DE2619531A1 - Steuereinrichtung zur aenderung der steigung von geblaesefluegeln - Google Patents

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PATENTANWÄLTE

körnerά

BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 68 8 MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE 49

BERLIN: DIPL.-ING. R. MÜLLER-BÖRNER

RATIER-FOREST

MÜNCHEN: DIPL.-ING. HANS-H. WEY

25 929/30 Berlin, den 29. April 1976

Steuereinrichtung zur Änderung der Steigung von GebläseflugeIn

Die vorliegende Erfindung betrifft die Steuerung der Änderung der Steigung von Gebläseflügeln, insbesondere eines Doppelflußreaktor-Gebläses.

Zu diesem Zweck sind bereits verschiedene Systeme verwendet worden. Ein erstes System hat Zahnstangen in axialer Richtung, die jeweils mit mit den Gebläseflügeln formschlüssig verbundenen Antriebszahnrädern in Eingriff stehen. Während man die Zahnstangen im einen oder anderen Sinn in einer Führung gleiten läßt, erhöht oder vermindert man die Steigung der Flügel. Ein solches System hat zahlreiche Nachteile: Es ist sperrig,und insbesondere kann es nicht zwischen den Flügeln eingebaut werden, wenn diese zahlreich vorhanden sind und infolgedessen sehr dicht stehen. Es weist ein gewisses Spiel zwischen den Zahnungen auf, und es verursacht Komponenten von Tangentialkräften.

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BERLIN: TEL E FO N (O 3O) 8 31 2O 88 MÜNCHEN: TELEFON (OS 11) 22 86

KABEL: PROPINDUS · TELEX OI 84Ο57 KABEL: PROPINDUS · TELEX OS 24344-

In einem anderen bekannten System ist jeder Flügel formschlüssig mit einem konischen Antriebszahnrad verbunden, das gleichzeitig in zwei koaxial zum Gesamtgebläse stehende Zahnkränze eingreift und das in entgegengesetztem Sinn mitgenommen wird, um die Steigungsänderung zu gewährleisten. In einem solchen System kann man das Spiel zwischen den Zähnen unterdrücken, weil sie bei der Montage vorgespannt werden können. Es ist auch weniger sperrig als das System mit Zahnstangen. Die Zahnkränze werden von einem Motor, gewöhnlich einem hydraulischen Motor, mit Hilfe von Zahnradvorgelegen in Drehung versetzt, deren Zähne vielfach ermüden, weil diese wegen des erhöhten Wertes der zu übertragenden Momente einem sehr starken Einheitsdruck unterworfen sind, insbesondere wenn das Gebläse eine große Anzahl von Flügeln hat.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung zur Änderung der Steigung von GebläseflugeIn zu schaffen, die nicht die bei den bekannten Vorrichtungen vorhandenen Nachteile aufweist.

Dazu wird eine Einrichtung vorgeschlagen, bei der jeder Flügel ein konisches Antriebszahnrad hat, das ständig gleichzeitig mit zwei konischen Zahnkränzen in Eingriff steht, die zur Welle des Gebläses koaxial verlaufen und über ein Mitnahmesystem, das in gegensätzlichen Richtungen dreht, mit einem Motor verbunden sind.

Bei einer solchen Einrichtung wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, daß das Mitnahmesystem zur Drehung der beiden konischen Zahnkränze in entgegengesetzten Richtungen enthält: Zwei zylindrische, koaxiale rohrförmige Teile, von

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denen das eine mit einem gewissen Zwischenraum zwischen den beiden innerhalb des anderen angebracht ist und die jeweils formschlüssig mit den beiden konischen Zahnkränzen verbunden sind; sowie Schlitten, die in dem Zwischenraum zwischen den beiden zylindrischen, koaxialen rohrförmigen Teilen axial verschiebbar sind und jeweils eine zylindrische Außenseite und eine zylindrische Innenseite aufweisen, die sich jeweils gegenüber der Innenseite des rohrförmigen, zylindrischen äußeren Teils und der Außenseite des rohrförmigen zylindrischen inneren Teils befinden, und die jedes eine schraubenförmige Laufrille aufweisen, in die teilweise Kugeln eingreifen, die zum Teil auch in eine zugeordnete schraubenförmige Laufrille eingreifen, die in die angrenzende Seite des entsprechenden rohrförmigen zylindrischen Teils eingelassen ist, wodurch sie den aktiven Teil einer Kugel-Führungsbahn bilden, wobei die Steigungen der Laufrollen auf den beiden Seiten des Schlittens umgekehrt sind; und daß der Motor mindestens aus einem axialen Hydraulikzylinder besteht, dessen bewegliches Teil formschlüssig mit den Schlitten und dem festen formschlüssig mit der Welle des Gebläses verbundenen Teil verbunden sind.

Eine solche Einrichtung hat nicht die Nachteile, sperrig zu sein und Spiel zwischen den Zahnungen zu haben wie die oben erwähnten bekannten Vorrichtungen mit Zahnstangen und Antriebszahnrädern, und sie erfordert auch nicht sperrige Zahnradvorgelege, die erhöhten Ermüdungsgraden unterworfen sind, wie die oben an zweiter Stelle beschriebene bekannte Einrichtung.

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Der Motor kann aus einem einzigen koaxial zum Gebläseganzen und dem beweglichen Teil verlaufenden Hydraulikzylinder bestehen, mit dem alle Schlitten verbunden sind. Der Motor kann aber auch aus einer Gruppe von koaxialen Hydraulikzylindern bestehen, die gleichmäßig um die Achse des Gebläses verteilt sind, wobei wenigstens ein Schlitten mit dem beweglichen Teil von jedem von diesen verbunden ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen einer Einrichtung gemäß der Erfindung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform im Längsschnitt,

Fig. 2 den Hauptteil der Einrichtung nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 den in Fig. 2 dargestellten Teil der Einrichtung in perspektivischer Ansicht mit Ausbrechungen, in noch weiter vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 eine Ausführungsform nach dem Schema der Fig. 1 mit einem einzigen zentralen hydraulischen Steuerzylinder im axialen Halbschnitt und

Fig. 5 einen axialen Halbschnitt einer weiteren Ausführungsform mit einer Vielzahl von um die Achse des Gebläses verteilten Hydraulikzylindern zur Steuerung.

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Das nur teilweise in Fig. 1 dargestellte Gebläse eines Doppelflußreaktors weist eine Vielzahl von Flügeln 1 auf, die von einem Kranz 2 getragen werden, der koaxial zur geometrischen Achse 3 des Gebläses läuft, so daß sie um senkrecht zur Achse 3 verlaufende geometrische Achsen drehen können, damit ihre Steigung verändert werden kann.

Jeder Flügel 1 ist formschlüssig mit einem konischen Antriebszahnrad 5 verbunden, das gleichzeitig mit zwei zugeordneten konischen Zahnkränzen 6, 7 in Eingriff steht, die jeweils formschlüssig mit einem rohrförmigen inneren Teil 11 und einem rohrförmigen äußeren Teil 12 verbunden sind, die koaxial drehbar um die Achse 3 des Gebläses angebracht sind.

Um die Steigung der Flügel 1 des Gebläses zu verändern, genügt es, die beiden Zahnkränze 6, 7 und damit die beiden koaxialen rohrförmigen Teile 11, 12 in entgegengesetztem Sinn und unter gleichem Winkel drehen zu lassen. Zu diesem Zweck sind die beiden rohrförmigen Teile 11, 12 eines innerhalb des anderen mit einem gewissen Zwischenraum zueinander angebracht, und in diesem Zwischenraum befinden sich axial bewegliche Schlitten 15, die jeweils eine zylindrische Außenseite 16 (siehe auch Fig. 2 und 3) und eine zylindrische Innenseite 17 aufweisen, die der inneren Oberfläche 18 des rohrförmigen, zylindrischen, äußeren Teils 12 und der äußeren Oberfläche 19 des rohrförmigen, zylindrischen inneren Teils 11 gegenüberliegen und die jeweils mit einer schraubenförmigen Laufrille 21, 22 versehen sind, in die teilweise Kugeln 23, 24 eingreifen, die zum Teil auch in eine zugeordnete schraubenförmige Laufrille 25, 26 eingreifen, die sich in der angrenzenden

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Seite 18, 19 des entsprechenden rohrförmigen, zylindrischen Teils befinden, so daß sie den aktiven Teil einer Kugel-Führungsbahn bilden. Auf den beiden entgegengesetzten Seiten jedes Schlittens 15 verlaufen die Steigungen der schraubenförmigen Laufrillen 21, 22 in umgekehrtem Sinn, wie dies in Fig. 3 besser erkennbar ist. Die Rückwege der Kugeln in den Führungsbahnen befinden sich innerhalb der Dickenabmessung des Schlittens, wie in Fig. 2 dargestellt.

Die verschiedenen Schlitten 15 könnten auch aus entsprechenden Bereichen eines gleichen rohrförmigen Stücks bestehen, das zwischen den beiden zylindrischen, koaxialen rohrförmigen Teilen 11, 12 liegt.

Eine gleichzeitige axiale Verschiebung aller Schlitten 15 erzeugt Schwenkungen der beiden koaxialen rohrförmigen Teile 11, 12 in entgegengesetzter Richtung. Die Steigungen der Laufrollen sind derart, daß die Amplituden der Winkelverstellungen dieser beiden koaxialen Teile gleich sind, obgleich die Laufrillen auf den beiden rohrförmigen Teilen in verschiedenen Entfernungen von der Achse 3 des Gebläses liegen.

Die gleichzeitigen Axialverschiebungen aller Schlitten 15 sind mittels eines koaxial zum Gebläse verlaufenden Hydraulikzylinders 31 gewährleistet, dessen bewegliches Teil, d.h. im gegebenen Beispiel der Kolben 32, durch eine rohrförmige Stange 33 mit einem Stern oder einer Scheibe 34 verbunden ist, an der in axialer Richtung. Stangen 35 befestigt sind, die jeweils formschlüssig mit den Schlitten 15 verbunden sind. Das feste Teil des Hydraulikzylinders 31 ist sein Zylinder 38, an dessen beiden Enden sich Anschlüsse 41, 42 zum Anschluß an einen Verteiler zur wahlweisen Ver-

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bindung der beiden Kammern des Hydraulikzylinders mit einer Druckölquelle oder mit dem Behälter befinden.

Zn schematischer Weise sind axiale Einstellmittel der beiden koaxialen rohrförmigen Teile 11, 12 in Form zweier Zahnkränze mit Kugeln 45, 46 dargestellt, die einerseits durch eine Zentralstange 47 gehalten werden, die durch die rohrförmige Kolbenstange 33 verläuft und am Boden des Zylinders 38 des Hydraulikzylinders befestigt ist, und andererseits durch einen formschlüssig mit dem Zylinder des Hydraulikzylinders verbundenen Ring 48.

Diese Einrichtung zur Steuerung der Steigungsänderung arbeitet sehr einfach: Je nachdem, ob man die eine oder die andere der beiden Kammern des Hydraulikzylinders unter Druck setzt, gewährleistet man die Verschiebung seines Kolbens 32 und infolgedessen aller Schlitten in einer axialen Richtung im einen oder anderen Sinn, und infolgedessen gleichzeitig entsprechende Drehbewegungen der beiden koaxialen rohrförmigen Teile 11,12 und der mit diesen formschlüssig verbundenen Zahnkränze 6, 1, so daß alle Antriebszahnräder 5, die mit diesen beiden Zahnkränzen in Eingriff stehen, entsprechende Drehbewegungen im einen oder anderen Sinn ausführen, die verschiedene Winkelverstellungen und infolgedessen verschiedene Steigungen der Flügel 1 des Gebläses zur Folge haben. Wenn die Schlitten 15 sich im Sinne der Pfeile fl (Fig. 3) verschieben, schwenkt das äußere rohrförmige Teil 12 im Sinne des Pfeils f2 und das innere rohrförmige Teil im Sinne 'des Pfeils f3, d.h. daß diese beiden rohrförmigen Teile sich in Gegenrichtung drehen. Eine Verschiebung der Schlitten in dem anderen Sinn würde entgegengesetzte Drehungen der beiden rohrförmigen Teile in Gegenrichtung hervorrufen.

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Fig. 4 zeigt eine weiter ausgestaltete Ausführungsform, wobei die entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 3 bezeichnet sind. Jedes konische Antriebszahnrad 5 ist formschlüssig in Drehung mit dem Fuß des entsprechenden Flügels 1 mittels eines mit Längsnuten versehenen Aufsatzendes 61 verbunden. Der Eingriff der Zahnkränze 6, 7 und des Antriebszahnrades 5 ist durch eine Schale 63 vorgespannt, die mittels einer Verschlußschraube 64 am Ende der Nabe des Antriebszahnrades 5 befestigt ist und die mittels einer Reihe von Kugeln 65 eine Axialkraft auf die beiden Zahnkränze 6, 7 ausübt. Die beiden Zahnkränze 5, 7 werden formschlüssig mit Hilfe von mit 66 bzw. 67 bezeichneten Längsnuten im Verhältnis zu den beiden rohrförmigen Teilen 11 und 12 in Drehung verbunden.

Der Kranz aus Kugeln 45 zur axialen Einstellung des rohrförmigen inneren Teils 11 wird in einer Laufrille eines weiteren rohrförmigen Teils 71 gehalten, das formschlüssig mit der Welle 72 des Gebläses verbunden ist, während der Kranz von Kugeln 46 zur axialen Einstellung des äußeren rohrförmigen Teils 12 in einer Auskehlung einer Verlängerung 73 des inneren rohrförmigen Teils 11 gehalten wird und einen größeren Durchmesser hat als diese und ebenfalls mit Längsnuten 66 zur formschlüssigen Verbindung mit dem Zahnkranz 6 versehen ist.

Der einzige axiale Steuerhydraulikzylinder 75 ist anders beschaffen. Sein festes Element ist sein Kolben 76, der formschlüssig mit dem rohrförmigen, auf der Welle 72 des Gebläses befestigten Teil 71 verbunden ist, während sein

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bewegliches Teil sein Zylinder 77 ist, dessen beide Böden 78, 79 jeweils auf der rohrförmigen festen Stange 81 des Kolbens 76 und auf dem rohrförmigen Teil 71 gleiten. Die Stangen 35 der Schlitten 15 sind alle mit Hilfe von Schrauben 83 an einem Kragen 84 befestigt, der mit dem Zylinderboden 78 ein Stück bildet. Die Kammer 86 des Hydraulikzylinders ist durch ein Loch 87 in dem rohrförmigen Stück 71 und eine Leitung 88 mit einem Verteiler 89 verbunden. Die andere Kammer 92 des Hydraulikzylinders ist durch ein Loch 93 in dem Kolben , ein Loch 94 im rohrförmigen Teil 71 und eine Leitung 95 ebenfalls mit dem Verteiler 89 verbunden, der außerdem durch eine Leitung 98 mit einem einen Behälter bildenden Raum 97 verbunden ist.

Eine Pumpe 101 zur Speisung des Hydraulikzylinders mit Drucköl ist in einem weiteren ringförmigen Teil 102 angebracht, das ebenfalls auf der Welle 72 des Gebläses befestigt ist und sich infolgedessen mit diesem dreht. Dieses Teil 102 hat außerdem einen Flansch 103, der über einen Kragen 104 mit dem die Flügel des Gebläses tragenden Kranz 2 verbunden ist. Die Welle 105 der Pumpe weist ein Zahnrad 106 auf, das in ein Zahnrad 107 eingreift, welches formschlüssig mit einem rohrförmigen festen Teil 108 verbunden ist, das die Welle 72 frei umgibt, so daß das Zahnrad 106 während der Drehung des Gebläses auf dem festen Zahnkranz 107 rollt und den Rotor der Pumpe in Drehung mitnimmt. Der äußere Teil 107 der Welle 105 der Pumpe ist in zwei Kugellagern 111, 112 zentriert, die in zwei Lagerungen angebracht sind, die jeweils in dem Stück 102 und in einem auf diesem Stück befestigten Deckel 113 eingebaut sind. Die Pumpe 101 ist offensichtlich über eine (nicht dargestellte) Leitung mit einem Verteiler verbunden.

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Diese Einrichtung arbeitet in gleicher Weise wie die nach Fig. 1 mit dem nur geringen Unterschied, daß der Zylinder 77 des Hydraulikzylinders 75 und nicht der Kolben des Hydraulikzylinders entsprechend der Ausführungsform der Fig. 1 beweglich ist.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die verschiedenen Schlitten 15 nicht mehr mit einem einzigen Hydraulikzylinder verbunden sind, sondern jeder mit der Stange 121 des Kolbens 122 eines gesonderten Hydraulikzylinders 123. Die Zylinder 124 all dieser Hydraulikzylinder sind gleichmäßig um die Achse der Welle 72 des Gebläses verteilt und an einem ringförmigen Teil 125 befestigt, das mit der Welle des Gebläses formschlüssig verbunden ist. Die beiden Zylinderböden eines jeden Hydraulikzylinders sind mit 127 bzw. 128 bezeichnet, und die beiden entsprechenden Kammern 131, 132 jedes Hydraulikzylinders sind entsprechend über eine Leitung 133 und ein Loch 134 mit zwei ringförmigen Nuten 135, 136 verbunden, die in üblicher Weise aber im einzelnen nicht dargestellte Leitungen mit einem Verteiler verbunden sind. Die beiden Zahnkränze aus Kugeln 45, 46 zur axialen Einstellung der inneren rohrförmigen Teile 11 bzw. der äußeren Teite 12 stützen sich gegen Laufrillen, die beide in dem ringförmigen Teil 125 angebracht sind. Das Arbeitsprinzip der Einrichtung ist stets das gleiche.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Es können entsprechend den beabsichtigten Verwendungen Änderungen vorgenommen werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Patentansprüche t

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   ( 1.^Steuereinrichtung zur Änderung der Steigung von Gebläseflügeln, insbesondere eines Doppelflußreaktor-Gebläses der Art, bei der jeder Flügel ein konisches Antriebszahnrad hat, das ständig gleichzeitig mit zwei konischen Zahnkränzen in Eingriff steht, die zur Welle des Gebläses koaxial verlaufen und über ein in gegensätzlichen Richtungen drehendes Mitnahme sy stem mit einem Motor verbunden sind, das zwei zylindrische, koaxiale rohrförmige Teile aufweist, die jeweils in Drehung formschlüssig mit den beiden konischen Zahnkränzen verbunden sind und mit schraubenförmigen Steigungen entgegengesetzten Steigungen versehen sind, die mit entsprechenden schraubenförmigen Steigungen zusammenarbeiten, die von einem Steuerorgan getragen werden, das koaxial in bezug auf die beiden rohrförmigen zylindrischen Teile gleitet, dadurch gekennze ichnet, daß von den beiden zylindrischen, koaxialen rohrförmigen Teilen (11,12) das eine mit einem gewissen Zwischenraum zwischen den beiden innerhalb des anderen angebracht ist und daß das gleitende Steuerorgan aus Schlitten (15) besteht, die in dem Zwischenraum zwischen den beiden zylindrischen, koaxialen rohrförmigen Teilen axial beweglich sind und jeweils eine zylindrische Außenseite (12) und eine zylindrische Innenseite (17) haben, die sich jeweils gegenüber der Innenseite (18) des rohrförmigen zylindrischen äußeren Teils (12) und der Außenseite (19) des rohrförmigen, zylindrischen inneren Teils (11) befinden und die jeweils eine schraubenförmige Laufrille (21, 22) aufweisen, in die

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   teilweise Kugeln (23, 24) eingreifen, die zum Teil auch in eine zugeordnete schraubenförmige Laufrille (25,26) eingreifen, die in die angrenzende Seite des entsprechenden rohrförmigen, zylindrischen Teils eingelassen sind, wodurch sie den aktiven Teil einer Kugel-Führungsbahn bilden, wobei die Steigungen der Laufrillen auf den beiden Seiten des Schlittens umgekehrt sind, und daß der Motor aus mindestens einem axialen Hydraulikzylinder (31, 75,123) besteht, dessen bewegliches Organ (32,77,122) formschlüssig mit den Schlitten (15) und dem festen formschlüssig mit der Welle (72) des Ventilators verbundenen Teil (38,76,124) verbunden ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial beweglichen Schlitten (15) aus Bereichen mit einem gleichen rohrförmigen Teil bestehen, das zwischen den beiden zylindrischen, koaxialen rohrförmigen Teilen (11,12) liegt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwege der Kugeln (23,24) in den Kugel-Führungsbahnen sich im Inneren der Schlitten (15) befinden.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor aus einem einzigen Hydraulikzylinder (31,75) besteht, der koaxial zum Gebläseganzen und zu dem beweglichen Teil (32,77) verläuft, mit dem alle Schlitten (15) verbunden sind.

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5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor aus einer Gruppe von axialen Hydraulikzylindern (123) besteht, die gleichmäßig um die Achse des Gebläses und an dem festen Teil

   (122) verteilt sind, wobei mit jedem von ihnen mindestens ein Schlitten (15) verbunden ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß jedes der zylindrischen, koaxialen rohrförmigen Teile (11,12) durch einen mit Kugeln versehenen Zahnkranz (45,46) eingestellt wird, die sich auf einem Organ (38,71,125) oder (48,11,125) abstützt und mindestens axial mit der Welle (72) des Gebläses verbunden sind.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische rohrförmige innere Teil (11) durch einen Kugelkranz (45) eingestellt wird, der sich auf einem Teil (71) abstützt, welches formschlüssig mit der Welle (72) des Gebläses verbunden ist, während das rohrförmige, zylindrische äußere Teil (12) auf dem rohrförmigen zylindrischen inneren Organ (11) mit Hilfe eines anderen Kugelkranzes (46) eingestellt ist.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (75,123) über einen Verteiler (89) von einer Rotationspumpe (lOl) von axialer Richtung aus gespeist wird, deren Körper formschlüssig mit der Welle (72) des Gebläses verbunden ist, während ihre Welle (Io5) einen Zahnkranz (106) trägt, der gegen einen zugeordneten festen Zahnkranz (107) rollt, der die Welle (72) des Gebläses frei umgibt.

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