ist der Luftdruck in der Kammer 19 sehr niedrig und ganz gewiß nicht ausreichend hoch, um ein Öffnen des Ventils 9 zu bewirken. Der Kolben I4 wird deshalb so bewegt, daß die Manschette den Sitz berührt, und zwar auf Grund des Luftdrucks am Einlaß des Ventils 9> der die Eingpartie der Manschette beaufschlagt, welche diesem Druck ausgesetzt ist.

Das bisher beschriebene System berücksichtigt den Luftdurchfluß von jedem Motor bzw. jeder Turbine noch nicht, und selbst wenn die Drücke in Richtung stromabwärts von den Ventilen im wesentlichen gleich sind, bedeutet das noch nicht, daß der Durchfluß von jedem Motor bzw. jeder Quelle der gleiche ist. Um für einen im wesentlichen gleichen Durchfluß von jedem Motor bzw. jeder Turbine zti sorgen, sind Mittel vorgesehen, mittels derer der Luftdurchfluß in jeder Leitung festgestellt werden kann. Wenn zum Bei-

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spiel festgestellt wird, daß die Lietung 6 mehr Luft als die Leitungen 7 und 8 befördert, wenn das Ventil 9 in der Leitung 6 geringfügig geschlossen, um die Durchflüsse im wesentlichen gleich zu machen. Das Schließen des Ventils 9 wird dadurch erreicht, daß der Druck in der Kammer 17 des Ventils eingestellt wird, und das wird durch ein Ventil erreicht, das insbesondere in Pig. 2 gezeigt ist. Das Ventil 50 ist über eine Leitung 51 mit der Kammer 19 des zugehörigen Ventils verbunden. Das Ventil 50 weist ein federbelastetes Ventilelement 52 auf, das unter der Wirkung der Feder in die geschlossene Stellung gedruckt wird, das Ventilelement 52 kann jedoch gegen die Wirkung der zugehörigen Feder bewegt werden, was noch zu beschreiben sein wird, und damit kann Luft aus der Kammer 19 durch die Leitung 51 fließen, um zur Atmosphäre zu entweichen. Der Effekt dieses Fließens von Luft besteht darin, den Druck innerhalb der Kammer 19 zu modifizieren, damit auch in der Kammer 17 des Ventils. Der Durchfluß von Luft verringert im übrigen den Druck in der Kammer 17 geringfügig und ermöglicht eine Bewegung des Kolbens 14 und damit der Manschette 15» um ein leichtes Schließen des Ventils zu bewirken. In Fig. 2 iet das Ventil 50 leicht geöffnet dargestellt, das ist jedoch nur zur Veranschaulichung so gezeigt. Wenn die Durchflüsse in dien Zweigleitungen gleich sind, werden bzw. sind die Ventile 50 geschlossen, und nur wenn ein nicht ausgeglichener Durchfluß auftritt, wird eines der Ventile 50 geöffnet, um den nicht ausgeglichenen Durchfluß zu korrigeieren. Dabei wird unterstellt, daß die Durchflüsse in den beiden anderen Leitungen gleich sind, für den Falle jedoch, daß die Durchflüsse in den drei Leitungen nicht gleich sind, werden zwei der Ventile geöffnet, und zwar eines im größeren Maße als das andere.

Die Ventilelemente 52 der Ventile 50 werden durch einen Stift 55 betätigt, der sich axial von einer runden Platte 54 erstreckt. Die Platte 54 ist kardanisch gelagert, so daß der Stift 55 sich in jede Richtung schrägstellen kann. Die Ventilelemente 52 der

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Ventile 30 erstrecken sich längs Radien des Stifts 33, und sie sind im gleichen ^Winkelabstand um ihn herum angeordnet. Das ist schematisch in Pig. 1 gezeigt. In Pig. 1 ist ferner die Anordnung von drei Blalgelementen 35 gezeigt, die auf der gegenüberliegenden Seite der Platte sitzen, bezogen auf den Stift 33, und sie sind mit deren Peripherie an im gleichen Winkelabstand liegenden Stellen verbunden. Die Enden der Bälge 35» die von der Platte 35 entfernt liegen, sind ortsfest angeordnet, und wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, sind die inneren Räume der Bälge mit Venturirohren 36 verbunden, die jeweils in jeder Zweigleitung vorgesehen sind. Dabei ist eine solche Anordnung vorgesehen, daß dann, wenn die Durchflüsse in jeder Zweigleitung gleich sind, die Drücke an den Hälsen der Venturistücke gleich sind, und damit wird von jedem Balg eine gleiche Kraft auf die Platte 34 und den Stift 33 ausgeübt, und der Stift 33 bleibt in der vertikalen Position. Wenn jedoch der Durchfluß durch eines der Venturistücke zunimmt, fällt d.er Druck in der betreffenden Balgeinheit, und die Platte 34 wird gekippt, um ein Öffnen des betreffenden Ventils 30 zu bewirken und damit eine Verringerung in der Durchflußrate in der betreffenden Zweigleitung herbeizuführen.

Als Alternative zur Verwendung eines Venturistücks in jeder Zweigleitung kann in der Zweigleitung ein Durchflußdrosselement 37 eingebaut sein. In diesem Fall sind die betreffenden Bläge 35 mit Punkten stromaufwärts von den Durchflußdrosselelementen 37 verbunden, und die Bälge sind in einer Kamesmer 38 eingeschlossen, deren Innenraum dabei mit einem Punkt in der Hauptleitung 5 in Verbindung steht. In diesem Fall erfaßt damit jeder ABalg 35 den Druckabfall an dem Durchflußdrosselelement, wobei der Druckabfall eine Punktion des Durchfluses ist. In diesem Fall dehnen sich die Bälge mit dem zunehmenden Durchfluß aus, und damit müssen die Bälge 35 den betreffenden Ventilen 30 diametral gegenüberliegend angeordnet sein, damit die Korrektur bewirkt wird. Es versteht sich, daß bei dieser Anordnung das Durchflußdrosselelement 37 eine bestimmte Länge der Zweigleitung sein kann.

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Es versteht sich, daß dann, wenn einer der Motoren bzw. eine der

Turbinen ausfällt, das zugehörigen Ventil 9 sich automatisch selbsttätig schließt, weil der Druck in seiner Kammer 17 im wesentlichen auf atmosphärischen Druck abfällt. Wenn das Geschieht, sorgen die beiden anderen Motoren bzw. Turbinen für den Gesamtdurchfluß, der von der Winde 1 benötigt wird, wobei die Durchflüsse von diesen beiden Motoren bzw. Turbinen verhältnisgeregelt werden, weie das vorstehend beschrieben worden ist.

Es versteht sich ferner, daß die Hubmagneten jedes Ventils so modifiziert werden können, daß die Erregung der Spule ein Drtikken des Stößels 27 in Eontakt mit dem Hebel bewirkt und die Wirkung des Kolbens 25 beim Schließen der Halbkugel 2; der Düse gegenüber unterstützt. Ferner kann der Hubmagnet 25 einen Druck als eine Funktion angelegter Stromstärke ausüben, um eine elektrische Signalgabe verschiedener Drücke und das Erreichen verschiedener Drücke zur Betätigung der Winde zu ermöglichen.

Ferner kann die Platte 34 jede beliebige Form haben, vorausgesetzt, daß dann, wenn die Durchflüsse gleich sind, die Ventile 30 sich in der geschlossenen Position befinden. Die Platte 34 kann mittig gelenkig gelagert sein, und der Stift 33 kann entfallen. Sei dieser Anordnung können die Ventilelemente 32 der Ventile 30 direkt an der Platte gelagert sein.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Mediumzuleitsystem zur Versorgung einer Mediumverbrauchereinheit von mindestens zwei Mediumdruckquellen aus, gekennzeichnet durch Zweigleitungen (6,7,*3) zur jeweiligen Verbindung mit den Mediumdruckquellen (2,3,4), eine Hauptleitung (5), mit der die Zweigleitungen (6,7,8) an ihren stromabwärts liegenden Enden verbunden sind und die im Betrieb mit der Mediumverbrauchereinheit (1) verbunden ist, ein Durchflußregelventil (9) in jeder der Zweigleitungen (6,7,8^, das jeweils ein Durchflußregelelement aufweist, welches durch einen Kolben (14) oder dergleichen betätigbar ist, der durch eine Druckvariable beaufschlagbar ist, derart, daß die Einstellung des Durchflußregel em em ent s bestimmbar ist, und Mittel zur Änderung der Drücke, mit denen die Kolben (14) oder dergleichen beaufschlagbar sind, derart, daß im wesentlichen gleiche Durchflußraten in den Zweigleitungen (6,7,8) aufrechterhalten werden.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel eine Einrichtung zum Erfassen des Durchflusses aufweisen, die der betreffenden Zweigleitung (6,7,8) zugeordnet sind, wobei ferner eine Druckregeleinrichtung vorgesehen ist, die auf die Einrichtung zum Erfassen des Durchflusses anspricht, derart, daß die Drücke geändert werden, mit denen die Kolben (14) oder dergleichen beaufschlagt werden.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Segeln des Drucks ein schaukelfähiges Element aufweisen, auf das die auf den Druck ansprechenden Einrichtungen anspricht, die mit Regeldrücken jeweils von der Einrichtung zum Erfassen des Durchflusses versorgt werden, wobei von dem schaukelfähigen Element beätätigbare Ventile vorgesehen sind, die für eine Modifizierung des Drucks sorgen, mit dem die Kolben (14) oder dergleichen beaufschlagt werden.

4· System nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung EUB Erfassen des Drucks durch Venturistücke gebildet ist, 27 104 309838/0 4 77

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die in den Zweigleitungen (6,7,8) sitzen, wobei der Druck in den Engstellen der Venturistüoke jeweils die Hegeldrücke bildet.

5. System nach Anspruch 4» daduroh gekennzeichnet, daß die auf den Druck ansprechenden Einrichtungen jeweils Bälge (35) aufweisen, deren Innenräume mit der Veraengung des betreffenden Venturistücks verbunden sind, wobei die Außenseite der Bälge (35) durch atmosphvärisehen Druck beaufschlagt ist.

6. System nach Anspruch 3» daduroh gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erfassung des Durohflueees jweils Partien der Zweigleitungen (6,7*8) aufweisen, wobei die auf den Druck ansprechenden Einrichtungen jeweils der Druckdifferenz zwischen einem gemeinsamen Punkt in der Hauptleitung (5) und Punkten in den Zweigleitungen (6,7*8) stromaufwärts von den genannten Pattien ausgesetzt sind, wobei die Partie der Leitungen als eine Durohflußdrosselstelle fungiert und solche aufweist.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die auf den Druck ansprechen, Bälge (35) aufweisen, deren Innenräume mit den Drücken stromaufwärts von den betreffenden Partien der Zweigleitungen (6,7*8) beaufschlagt sind und deren Außenseiten dem Druck an dem gemeinsamen Punkt ausgesetzt sind.

8. System nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Druckregeleinrichtung in Verbindung mit den Durohflußregelventilen jeweils eine Druckregelung zur Einstellung des Drucks aufweist, mit dem der Kolben (14) oder dergleichen beaufschlagbar ist.

9· System nach Anspruch 8, daduroh gekennzeichnet, daß jeder Druckregler eine einstellbare Düse (22) aufweist, durch die Medium zum Beaufschlagen des Kolbens (14) oder dergleichen fließt, der dem betreffenden Ventil (9) zugeordnet ist, wobei der Druck stromabwärts ▼on der Düse (22) durch die Betätigung des betreffenden Ventils modifiziert wird, das von dem sohaukelfählgen Element betätigt wird.

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10* System nach Ansprach 9· gekennzeichnet, durch ein Ventilelement, das zur Steuerung der effektiven Größe der Düse (22) bewegbar ist*

11. System naoh Anspruch 10, gekennzeichnet durch Federmittel zur Bewegung des Ventilelements zur Vergrößerung der effektiven Größe der Düse (22) und auf den Druck stromabwärts von der Düse (22) ansprechende Mittel zur Bewegung des Ventilelements in Richtung entgegengesetzt zur Kraft, die von den Federnd.tteln ausgeübt wird.

12. System nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch weitere Mittel zur Verhinderung eines Durchflusses durch die Düse (22), derart, daß ein Sohließen des zugehörigen Durchflußregelventils bewirkt wird.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Mittel eine Federanordnung sind und ein hubmagnetbetätigbareHs Element dazu gehört.

14* System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das hubmagnet betätigbare Element durch die Federmittel so vorgespannt ist, daß ein Fließen duroh die Düse (22) verhindert wird, wobei der Hubmagnet im erregten Zustand das Element gegen die Wirkung der Federmittel zur Ermöglichung eines Fließende durch die Büse (22) bewegt.

1$. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubmagnet im erregten Zustand das Ventilelement so bewegt, daß ein Durchfluß duroh die Düse (22) verhindert wird, wobei die Federmittel für eine Bewegung des Ventilelements zur Ermöglichung eines Durchflusses durch die Düse (22) sorgen.

16. System nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (22) an ihrer Seite stromaufwärts mit der betreffenden Zweigleitung (6,7, 8) stromaufwärts von dem betreffenden Durohflußregelventil verbunden ist.

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17· System nach Anspruch 16, gekennzeichnet duroh ein Filter, das zwischen die Leitung und die Düse (22) geschaltet ist.

18. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement an einem Ende eines Schwenkhebels (24) gelagert ist, dessen anderes Ende mit einem Kolben (25) verbunden ist, der die Mittel bildet, welohe auf den Druck stromabäwrts Ton der Dtise (22) ansprechen.

19· System nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das schaukelfähige Element eine Platte (34) mit einem Stift (33) ist, der sich im wesentlichen im rechten Uinkel dazu erstreckt und eine Betätigung der Ventile bewirkt, welche den Druck modifizieren, der auf die Kolben (14) oder dergleichen einwirkt.

20. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile, die den Druck modifizieren, mit dem die Kolben (14) oder dergleichen beaufschlagt wird, Ventilelemente aufweisen, die an dem schaukelfähigen Element angeordnet sind.

21. System nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das schaukelfähige Element duroh eine runde Platte (34) gebildet ist und daß die auf den Druck ansprechenden Einrichtungen Blälge (35) sind, die mit der Scheibe an im Umfang im Abstand liegenden Punkten verbunden sind.

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