DE29605508U1 - Filter- oder Katalysatorvorrichtung - Google Patents

Filter- oder Katalysatorvorrichtung

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Description

el·»*·
1
Franz Eder Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, Mainburg
Filter- oder Katalysatorvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filter- oder Katalysatorvorrichtung, die von einem fluidem Medium durchströmt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft dabei Filtervorrichtungen zum Abscheiden von in dem fluiden Medium verteilten Aerosolen und/ oder Feststoffen durch Niederschlagen auf einer Oberfläche. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung Katalysatorvorrichtungen, bei denen das fluide Medium mit einer katalytisch wirkenden Oberfläche in Berührung gebracht wird, um entsprechende chemisehe Reaktionen in dem fluiden Medium zu bewirken.
Bei derartigen Vorrichtungen besteht das Hauptproblem darin, möglichst das gesamte fluide Medium mit einer Oberfläche in Kontakt zu bringen, wobei gleichzeitig der Strömungswiderstand für das fluide Medium minimiert werden soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung aus feststehenden und bewegbaren Teilen besteht, und das fluide Medium so geführt ist, daß es abwechselnd jeweils feststehende und bewegte Teile der Vorrichtung durchströmt.
Sofern diese erfindungsgemäße Konstruktion als Ölfilter für die Kurbelgehäuseabgase im Ansaugbereich der Vergasers eines Vergasermotors oder als Abgasreinigungsvorrichtung im Auspuffstrang eines Kolbenmotors Verwendung findet, zeigt sich ein weiterer erheblicher Vorteil darin, daß die Vorrichtung wie ein Schalldämpfer wirkt und die Ansaug- bzw. Auspuffgeräusche erheblich vermindert.
Dabei ist es bevorzugt, daß die bewegbaren Teile in einem zylinder förmigen Gehäuse rotieren, da bei einer rotierenden Bewegung der Antrieb der bewegbaren Teile den geringsten Energieaufwand erfordert. Aus der Rotationsbewegung folgt die Zylinderform des Gehäuses.
Dabei ist weiter bevorzugt, daß die Rotationsachse der bewegbaren Teile coaxial zu der Zylinderform des Gehäuses angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Platzbedarf der Vorrichtung minimiert werden.
Insbesondere ist bevorzugt, daß eine Antriebsvorrichtung an einer der Stirnflächen des Zylinders angebracht ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß die bewegbaren Teile scheibenförmig sind und daß die dazwischen angeordneten feststehenden Teile plan sind. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauweise der Vorrichtung erreicht.
Vorzugsweise ist ein Gaseintrittsanschluß an der einen Stirnseite und ein Gasaustrittsanschluß an der gegenüberliegenden Stirnseite des Zylinders angeordnet. Die Strömung des Mediums in der Vorrichtung wird so optimiert.
Dabei können die Öffnungen in jeweils einander gegenüberliegenden kreisringförmigen Bereichen der beweglichen und feststehenden Teile angebracht sein. Auf diese Weise wird eine sehr intensive Verwirbelung des Mediums erreicht.
Eine besonders einfache Herstellbarkeit der Vorrichtung wird dadurch erreicht, daß die bewegbaren Teile auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind.
Sofern die Vorrichtung zur Abscheidung eines Aerosols aus dem Medium dient, ist es bevorzugt, daß die Rotationsachse der beweglichen Teile waagerecht liegt, der Gaseintrittanschluß und Gasaustrittsanschluß an der Oberseite des Gehäuses angeordnet sind und an der Gehäuseunterseite zusätzlich eine Austrittsöffnung für die abgeschiedene Flüssigkeit vorgesehen ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die beweglichen und feststehenden Teile die Form von Hohlzylindern auf und sind abwechselnd coaxial zueinander angebracht. Dadurch wird eine konstante Relativgeschwindigkeit zwischen den bewegbaren Teilen und dem durchströmenden Medium
erzielt.
Hierbei ist es bevorzugt, daß ein Gaseintrittsanschluß am Mantel des Zylinders und ein Gasaustrittsanschluß an der unteren Stirnseite angeordnet ist. Durch die Zentrifugalwirkung der
rotierenden Zylinder werden so abzuscheidende Stoffe stets von dem Gasaustritt wegbewegt und eine bessere Reinigung des Mediums kann erzielt werden.
10
Vorzugsweise sind auch hier die Öffnungen in jeweils einander gegenüberliegenden Bereichen der beweglichen und feststehenden Teile angebracht.
Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich, wenn die hohlzylinderförmigen bewegbaren Teile an einer gemeinsamen angetriebenen Trägerscheibe angeordnet sind.
Wenn diese Vorrichtung zur Abscheidung von Aerosolen aus dem Medium Verwendung finden soll, ist es besonders vorteilhaft, wenn an der Gehäuseunterseite zusätzlich eine Austrittsöffnung für die abgeschiedene Flüssigkeit vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können besonders wirtschaftlieh hergestellt werden, wenn die feststehenden und die bewegbaren Teile als Lochbleche ausgebildet sind, dabei ist dann eine besonders günstige Beschichtung mit dem Katalysatormaterial, beispielsweise durch Aufsputtern, möglich.
Eine besonders leichte Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ergibt sich, wenn die feststehenden und die bewegbaren Teile als Gitter ausgebildet sind.
Vorzugsweise ist als Antrieb ein Elektromotor vorgesehen.
Um den Wirkungsgrad der Vorrichtung weiter zu verbessern, können die feststehenden und/oder die bewegbaren Teile der Vorrichtung hohl ausgebildet sein und mit einer Zuführungsvorrichtung für ein Hilfsgas in Verbindung stehen.
Sofern die bewegbaren Teile der Vorrichtung hohl ausgebildet sind, ist eine spezielle Form der Austrittsöffnungen für das Hilfsgas besonders vorteilhaft, bei der sie durch Auswölbungen gebildet sind, die entgegen der Drehrichtung ansteigen und eine nach rückwärts gerichtete Öffnung bilden. Dadurch kann ein noch stärkerer Unterdruck zum Ansaugen des Hilfsgases aufgrund der Rotation der bewegbaren Teile der Vorrichtung erzeugt werden, gleichzeitig wird dadurch ein Zusetzen der Öffnungen mit Verschmutzungen vermieden.
Besonders einfach läßt sich diese Vorrichtung realisieren, wenn das Hilfsgas Luft ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig.l eine Aus führungs form der Erfindung als Axial-Filter in vertikal geschnittener Darstellung;
Fig. 2 eine Aus führungs form der Erfindung als Radial-Filter in vertikal geschnittener Darstellung;
Fig. 3 eine Aus führungs form der Erfindung als Axial-Filter mit zusätzlicher Hilfsluftzuführung durch die feststehenden Teile in vertikal geschnittener Darstellung;
Fig. 4 eine Aus führungs form der Erfindung als Axial-Filter mit zusätzlicher Hilfsluftzuführung durch die bewegbaren Teile in vertikal geschnittener Darstellung;
Fig.5 eine Detailansicht einer Öffnung zum Hilfsgasaustritt aus Fig.4 in Schnittdarstellung; und
Fig.6 eine Detailansicht einer Öffnung zum Hilfsgasaustritt aus Fig.4 von vorne.
Fig.l zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das zu behandelnde Medium im wesentlichen horizontal durch ein Gehäuse 10 in der Form eines liegenden Zylinders strömt. An der linken
Stirnseite des Zylinders ist im oberen Bereich ein Gaseintrittsanschluß 12 für das zu behandelnde Medium (beispielsweise Öldampf- und -nebelhaltige Luft, Abgase von Diesel- oder Ottomotoren) angeordnet. An der rechten Stirnseite des Zylinders ist im oberen Bereich ein Gasaustrittsanschluß 14 für das behandelte Medium angeordnet. Vorzugsweise sind die beiden Anschlüsse 12,14 nicht koaxial, sondern gegeneinander versetzt angeordnet.
·, &eegr; An der Mantelfläche des Zylinders unten ist ein Austrittsanschluß 16 für die Abscheidungsprodukte (beispielsweise ölkondensat) angebracht. Dieser Anschluß 16 kann natürlich entfallen, wenn die Vorrichtung als Katalysator Verwendung findet.
, c Koaxial zu der Achse der Zylinderform ist in dem Gehäuse 10 eine Welle 18 gelagert, die durch die rechte Stirnfläche tritt und mit einem dort angebrachten Druckluft- oder Elektromotor 20 verbunden ist. Auf der Welle 18 sind in gleichmäßigem Abstand zueinander vier Scheiben 22 als bewegbare Teile befestigt.
2g Zwischen den Scheiben 22 sind drei feststehende Scheiben 24 mit gleichmäßigem Abstand zu den beweglichen Scheiben 22 an dem Gehäuse 10 rundum dicht befestigt. Die Welle 18 tritt durch die feststehenden Scheiben 24.
Sämtliche Scheiben 22,24 können aus Gittermaterial oder gelochtem Material bestehen. Vorzugsweise weisen die Scheiben 22,24 jeweils einander gegenüberliegende, kreisringförmige Bereiche 26 mit Löchern auf. Sofern die Vorrichtung als Katalysator dient, bestehen die Scheiben 22,24 aus dem katalytisch aktiven Material
o« oder sind mit diesem zumindest teilweise beschichtet.
Fig.2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der das zu behandelnde Medium durch ein Gehäuse 110 in der Form eines stehenden Zylinders strömt.An der rechten Mantelfläche des
->,. Zylinders ist im oberen Bereich ein Gaseintrittsanschluß 112 für das zu behandelnde Medium (beispielsweise Öldampf- und -nebelhaltige Luft, Abgase von Diesel- oder Ottomotoren) angeordnet. In der Mitte der unteren Stirnseite des Zylinders ist ein Gasaustrittsanschluß 114 für das behandelte Medium angeordnet.Seit-
._ lieh in der unteren Stirnseite des Zylinders ist ein Austritts-
anschluß 116 für die Abscheidungsprodukte (beispielsweise Ölkondensat) angebracht. Dieser Anschluß 116 kann natürlich entfallen, wenn die Vorrichtung als Katalysator Verwendung findet. Koaxial zu der Achse der Zylinderform ist in dem Gehäuse 110 eine Welle 118 gelagert, die durch die obere Stirnfläche tritt und mit einem dort angebrachten Druckluft- oder Elektromotor 20 verbunden ist. An der Welle 118 ist eine Trägerscheibe 119 befestigt,an der drei konzentrisch in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnete Hohlzylinder 122 mit unterschiedlichem Durchmesser als bewegbare Teile hängen. Zwischen den beweglichen Hohlzylindern 122 sind zwei feststehende Hohlzylinder 124 mit gleichmäßigem Abstand su den beweglichen Hohizylindern 122 an einem waagerechten Zwischenboden 125 des Gehäuses 110 befestigt.
, _ Der Zwischenboden 125 weist neben den feststehenden Hohlzylin-15
dem 124 Öffnungen 127 auf, die in einen daruntergelegenen Sumpf 130 für die Abscheidungsprodukte führen.
Der Gasaustrittsanschiuß 114 erstreckt sich als Rohr durch den Zwischenboden 125 hindurch bis etwa in die halbe Höhe des Gehäuses 110.
Die obere Stirnfläche des Gehäuses 110 ist als Deckel 132 ausgebildet, der mittels eines Verschlusses 134 befestigt ist und an dem der Motor 20 befestigt und die Welle 118 gelagert ist. Dadurch kann die Vorrichtung leicht auseinander genommen werden, wenn dies zu Wartungs- oder Reinigungsarbeiten erforderlich ist.
Sämtliche Hohlzylinder 122,124 können aus Gittermaterial oder gelochtem Material bestehen. Vorzugsweise weisen die Hohlzylinder 122,124 jeweils einander gegenüberliegende zylindrische Bereiche 126 mit Löchern auf. Sofern die Vorrichtung als Katalysator dient, bestehen die Hohlzylinder 122,124 aus dem katalytisch aktiven Material oder sind mit diesem zumindest teilweise beschichtet.
Figur 3 seigt eine abgewandelte Ausführungsform des Axialfilters der Fig. 1, bei der zusätzlich ein Hilfsgas zugeführt werden kann. Dieses Hilfsgas dient bei der Verwendung der Vorrichtung als Abscheidevorrichtung für die Flüssigkeit aus einem Aerosol
oder einem Dampf-Nebel-Gemisch zur Abkühlung des Mediums und damit zur Verstärkung der Kondensation. In diesem Fall findet vorzugsweise Frischluft als Hilfsgas Verwendung.
Sofern die Vorrichtung als Katalysator verwendet wird, kann bei Verwendung als Abgaskatalysator ebenfalls Frischluft zugeführt werden, um so den Lambda-Wert des Abgases zu verbessern. Es kann dann beispielsweise die aufwendige Lambda-Regelung des Kataly-
iQ sator-Ottomotors ohne Nachteile bei den Abgaswerten eingespart werden. Darüberhinaus kann das gefürchtete überhitzen des Katalysators sicher vermieden werden. Bei Verwendung der Vorrichtung als chemischer Katalysator kann natürlich jedes beliebige Hilfsgas, aber auch beispielsweise ein Reaktionspartner zugeführt
-je werden.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig.3 sind die feststehenden Scheiben 224 jeweils doppelt vorhanden und schließen einen schmalen Hohlraum 204 ein. Dieser Hohlraum 204 ist in der
2Q Umgebung der Welle 18 ringförmig verschlossen. Die Mantelfläche des Gehäuses 210 ist ebenfalls doppelwandig ausgebildet und umschließt einen weiteren Hohlraum 202, mit dem die Hohlräume 204 rundum in Verbindung stehen. Ein Hilfsgasanschluß 200 mündet in den Hohlraum 202. Das Hilfsgas tritt also über den Hilfsgas-
^c anschluß 200 in den Hohlraum 202 in der Mantelfläche des Gehäuses 210 ein und gelangt von dort in die Hohlräume 204 zwischen den feststehenden Scheiben 224. Dabei kann das Hilfsgas die Scheiben 224 kühlen. Es gelangt dann durch kreisringförmige gelochte Bereiche 226 in den Scheiben 224 mit dem Medium in
3Q Berührung, welches ebenfalls durch die gelochten Bereiche 226 strömen muß. Entsprechende gelochte Bereiche 26 sind auch hier in den beweglichen Scheiben 22 vorgesehen. Alternativ können die beweglichen Scheiben 22 aus Gittermaterial bestehen.
-,j. Um den Hohlraum 202 nicht zu stören, kann der Austrittsanschluß 216 für die Abscheidungsprodukte in diesem Fall am unteren Ende einer der Stirnflächen des Gehäuses 210 seitlich herausgeführt sein.
Eine weitere Aus führungs form des Axialfilters der Fig.l mit
einer Hilfsgaszuführung ist in Figur 4 dargestellt. Hierbei wird das Hilfsgas jedoch im Gegensatz zu Fig. 3 nicht durch die feststehenden, sondern durch die bewegbaren Teile der Vorrichtung zugeführt.
Der Hilfsgasanschluß 300 befindet sich bei dieser Ausführungsform in der Mitte der Stirnfläche des Gehäuses 310 gegenüber dem Motor 20. Er ist in Form eines feststehenden Rohres ausgebildet,
,„ welches im Gehäuse 310 ijn Inneren der in diesem Fall als Rohr ausgebildeten Weile 318 mündet. Die Abdichtung zwischen der Außenseite des Rohres der Hilfsgaszuführung und der Innenseite der Welle erfolgt über eine Labyrinthdichtung 302. Auf der Welle 318 sind vier Paare von jeweils zwei bewegbaren Scheiben 322 angeordnet. Zwischen diesen Scheiben 322 befindet sich ein schmaler Hohlraum 304, der mit dem Innenraum der Welle 318 in Verbindung steht und am Außenrand der Scheiben 322 verschlossen ist. Auch hier weisen die feststehenden und bewegbaren Scheiben 24,322 jeweils einander gegenüberliegende kreisringförmige,
~0 gelochte Bereiche 26 auf. Motorseitig ist der Innenraum der Welle 318 dicht abgeschlossen.
Das Hilfsgas wird hier also durch die Hilfsgaszuführung 300 in den Hohlraum in der Welle 318 zugeführt. Von dort verteilt es -&egr; sich auf die Hohlräume 304 zwischen den einzelnen Scheiben 322. Dort kommt es durch die gelochten Bereiche 26 mit dem Medium in Berührung, welches ja ebenfalls durch die gelochten Bereiche strömen muß. Die Konstruktion der Fig.4 hat dabei den besonderen Vorteil, daß das Hilfsgas durch die Zentrifugalwirkung in den rotierenden Scheiben ohne weitere Hilfsmittel nach außen gefördert wird. Dadurch kann sogar ein leichter überdruck des zu reinigenden Mediums gegenüber dem Hilfsgas ausgeglichen werden.
Um diese Förderwirkung weiter zu verbessern und gleichzeitig ein Zusetzen der Austrittsöffnungen zu verhindern, werden die Austrittsöffnungen vorzugsweise wie in Fig.5 und 6 gestaltet. Dabei befindet sich über der eigentlichen Austrittsöffnung ein gewölbter Deckel 348, der in Drehrichtung der Scheibe 322 geschlossen ausgebildet ist, und entgegen der Drehrichtung ansteigt. An der Rückseite dieses Deckels befindet sich dann die Öffnung 350,
durch die das Hilfsgas austritt. Vorzugsweise kann diese Konstruktion dadurch hergestellt werden, daß die gewölbten Deckel 348 durch Pressen aus der zuvor planen Scheibe hergestellt werden, wobei der dafür benutzte Stempel eine entsprechende Abrißkante aufweist, durch die die Öffnung 350 entsteht. Dergestalt mit Deckeln 348 versehene Austrittsöffnungen können entweder auf allen Außenseiten der Scheiben 322 oder vorzugsweise nur auf der der Hauptströmungsrichtung des Mediums (große Pfeile in Fig.4) abgewandten Seite der Scheiben 322 vorgesehen sein.
Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit rotierenden Scheiben 322 kann anstelle einer Scheibe 322 auch ein Flügelrad vorgesehen werden, welches dann gleichzeitig die Förderung des Mediums übernimmt.

Claims (20)

Frans Eder Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, Mainburg ANSPRÜCHE
1. Filter- oder Katalysatorvorrichtung, bei der ein fluides Medium in einem Gehäuse möglichst vollständig mit der Oberfläche einer im Gehäuse befindlichen Vorrichtung mit Öffnungen in Strömungsrichtung des Mediums in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus feststehenden (24;124;224) und bewegbaren Teilen (22;122;322) besteht, und das fluide Medium so geführt ist, daß es abwechselnd jeweils feststehende (24;124;224) und bewegte Teile (22;122;322) der Vorrichtung durchströmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbaren Teile (22;122;322) in einem zylinderförmigen Gehäuse (10;110;210;310) rotieren.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse der bewegbaren Teile (22;122;322) coaxial zu der Zylinderform des Gehäuses (10;110;210;310) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebsvorrichtung (20) an einer der Stirnflächen des Zylinders angebracht ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbaren Teile (22;322) scheibenförmig sind und daß die dazwischen angeordneten feststehenden Teile (24;224) plan sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gaseintrittsanschluß (12;112) an der einen Stirnseite und ein Gasaustrittsanschluß (14;114) an der gegenüberliegenden Stirnseite des Zylinders angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in jeweils einander gegenüberliegenden kreisringförmigen Bereichen (26) der bewegbaren (22;322) und feststehenden Teile (24;224) angebracht sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbaren Teile (22;322) auf einer gemeinsamen Welle (18;318) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8 zur Abscheidung von
Flüssigkeiten aus einem Aerosol, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse der bewegbaren Teile (22;322) waagerecht liegt, der Gaseintrittanschluß (12) und Gasaustrittsanschluß (14) an 9_ der Oberseite des Gehäuses (10;210;310) angeordnet sind und an der Gehäuseunterseite zusätzlich eine Austrittsöffnung (16) für die abgeschiedene Flüssigkeit vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbaren (122) und feststehenden Teile (124) die Form von Hohlzylindern aufweisen und diese abwechselnd coaxial zueinander angebracht sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gaseintrittsanschluß (112) am Mantel des Zylinders und ein Gasaustrittsanschluß (114) an der Stirnseite angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in jeweils einander gegenüberliegenden
Bereichen (126) der bewegbaren (122) und feststehenden Teile 35
(124) angebracht sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10,11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlzylinderförmigen bewegbaren Teile (122) an einer gemeinsamen angetriebenen Trägerscheibe (119) angeordnet
sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13 zur Abscheidung von Flüssigkeiten aus einem Aerosol, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gehäuseunterseite zusätzlich eine Austrittsöffnung (116) für die abgeschiedene Flüssigkeit vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden {24;124;224) und/oder die bewegbaren (22;122;322) Teile als Lochbleche ausgebildet sind.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden (24;124;224) und/oder die bewegbaren (22;122;322) Teile als Gitter ausgebildet sind.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb ein Elektromotor (20) vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die feststehenden und/oder die bewegbaren Teile (224;322) der Vorrichtung hohl ausgebildet sind und mit einer Zuführungsvorrichtung (200;300) für ein Hilfsgas in Verbindung stehen.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbaren Teile (322) der Vorrichtung hohl ausgebildet sind und Austrittsöffnungen für das Hilfsgas aufweisen, die durch Auswölbungen (348) gebildet sind, die entgegen der Drehrichtung ansteigen und eine nach rückwärts gerichtete Öffnung (350) bilden.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsgas Luft ist.
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