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Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten
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Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten mit einer Gaszuleitung unterhalb
des Flüssigkeitsspiegels von einer unter Druck stehenden Gasquelle.
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Bekannt ist beispielweise die Belüftung von Abwässern durch Schlagräder.
Weiterhin ist es bekannt, Weiche dadurch zu belüften, daß von an Land aufgestellten
Kompressoren Rohrleitungen auf dem Gewässergrund verlegt und mit Öffnungen versehen
sind.
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Eine innige Durchmischung von Flüssigkeiten mit Gas, insbesondere
Luft, ist vielfach vorteilhaft, um nicht nur Reinigungsvorgänge durchzuführen, sondern
auch manche Gewässer am Leben zu erhalten, d.h. die Fischbestände zu erhalten bzw.
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ihr Gedeihen zu fördern. Wenn als Flüssigkeiten Suspensionen vorgesehen
sind, können durch eine gute Begasung, die zu einer Vermischung zwischen der Suspension
und darin enthaltenen auszufällenden Stoffen einerseits und einem zugegebenen Flockungsmittel
andererseits
führt, die Flocicungsvorgänge gefördert werden. Hierbei besteht die Nöglichkeit,
durch wirksame Zuführung von molekularem Sauerstoff bestimmte Flockungsvor gänge
in der Suspension mittels 2-wertiger Flockelgshilfsmittel, wie Eisensulfat, so zu
beeinflussen, daß eine Aufoxidierung und eine Ubertragung in 3-wertige Form erfolgt.
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Andere Gase werden für besondere Zwecke einbezogen.
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Wenn von Flüssigkeiten die Rede ist, handelt es sich um Wasser und
Abwasser, wobei auch Industrieabwässer bzw.-Kloaken einbezogen werden, die geklärt
werden müssen. Die Gase bestehen im Sinne der Erfindung vorzugsweise aus Luft bzw.
aus entsprechenden sauerstoffhaltigen Gasen, denen auch Zusätze beigegeben werden
können, um besondere Vorgänge auszulösen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß eine wirksame Anreicherung der Flüssigkeit
mit Gas, insbesondere Sauerstoff, erfolgt, wobei die Vorrichtung zugleich einerseits
verhältnismäßig einfach ausgeführt ist und in einer zweckmäßigen Ausgestaltung auch
anpassbar sein soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine innerhalb der Flüssigkeit
vorgesehene, unten und oben offene, sich aber nach oben bis zu einer oberen Öffnung
verjüngende Durchlaßanodnung gelöst, unterhalb derer, bzw. innerhalb der unteren
weiteren Öffnung derselben, ein Gasauslaß vorgesehen ist, in den die Gaszuleitung
mündet, wobei der Gasauslaß sich im wesentlichen über die gesamte Dimension der
unteren Öffnung erstreckt.
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Durch den Eintrag des Gases, insbesondere der Luft, praktisch in eine
Einbuchtung, d.h. in eine sich nach oben verjüngende
Durchlaßanordnung,
ergibt sich aufgrund des Gasaustrittes eine nach oben gerichtete Strömung, durch
welche die Flüssigkeit mitgenommen wird, wobei die Einschnürung durch die obere
Öffnung zu der guten Vermischung beiträgt, gleichzeitig aber auch Geschwindigkeitseinflüsse
für die Aufwärtsströmung hervorruft. Oberhalb der Öffnung *kann sich dann die durchgetretene
Flüssigkeit ausbreiten. Da die Durchlaßanordnung innerhalb der Flüssigkeit vorgesehen
ist, versteht sich, daß sie immer unterhalb des Flüssigkeitsspiegels eingesetzt
wird.
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Wenn auch unter den vorstehenden Gesichtspunktenmnnnigfache Querschnitte
von Durchlaßanordnungen einbezogen werden, u.a.
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auch kreisförmige Querschnitte, bei denen aber die Durchlaßanordnung
mit der oberen eingeschnürten Öffnung endet, dann sieht eine bevorzugte und besonders
effektvolle Ausführung eine langgestreckte Durchlaßanordnung vor, deren Seitenwände
dachförmig einander zugeordnet sind, wobei die oberen Ränder einen geringeren Abstand
als die unteren Ränder besitzen.
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Hierdurch ist es möglich, unter geringem baulichen Aufwand eine wirkungsvolle
Begasung auf einem großen Querschnitt durchzuführen, wobei die langgestreckte Ausbildung
im übrigen einen eng benachbarten Einsatz mehrerer Durchlaßanordnungen ermöglicht.
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Vorteilhaft bildet eine Trageinrichtung für die Durchlaßanordnung
zugleich einen Teil der Gaszuleitung. Dadurch wird der Aufwand herabgesetzt. Wenn
auch einbezogen wird, daß beispielsweise ein Gasauslaß durch ein mittiges Rohr in
der langgestreckten unteren weiteren Öffnung gebildet wird, so liegt eine bevorzugte
Ausführungsform darin, daß die unteren Ränder der Seitenwände auf einem Hohlrahmen
der Trageinrich-*) und zusätzlich vermischen
tung angeordnet sind,
der zur Mitte gerichtete Gasauslaßöffnungen besitzt und an wenigstens einem Schmalrand
mit einem Zuleitungsrohr versehen ist. Hierdurch wird nicht nur ein wirkungsvoller
Gaseintrag in die untere Öffnung zur guten Durchmischung und Förderung der Aufwärtsströmung
erreicht, sondern auch eine bauliche Ausführung geschaffen, in welcher einzelne
Teile verschiedene Funktionen erfüllen. Zugleich schafft diese Lösung eine stabile
Ausführung.
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Bevorzugt wird dabei, daß an beiden Enden im wesentlichen vertikal
zu der von dem Hohlrahmen bestimmten Ebene gerichtete Zuleitungsrohre vorgesehen
sind, welche durch Verlängerungsstücke auf eine beliebige Länge einstellbar sind.
Hierdurch ist es möglich, durch Ausbildung von Teilen der Durchlaßanordnung eine
Anpassung an für jeweilige Gewässer oder Blüssigkeiten zweckmäßige Tiefen zu erreichen.
Dieses ist deshalb wesentlich, weil die Hauptteile gleich bleiben und somit an verschiedene
Einsatzbedingungen anpassbar sind. Besonders zweckmäßig ist dieses in einer Ausführung,
bei welcher oben an den Zuleitungsrohren ein Schwimmkörper angeordnet ist, in welchen
die Gaszuleitung mit einem in den unteren Teil des Schwimmkörpers angewinkelten
Auslaßstutzen mündet. Dieser Schwimmkörper ist dabei zugleich ein Teil der Gaszuleitung
und durch die erwähnten Verlängerungsstücke kann der Hohlrahmen in eine zweckmäßige
Tiefe gebracht werden. Die Abwinklung des Auslaßstutzens nach unten hat den Zweck,
daß auch bei Abschaltung der Gaszufuhr gewährleistet ist, daß im Schwimmkörper oberhalb
der tEndung des Auslaßstutzens eine tragende Gasblase verbleibt.
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Ein Schwimmkörper ist deshalb vorteilhaft, weil er leicht an beliebigen
Stellen eines Gewässers verankert werden kann. Es
wird einbezogen,
durch ein an Land aufgestelltes Aggregat das Gas, insbesondere die Luft, zuzuführen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist aber auf dem Schwimmkörper eine Pumpe und
ein ihr zugeordneter Antrieb vorgesehen. Hierdurch ist einerseits ein mobiler Einsatz
möglich, wobei die Aggregate durch ihre Anordnung im Bereich eines Gewässers automatisch
vor unzulässigen Eingriffen geschützt sind, die an sich an Land leichter möglich
sind. Einbezogen wird dabei auch, daß eine Pumpe mit Ableitungen versehen ist, die
als Gaszuführungen zu benachbarten Durchlaßanordnungen geführt sind.
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In einer Ausgestaltung ist als Antrieb ein Motor vorgesehen, und zwar
vorteilhaft als Verbrennungskraftmotor in Verbindung mit einem Tank. Es wird nicht
ausgeschlossen, einen Elektromotor anzubringen, der allerdings dann durch ein Kabel
an eine Verteilung an Land angeschlossen werden muß.
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Mit besonderem Vorteil ist als Antrieb auf dem Schwimmkörper ein Windrad
vorgesehen, das die Pumpe antreibt. Hierdurch wird prak-tisch eine verankerungsfähige
Boje geschaffen, auf welcher ein keinen besonderen Energievorrat benötigender Antrieb
vorgesehen ist. Dadurch kann vielfach in Kauf genommen werden, daß der Antrieb bei
Winden genügender Stärke wirksam ist, so daß die Begasung in Abhängigkeit davon
auch unterbrochen werden kann. Der Vorteil dieser Ausführung liegt darin, daß eine
völlig unabhängige Vorrichtung geschaffen wird, die verankert werden kann, wobei
auf dem Schwimmkörper ein Gerüst mit dem Windrad angeordnet ist, das in üblicher
Weise an einem Drehkopf befestigt ist, der sich nach der Windrichtung einstellen
kann.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung sind die Zuleitungsrohre nach unten
verlängert und mit einem Verankerungsklotz versehen.
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Hierdurch ist es möglich, bei entsprechender Bemessung des Verankerungsklotzes
die Durchlaßanordnung nahe eines Gewässergrundes anzubringen. Dieses ist insbesondere
in befahrenen Gewässern zweckmäßig, wobei dann die Gaszuleitungen über dem Grund
verlegt werden. Auch dabei können die nach unten verlängerten Zuleitungsrohre die
Zuführung zum Gasauslaß bilden, wobei durch Bemessung der Verlängerungsstücke eine
zweckentsprechende Höheneinstellung der Durchlaßanordnung erfolgt, die dann auch
von der Gewässertiefe hinsichtlich.der Tauchtiefe etwa zu erwartender Schiffe abhängt.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform, insbesondere in Verbindung
mit einem Schwimmkörper, liegt darin, daß an die Durchlaßanordnung, beispielsweise
an dem Hohlrahmen, eine nach unten gerichtete kanalartige Verlängerung ansetzbar
ist, deren Querschnitt im wesentlichen dem der unteren Öffnung entspricht. Hierdurch
ist es möglich, auch Tiefenwasser eines Gewässers wirkungsvoll zu belüften, ohne
daß zu diesem Zweck ein besonders starker Kompressor eingesetzt werden muß. Wenn
die Durchlaßanordnung selbst in genügender Nähe des Wasserspiegels gehalten wird,
genügt im allgemeinen ein Gebläse, das bei der zuletzt beschriebenen Ausführung
dann auch für Tiefenwasser bis zu einer bestimmten Tiefe ausreicht.
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Die Durchmischung wird maßgeblich durch die in der Durchlaßanordnung
vorgesehene Einschnürung beeinflußt. Hier ist unter Umständen eine Anpassung an
die Beschaffenheit der jeweiligen Flüssigkeit, bzw. an möglicherweise in ihr enthaltene
Feststoffe, angezeigt. Vorteilhaft sind daher die Seitenwände in ihrer Neigung verstellbar
angeordnet. Hierbei wird besonders
bevorzugt, daß die Seitenwände
insbesondere mit ihren oberen Rändern nachgiebig gehalten sind. Dadurch ist es möglich,
daß beispielsw-eise Festkörper oder Feststoffe mit der Aufwärtsströmung mitgenommen
werden und unter Spreizung der Seitenwände durch die engere obere Öffnung gelangen
können.
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Insbesondere für Gewässer mit Fischbestand ist diese Ausführung günstig,
wenn auch grundsätzlich einbezogen wird, daß die Seitenwände einen anderen als einen
langgestreckten Querschnitt begrenzen können. So sieht die bevorzugte Ausführungsform
in dieser vorteilhaften Lösung vor, daß die Seitenwände mit ihren unteren Rändern
verschwenkbar am Hohlrahmen gelagert und mit ihren oberen Rändern an einem die Breite
der oberen Öffnung bestimmenden Widerlager vermittels Federn gehalten sind.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert,
die in der Zeichnung dargestellt sind.
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In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 : eine schematische, perspektivische
Ansicht einer Durchlaßanordnung im Schnitt, Fig. 2 : eine Seitenansicht von Fig.
1, ebenfalls teilweise im Schnitt, Fig. 3 : eine Stirnansicht einer Durchlaßanordnung
im wesentlichen nach Fig. 1 und 2, jedoch in einer weiteren Ausgestaltung, Fig.
4 : eine Stirnansicht einer Durchlaßanordnung mit besonderen Betriebsmitteln,
Fig.
5 : in schematischer Darstellung eine weitere Ausgestaltung einer Durchlaßanordnung,
Fig. 6 : eine Stirnansicht einer Durchlaßanordnung in Teildarstellung zur Erläuterung
einer weiteren Ausführungsform.
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Die Fig. 1 zeigt eine im ganzen mit 1 bezeichnete Durchlaßanordnung.
Diese hat eine untere, weitere Öffnung 2 und eine obere, engere oder schmalere Öffnung
3 in einer Einschnürungsanordnung mit Seitenwänden 4, 5. Diese Seitenwände 4, 5
sind unten an einem Hohlrahmen 6 angeordnet, der praktisch aus zwei kurzen Stirnstücken
7, 8 und langgestreckten Seitenrohren 9, 10 besteht. Die Mitte der Stirnstücke 7,
8 ist von vertikalen Zuleitungsrohren 11, 12 durchsetzt, auf denen Verlängerungsstücke
13, 14 angeordnet sind, die mit Stutzen 15, 16 eines Schwimmkörpers 17 verbunden
sind. Der Schwimmkörper hat in der bevorzugten gezeigten Ausführungsform eine dem
Hohlrahmen 6 entsprechende langgestreckte Gestalt, wobei er an der Unterseite durch
zwei sich schräg von unten innen nach außen erweiternde Leitflächen 18, 19 begrenzt
ist.
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Diese Leitflächen zerteilen zusätzlich die Aufwärtsströmung, welche
durch die engere oder schmalere obere Öffnung 3 austritt, soweit sie sich nicht
bereits unmittelbar über der von dieser Öffnung gebildeten Einschnürung verbreitert.
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Der Hohlrahmen 6 dient als Gaszuführung und insbesondere die Seitenrohre
9, 10 haben aufeinanderzu, d.h. zur Mitte des Rahn#ens, gerichtete Gasauslaßöffnungen
20, 21. Hierbei kann es sich um eine beliebige Öffnungsgröße mit zweckentsprechendem
Querschnitt handeln.
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Die Zuleitungsrohre 11, 12 sind im gezeichneten Ausführungsbeispiel
unten durch Böden 22, 23 geschlossen. Sie bilden eine Gaszuführung aus dem Schwimmkörper
17, Dieser ist auch nach Fig. 2 als Hohlkörper ausgeführt und eine Gaszuleitung
24 von einer Gasdruckquelle it in diesen Hohlkörper eingeführt und hat im Inneren
des Hohlraumes des Schwimmkörpers 17 einen nach unten in den unteren Teil des Schwimmkörpers
abgewinkelten Auslaßstutzen 25. Dessen Austrittsmündung 26 liegt nahe der untersten
Begrenzungswand 27 des Schwimmkörpers 17. Dadurch ist gewährleistet, daß selbst
dann, wenn vom Hohlraum26 aus nach einer Unterbrechung der Gaszuführung Wasser durch
die Gasauslaßöffnungen 20, 21 eindringen kann, dieses nur bis zur Höhe der #ündung
26, bzw. durch Druckeinwirkung etwas höher, eindringen kann, so daß im Schwimmkörper
17 eine Gasblase verbleibt, die die Funktion des Schwimmkörpers 17 gewährleistet.
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Es ist erkennbar, daß hinsichtlich der Durchlaßanordnung 1 auch die
Zuleitungsrohre 11, 14 die Verlängerungsstücke 13, 14 und die Stutzen 15, 16 als
Rohrleitungen wirken, durch welche das Gas, bzw. auch Luft oder Druckluft, von beiden
Enden in den Hohlrahmen 6 eingeführt wird. Hierdurch ergibt sich eine besonders
günstige Ausgestaltung, weil Gaszuführungsteile gleichzeitig zur Stabilisierung
und Einschnürung der Durchlaßanordnung dienen.
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Wenn es auch bezüglich der Seitenwände 4, 5 möglich wäre, beispielsweise
unmittelbar zwischen den Zuleitungsrohren 11, 12 mittig innerhalb der unteren, weiteren
Öffnung 2, ein Rohr mit Ausströmungsöffnungen anzuordnen, was einbezogen wird, dann
bildet aber der Hohlrahmen 6eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung deshalb, weil
seine Seitenrohre 9, 10 als Abgrenzung für die untere, weitere Öffnung 2 und als
Träger
für die unteren Ränder 28, 29 der Seitenwände 4, 5 dienen.
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Deren obere Ränder 30, 31 sind in der enfachen dargestellten Ausführungsform
an den Zuleitungsrohren 11, 12 abgestützt, die insofern dann einen Abstandshalter
zur Bestimmung der Breite der oberen Austrittsöffnung 3 bilden.
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In Fig. 3 sind die soweit beschriebenen Teile auch dargestellt, wobei
gezeigt ist, daß der Schwimmkörper 17 auf einem Wasserspiegel 32 schwimmt. Wichtig
für die Ausführung nach Fig. 3 ist, daß am Hohlrahmen 6, insbesondere an seiner
Außenseite, nach unten gerichtete Leitflächen 33, 34 an den Seitenrohren 9, 10 und
an den Strnstücken 7, 8 angeordnet sind. Diese bilden eine kanalartige Verlängerung
35 mit einem Querschnitt, im wesentlichen entsprechend der unteren, erweiterten
Öffnung 2 der Durchlaßanordnmig. Die Eintrittsöffnung ist mit 36 bezeichnet. Es
ergibt sich der Vorteil, daß auch mit einer Gebläseleistung Flüssigkeit aus größerer
Tiefe angesaugt werden kann.
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Nach Fig. 4, in der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet
sind, wird auf dem Schwimmkörper 17 oben eine Pumpe 37 mit einem Antrieb 38 angeordnet.
Die Pumpe hat einen Saugstutzen 39 in die Umgebung und im gezeichneten Ausführungsbeispiel
befindet sich auf dem Schwimmkörper ein Gerüst 40,.das oben einen Drehkopf 41 aufweist,
auf dem ein Windrad 42 angeordnet ist. Von diesem führt eine Funktionsverbindung
43 in den Antrieb 38.
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In diesem Zusammenhang wird bemerkt, daß der Antrieb 38 in einer anderen
Ausgestaltung beispielsweise auch einen kleinen Otto- oder Dieselmotor in Verbindung
mit einem Tank für Kraftstoff enthalten kann.
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Fig. 5 zeigt, daß die Durchlaßanordnung 1 beispielsweise auf dem Grund
48 eines Flusses 49 unterhalb des Wasserspiegels 50 angeordnet sein kann. Dabei
ist an den nach unten verlängerten Zuleitungsrohren 11, 12 ein Verankerungsklotz
51, beispielsweise aus Beton, vorgesehen. Dieser könnte auch durch einzelne Randstreben
52, 53 vom Hohlrahmen 6 aus durchlässig zur Abstützung verbunden sein. Diese Anordnung
kann versenkt werden und hält sich aufgrund des Verankerungsklotzes, der auch Anker
oder dergleichen Befestigungsmittel einbeziehen kann, auf dem Grund 48. In diesem
Falle führt die Gaszuleitung 54 als Schlauch- oder Rohrleitung entlang des Grundes
48 und des Ufers 55 zu einer Gasquelle 56 am Ufer.
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Fig. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei welcher die Seitenwände
4, 5 mit ihren unteren Rändern 28, 29 mittels Gelenken 57, 58 verschwenkbar angelenkt
sind. Diese Gelenke sind auf den Seitenrohren 9, 10 des Hohlrahmens 6 befestigt.
Dadurch sind die Seitenwände 4, 5 in ihrer Schrägneigung einstellbar. Wenn die Zuleitungsrohre
11, 12 als Abstandshalter für die oberen Enden 30, 31 dienen, sieht diese Ausführungsform
vor, daß die oberen Enden durch Zugfedern 59 miteinander verbunden sind. Wenn Fest
stoffe oder größere Fische in die Aufwärtsströmung eindringen, können sie dann nach
MaSgabe der Stärke der Federn 59 die obere, engere Öffnung 3 spreizen und nach oben
heraustreten.
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Es versteht sich, daß, wie in Fig. 6 angedeutet ist, an den Zuleitungen
11, 12 nach außen gerichtete Stege 60, 61 angeordnet sind, an denen die oberen Abschnitte
der Seitenwände 4, 5 in verschiedenen Stellungen, beispielsweise durch Stiftverbindungen,
festlegbar sind.
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