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Spannvorrichtung für eine Pumpen-Zylinderbüchse
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung für eine mit
einem Ende an einer Anlagefläche eines Pumpenkörpers od.dgl. abstützbare Zylinderbüchse
einer Flüssigkeits-Kolbenpumpe, insbesondere Hochdruckpumpe, mit einem an eine Stirnfläche,
Schulter od.dgl.der Zylinderbüchse ansetzbaren Joch od.dgl., das Durchtrittsöffnungen
für in den Pumpenkörper einschraubbare Bolzen aufweist, mit an den Enden der Bolzen
festlegbaren Widerlagern, mit am Joch auf dessen der Zylinderbüchse abgewandten
Seite zur Anlage bringbaren Andruckelementen und mit Kraftaufbringungseinrichtungen
für Spann- und Lösekräfte.
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Die Kolben von Pumpen laufen üblicherweise in Zylinderbüchsen, die
jeweils mit einem Ende an einer festen Flache anliegen, namentlich einer Fläche
desjenigen Teiles (Pumpenkörpers) der Pumpe, der die Flüssigkeitswege und die Ventile
enthält. Diese Stelle am Übergang zwischen Zylinderbüchse und Pumpenkörper muß absolut
dicht sein.
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Deshalb wird die Zylinderbüchse gegen die Anlagefläche gespannt.
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Bei bekannten Ausführungen sind außerhalb der Zylinders büchse in
den Pumpenkörper als Dehnschrauben ausgebildete Bolzen eingeschraubt, an deren Enden
hülsenartige Mutternkörper als Widerlager aufgeschraubt sind, die außenseitig mit
Gewinde zum Aufschrauben von Andruckelementen in Form von hohlen Muttern versehen
sind. In einem als geschlossener Ring ausgebildeten Joch, das sich an die Zylinderbüchse
anlegt, befinden sich Durchgangslöcher für die Bolzen. Diese Durchgangslöcher bilden
mit erweiterten Bohrungsteilen zugleich Zylinder für ebenfalls jeweils mi.t einer
Durchgangsbohrung für den Bolzen versehene, verschiebbaren Kolben, deren äußere
Stirnseiten den Widerlagern zugewandt sind. Den Zylinderräumen kann Druckmittel
zugeführt werden, wodurch die Kolben beaufschlagt werden und sich unter Aufbringung
der Spannkraft an die Widerlager anlegen. Die die Andruckelemente bildenden Muttern
können dann bis zur Anlage an der Außenseite des ringförmigen Spannjoches geschraubt
werden, so daß dadurch mechanisch die Aufrechterhaltung der hydraulisch erzeugten
Spannkraft übernommen wird.
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Die Kolben können dann entlastet werden. Bei solchen Ausführungen
ist somit das Spannjoch zugleich Kraftaufbringungseinrichtung.
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Vorrichtungen dieser Art können in vielen Fällen zufriedenstellend
eingesetzt werden. Jedoch gestaltet sich das Aus- und Einbauen einer damit festgelegten
Zylinderbüchse verhältnismäßig umständlich, weil mehrere Schrauben bzw. Muttern
zu lösen und hernach wieder anzuziehen sind und das gesamte Joch mit den in dessen
Zylinderrtiumen hfindlichen Kolben abgenommen werden muß, damit sich der erforderliche
Durchtrittsweg für die zu montierende Zylinderbüchse ergibt. Hinzu kommt, daß normalerweise
der an den betreffenden Stellen vorhandene Raum sehr beschränkt
ist.
Dies beeinträchtigt u.a. die Zugänglichkeit zu den einzelnen Teilen und die Betätigung
derselben. Alles dies ist besonders unangenehm, wenn ein häufiges Auswechseln der
Zylinderbüchsen erforderlich ist, wie dies z.B. für Pumpen zutrifft, mit denen stark
schleißende Medien gefördert werden sollen, wie etwa für Spülpumpen in der Bohrtechnik
oder Pumpen für den Feststofftransport.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bestehende Nachteile und Unzulänglichkeiten
zu überwinden und eineSpannvorrichtung für Zylinderbüchsen der eingangs genannten
Art zu schaffen, die neben anderen Vorteilen den Aus und Einbau einer Zylinderbüchse
erleichtert und in verhältnismäßig kurzer Zeit ermöglicht, ohne daß dazu eine Vielzahl
von Verschraubungen gelöst und wieder hergestellt werden muß. Die Erfindung strebt
dabei auch eine besonders günstige Ausbildung der Kraftaufbringungseinrichtung an.
Weitere mit alledem in Verbindung stehende Probleme, mit denen sich die Erfindung
befaßt, ergeben sich aus der jeweiligen Erläuterung der aufgezeigten Lösung.
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Die Erfindung sieht vor, daß das Joch ein von den Kraftaufbringungseinrichtungen
unabhängiges Element ist, daß die Widerlager, die Andruckelemente und die Kraftaufbringungseinrichtungen
so angeordnet sind, daß sie einen axialen Durchtrittsweg für die Montage der Zylinderbüchse
freilassen und daß das Joch getei.lt ist und seine Teile im Lösezustand der Vorrichtung
in eine den axialen Durchtrittsweg für die Zylinderbüchse freiwgebende Lage bringbar
sind.
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Bei einer solchen Vorrichtung dient das Joch ausschließlich zur Kraftübertragung
von den. Andruckelementen auf
die Zylinderbüchse und enthält selbst
keine zur Erzeugung von Spann- und LnSsekrs ten dienende Teine oder Einrichtungen.
Im gelösten Zustand der Vorriclltung brauchen deshalb lediglich die Teile des Joches
aus ihrer im Betriebszustand an der Zylinderbüchse angreifenden Lage herausbewegt
zu werden, um den Weg freizugeben, auf dem eine Zylinderbüchse axial aus ihrer Einbauposition
herausgezogen werden und eine andere Büchse eingeführt werden kann. Damit ist in
einfacher Weise ein schnelles und leichtes Auswechseln einer Zylinderbüchse möglich
gemacht, ohne daß es umständlicher Schraubvorgänge bedarf.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung weist das Joch zwei insbesondere
bügelförmige Teile auf, obgleich auch eine weitere Unterteilung nicht ausgeschlossen
und in einigen Fällen nützlich. sein kann.
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Di.e Teile des Joches können völlig voneinander trennbar sein, derart,
daß sie nur im Einbauzustand ein Ganzes bilden bzw. ineinandergefügt sind. Zweckmäßig
sind aber die Teile des Joches wenigstens an einer Stelle mittels eines durch öffnungen
in ihnen hindurchsteckbaren Bolzens oder eines anderen geeigneten Verbindungsgliedes
beweglich miteinander verbunden.
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Bei einer sehr vorteilhaften Ausführung sind zwei Teile des Joches
auf einem gemeinsamen Zapfen schwenkbar gelagert. An den anderen Enden sind die
Teile dabei zweckmäßig durch einen Steckbolzen od.dgl. lösbar miteinander verbunden.
Eine solche Ausführung ergibt nicht nur eine stabile Gesamtheit im Betriebszustand
des Joches, sondern hält wissen Teile auch beim Auseinanderbewegen noch. so zusammen,
daß die Handhabung günstig ist. Der Zapfen kann dem Joch zugeordnet sein und sich
zusammen mit diesem
abnehmen lassen. Besonders zweckmäßig ist der
Zapfen aber an einem feststehenden Teil der Pumpe angebracht, so daß die Teile des
Joches auch in dessen geöffneter Lage an einem tragenden Element gehalten sind.
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Die Kraftaufbringungseinrichtungen können in verschiedener Weise ausgebildet
sein, und zwar auch so, daß hydraulisch eine Spannkraft aufgebracht wird, die dann
durch als Mutter od.dgl. ausgebildete Andruckelemente aufrechterhalten wird.
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Als besonders vorteilhafte Ausführung im Zusanmenhang mit einem geteilten
Joch sieht die Erfindung vor, daß die Kraftaufbringungseinrichtungen jeweils eine
Feder zur Erzeugung der Spannkraft und eine Kolben-Zylinder-Einheit zur Erzeugung
einer der Kraft der Feder entgegenwirkenden Lösekraft aufweisen. Dies ergibt eine
unkomplizierte, verhältnismäßig wenig Raum beanspruchende und in sich geschlossene
Ausblldung. Als Feder kommt dabei insbesondere ein Tellerfederpaket in Betracht.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung bilden jeweils ein Widerlager,
ein Andruckelement nnd eine Kraftaufbringungseinrichtung zusammen eine geschlossene
bauliche Einheit, die am Ende eines Bolzens anzuordnen ist.
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Im einzelnen wird die Ausbildung zweckmäßig so getroffen, daß jeweils
auf dexn Ende eines Bolzens ein Kolben als Widerlager festlegbar ist und ein relativ
zu dem Kolben verschiebbarer Zylinder vorgesehen wird, der zugleich als Andruckelement
dienen kann, wobei die Feder im Inneren des Zylinders, den Bolzen umgebend, zwischen
dem Kolben und einer Stirnwand des Zylinders angeordnet ist.
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Teile der Vorrichtung, insbesondere die Andruckelemente bzw. die Spann-Einheiten,
werden vorteilhaft so auf den Bolzen angeordnet, daß sie eine Führung für die Zylinderbüchse
bei deren Montage bilden. Dies trägt weiterhin zur Erleichterung des Herausnehmens
und- Einsetzens einer Zylinderbüchse bei.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachstehenden Erläuterung eines Ausführungsbeispieles, aus der zugehörigen
Zeichnung und aus den Ansprüchen. Es zeigen: Fig. 1 eine Pumpe mit Vorrichtungen
gemäß der Erfindung weitgehend schematisch in Draufsicht, Fig. 2 eine Stirnansicht
der Spannvorrichtung im Betriebszustand mit Blick in Richtung des Pfeiles II in
Fig. 1 bzw. Fig. 4, Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Stirnansicht der Spannvorrichtung
im gelösten Zustand (Blick in Richtung des Pfeiles III in Fig. 5), Fig. 4 einen
Schnitt nach der Linie IV - IV in Fig.2 und Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie
V - V in Fig. 3.
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Spannvorrichtungen gemäß der Erfindung können bei Pumpen verschiedener
Art mit Vorteil verwendet werden. Als besonderer Einsatzfall ist in Fig. 1 eine
einfachwirkende Triplexpumpe veranschaulicht, die beispielsweise für einen Betriebsdruck
von 300 bar ausgelegt ist und als Spülpumpe für Bohranlagen oder als Pumpe für den
Feststofftransport bestimmt ist. Mit der Ziffer 2 sind die drei Zylinderanordnungen
bezeichnet, deren Kolbenstangen 3 ihre Bewegung von einem im rückwärtigen Teil 1a
eines Pumpengehäuses bzw. Getrieberahmens 1 untergebrachten Kurbeltrieb über Pleuelstangen
und Kreuzköpfe erhalten. Am vorderen
Ende des Getrieberahmens 1
ist ein Pumpenkörper 4 befestigt, der die Saug- und Druckventile 5 und 6 und die
zugehörigen Flüssigkeitswege enthält.
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Bei jeder Zylinderanordnung 2 gleitet ein mit der Kolbenstange 3 verbundener,
nicht dargestellter Kolben in einer auswechselbaren Zylinderbüchse 7 (siehe besonders
Fig. 4 und 5), die sich mit der einen Stirnseite an einer z.B. von einer Schulter
am Ende einer Zentrierbohrung gebi.ldeten Anlagefläche 8 des Pumpenkörpers 4 abstützt.
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Mit der Ziffer 9 ist eine Dichtung bezeichnet.
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In Gewindebohrungen 10 des Pumpenkörpers 4 sind acht als Dehnschrauben
ausgebildete Bolzen 11 eingeschraubt, die einerseits zur Verbindung des vorderen
Teiles des Getrieberahmens 1 mit dem Pumpenkörper 4 genutzt werden. Zu diesem Zweck
sind auf Gewindeabschnitte 11a der Bolzen 11 Muttern 12 aufgeschraubt, ggfs. unter
Dehnung der Bolzen 11, die den Getrieberahmen 1 in fester Anlage am Pumpenkörper
4 h.alten.
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Die Bolzen 11 dienen außerdem zugleich zum Verspannen der Zylinderbüchse
7 mit dem Pumpenkörper 4. Dazu sind lösbar an den Enden der Bolzen 11 anzubringende
Teile vorgesehen, die bei der gezeigten vorteilhaften Ausführung zu Spann-Einheiten
13 von geschlossener äußerer Form zusammengefaßt sind. Die Spann-Einheiten 13 sind
so bemessen und so zur Anbringung an den Enden der Bolzen 11 eingerichtet, daß zwischen
ihnen ein freier Raum verbleibt, der einen in Fig. 4 und 5 mit strichpunktierl..en
Linien D angedeuteten axialen Durchtrittsweg zum Einführen bzw. Herausnehmen einer
Zylinderbüchse 7 bei deren Montage bildet. Mit anderen Worten, der kleinste Abstand
zweie.r sich diametral gegenüberliegender Spann-Einhei-
ten 13
voneinander ist größer als der Außendurchmesser der Zylinderbüchse 7. Vorteilhaft
sind die Spann-Einheiten 13 so ausgebildet bzw. bemessen und angeordnet, daß sie
beim Montieren einer Zylinderbüchse 7 als Führung für diese dienen. Der Durchmesser
eines von den Spann-Einheiten 13 eingeschlossenen Kreises übersteigt dann also nur
geringfügig den Außendurchmesser der Zylinderbüchse 7. Entsprechendes gilt, wenn
die Zylinderbüchse außen eine von der Zylinder form abweichende Gestalt haben sollte.
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Mit der Ziffer 21 ist insgesamt ein Joch bezeichnet, das zwei bügelförmige
Teile 21a und 21b aufweist, die über Lagerbüchsen 22 auf einem gemeinsamen Zapfen
23 schwenkbar gelagert sind. Der Zapfen 23 wird von Böckchen 24 gehalten, die an
einem feststehenden Teil der Pumpe, namentlich dem Getrieberahmen 1, befestigt sind.
An ihren anderen Enden sind die beiden bügelförmigen Teile 21a, 21b des Joches im
Betriebszustand durch einen Verbindungsbolzen 25 zusammengehalten, der passende
Bohrungen 26 in den beiden Teilen durchgreift und z.B. durch einen Splint gesichert
werden kann.
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Der Teil 21a des Joches ist sowohl an seinem dem Zapfen 23 zugeordneten
Ende als auch an dem anderen Ende parallel zu seiner Längserstreckung eingeschlitzt,
so daß sich gabelförmige Endbereiche 30, 31 ergeben. Der jeweilige Grund dieser
Einschlitzungen.ist in Fig. 2 und 3 bei der Linie 30a bzw. 31a eingezeichnet. Der
andere Teil 21b des Joches ist an seinen beiden Enden entsprechend auf beiden Seiten
abgesetzt, so daß sich von Kanten 32a bzw.
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33a an schmalere laschenartige Endbereiche 32 und 33 ergeben, die
genau in die gabelförmigen Endbereiche 30, 31 des anderen Teiles 21a passen, ähnlich
wie eine Nut-Feder-Verbindung bei Brettern.
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Zum Durchtritt der Bolzen 11 sind die beiden Teile 21a, 21b des Joches
mit Bohrungen versehen, die als Langlöcher 34 ausgebildet sind, derart, daß die
beiden Teile nach Entfernen des Verbindungsbolzens 25 ungehindert um den Zapfen
23 aus der Lage nach Fig. 2 in die Lage nach Fig. 3 auseinandergeschwenkt und wieder
zusammengeführt werden können. Der Schwenkwinkel a der Teile 21a, 21b des Joches
ist so groß, daß diese Teile in der-auseinandergeschwenkten Lage (Fig. 3) den axialen
Durchtrittsweg D für die Zylinderbüchse 7 auch in diesem Bereich freigeben. In der
zusammengefügten Lage gemäß Fig. 2 bilden die Teile 21a, 21b des Joches dagegen
ein Element für die Spannkraftübertragung auf di.e Zylinderbüchse 7. Sie können
dabei an der Stirnseite einer Zylinderbüchse zur Anlage kommen. Bei der dargestellten
vorteilhaften Ausführung weist die Zylinderbüchse 7 eine Absetzung 7a auf, gegen
die sich die Teile 21a, 21b des Joches mit an ihnen vorgesehenen Schulterbereichen
35 legen können. Dies ergibt eine sichere Fixierung bei kompakter Bauweise.
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Eine an der Lagerstelle. der Teile 21a, 21b des Joches auf dem Zapfen
23 vorgesehene Tellerfeder 27, die mittels einer Schraube 28 und einer Druckscheibe
29 einstellbar ist, gewährleistet, daß sich beim Lösen der Vorrichtung das Joch
von der Absetzung 7a der Zylinderbüchse 7 abhebt und die Teile 21a, 21b auch in
auseinandergeschwenktem Zustand in axialer Richtung eine solche Lage einnehmen,
daß beim erneuten Einwärts schwenken immer ein einwandfreier Angriff der Schulterbereiche
35 an der Zylinderbüchse erfolgt und sich dann beim Spannen der Vorrichtung diese
Bereiche gegen die Absetzung 7a legen.
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Wie Fi.g. 4 im einzelnen zeigt, enthält jede Spann-Einheit 13 ein
auf ein Gewinde 11b am Ende des Bolzens 11
aufgeschraubtes Widerlager
14 in Gestalt eines mit einer Dichtung 15 versehenen Kolbens. Auf dem letzteren
ist ein Zylinder 16 verschiebbar, der ein mit ihm verschraubtes Kopfteil 16a mit
einem zu dem Zylinderraum 18 führenden Druckmittelanschluß 17 aufweist. Zwischen
den Kolben 14 und einer mit einer Durchtrittsöffnung für den Bolzen 11 versehenen
vorderen Stirnwand 16b des Zylinders 16 ist eine Druckfeder in Form eines Tellerfederpakets
19 angeordnet. Dieses stützt sich am Kolben 14 als Widerlager ab und sucht den Zylinder
16 als Andruckelement im Sinne des ausgezogenen Pfeiles Fi in Fig. 4 in Richtung
auf das Joch 21 zu verschieben. Außenseitig ist der Zylinder 16 vor der Stirnwand
16b noch mit einer Druckplatte 20 od.
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dgl. versehen. Durch Zuführen von Druckmittel, z.B.Hydrauliköl, zu
dem Zylinderraum 18 kann der Zylinder 16 entgegen der Kraft des Federpakets 19 in
Richtung des gestrichelten Pfeiles F2 in Fig. 4 verscho-ben werden, was der Lösestellung
der Spannvorrichtung entspricht.
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Die Druckmittelanschlüsse 17 der Spann-Einheiten 13 können einzeln
oder über eine nicht dargestellte flexible Ringleitung ständig mit Druckmittel zuleitungen
verbunden sein. Es kann aber auch zweckmäßig sein, die Druckmi.ttelanschlüsse 17
oder eine diese untereinander verbindende Leitung nur dann.mit einer oder mehreren
Druckmittelzuleitungen, z.B. in Form von Schläuchen, zu verbinden, wenn dies für
das Auswechseln einer Zylinderbüchse erforderlich ist. Das Druckmittel kann von
jeder geeigneten Quelle aus zugeführt werden, ggfs. auch. von einer Handpumpe.
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Das Auswechseln einer Zylinderbüchse 7 geschieht ausgehend vom Zustand
nach. Fig. 2 und 4 folgendermaßen. Über di.e Anschlüsse 17 wird zunSchst den Zylinderräumen
18
Druckmittel mit ausreichendem Druck zugeführt, derart, daß sich
bei jeder Spann-Einheit 13 der Zylinder 16 entgegen der Kraft der Feder 19 im Sinne
des Pfeiles F2 (Fig.4) bewegt und dadurch vom Joch 21 abhebt. Nach Herausnehmen
des Verbindungsbolzens 25 lassen sich die beiden Teile 21a und 21b des Joches auseinanderschwenken,
wodurch. sich der Zustand nach Fi.g. 3 und 5 ergibt. Die Zylinderbüchse 7 kann dann
auf dem freigegebenen axialen Durchtrittsweg D herausgezogen und gegen eine andere
auf dem gleichen Weg eingeschobene neue ersetzt werden. Die Spann-Einheiten 13 führen
dabei jeweils die Zylindrbüchse. Hierauf werden die Teile 21a, 21b des Joches wieder
zueinander geschwenkt, wobei sich u.a. der flache Endbereich 33 am Teil 21b in den
gabelförmigen Endbereich 31 am Teil 21a wieder ganz einfügt und wobei die Schulterbereiche
35 mit geringem Abstand (infolge der Wirkung der Feder 27) gegenüber den Absetzungen
7a an der Zylinderbüchse 7 zu liegen kommen. Der Verbindungsbolzen 25 wird durch
die miteinander fluchtenden Bohrungen 26 gesteckt und gesichert. Sodann werden die
Zylinderräume 18 vom Druck. entlastet, so daß die Federn 19 die von den Zylindern
16 gebildeten Andruckelemente gegen das Joch 21 und somit dieses gegen die Zylinderbüchse
7 pressen, wodurch der Spannzustand der Vorrichtung erreicht ist. Die Federn 19
sind so dimensioniert, daß sie eine hohe Spannkraft erzeugen, welche die Zylinderbüchse
7 unter allen Beanspruchungen fest eingespannt hält.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung
dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt,
für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen
werden.
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