EP0260463A1 - Dosing pump - Google Patents
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- EP0260463A1 EP0260463A1 EP87111971A EP87111971A EP0260463A1 EP 0260463 A1 EP0260463 A1 EP 0260463A1 EP 87111971 A EP87111971 A EP 87111971A EP 87111971 A EP87111971 A EP 87111971A EP 0260463 A1 EP0260463 A1 EP 0260463A1
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04B23/00—Pumping installations or systems
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- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
Definitions
- the invention relates to a metering pump according to the preamble of claim 1.
- Such a metering pump is known from DE-GM 77 33 135.
- the entry of air or gas into the pump chamber leads to a reduction in performance or even to failure of the metering device to be actuated by the pump. This occurs during commissioning, when changing the dosing agent container and also when degassing dosing media.
- the gas is compressed in the pump chamber during the pressure stroke due to the back pressure in the system and relaxes again during the suction stroke.
- the dosing liquid can neither be sucked in nor displaced by this air cushion. This phenomenon occurs particularly with metering pumps with a small stroke volume and high stroke frequency.
- the object of the invention is to provide a metering pump of the type described in the opening paragraph in which the disadvantages listed are avoided.
- a metering pump is to be created which is self-priming and self-venting and is resistant to aggressive media and thus suitable for metering aggressive media.
- the metering pump 1 has a housing 2 with a pump head 3.
- a pre-delivery space 4 is provided, which is annular in the embodiment shown.
- the pre-conveying space is connected via a bore 5 to a suction line 7 having a suction valve 6.
- the pre-delivery space is connected via a bore 8 to a return line 10 having a pressure valve 9.
- the metering pump can be connected to a metering agent container 11 in the manner shown in FIG. 1 via the suction line 7 and the return line 10.
- the one vertical wall 12 of the pre-conveying space 4 has a concentrically arranged annular recess, which forms a metering chamber 13.
- the metering chamber 13 is connected in a secured manner via a pressure valve 14 to a metering channel 15, which in turn is connected to a metering line 17 having a pressure valve 16, which leads to a metering point.
- an overflow line 19 which has a suction valve 18, opens and is connected directly to the bore 5.
- a membrane 20 is provided which, in accordance with the annular pre-conveying space, is annular and is clamped all around at its edge.
- the membrane has a central section, which is referred to as metering part 21, and a section, which surrounds it in an annular manner and is referred to as outer section 22. Between the sections 21 and 22, the membrane has an annular sealing ring 23.
- the wall 12 has an annular recess 24 surrounding the metering chamber 13 opposite the sealing ring 23. The dimensions of the annular recess and the seal 23 are dimensioned such that when the sealing ring engages in the recess, the metering chamber 13 is sealed off from the rest of the pre-conveying space 4.
- a pressure piece 25 acts on the area of the membrane 20 comprising the outer section 22 and the sealing ring 23. This is firmly connected to an anchor piece 26 in the manner shown in FIG.
- the anchor piece 26 is arranged coaxially in a lifting magnet 27 arranged in the housing 2.
- a compression spring 28 By means of a compression spring 28, the anchor piece and thus the pressure piece is biased into the retracted position shown in FIG. 1.
- the hub The magnet is designed so that when the same is excited, the pressure piece is moved over the anchor piece in the direction of arrow 29 so that the membrane 20 moves towards the wall 12 and the sealing ring 23 is brought tightly into engagement with the annular recess 24.
- the pressure piece and the membrane connected to it are moved back into the position shown in FIG. 1 by the action of the pressure spring 28.
- the anchor piece 26 and the pressure piece 25 each have a coaxial bore 30.
- a lifting plunger 31 is arranged coaxially.
- the latter has a plate 32 with which it engages on the back of the metering part 21 of the membrane and is connected to it.
- the lifting plunger has a shoulder 33 which bears on the armature piece on its side facing away from the membrane and thus limits axial movement into the armature piece beyond the position shown in FIG. 1.
- the stop serves as an abutment for a compression spring 34, which prestresses the lifting plunger into the position shown, in which the stop 33 abuts the anchor piece.
- an eccentric 35 is provided which is driven by a gear motor 37 via a shaft 36.
- the pressure piece 25 is pressed to the right at the stop to suck in the metering liquid, as a result of which the lifting plunger 31 is simultaneously moved into the retracted position shown.
- the membrane 20 moves away from the wall 12 and sucks the dosing medium out of the reservoir 11.
- the lifting magnet 27 is excited, whereby the pressure piece and the lifting plunger move forward in the direction of the arrow 29 via the armature piece 26 will.
- the circumferential sealing ring 23 dips into the annular recess 24 and is pressed against the bottom and the side walls of the same, so that the metering chamber 13 is hermetically sealed against the rest of the pre-delivery chamber 4.
- the dosing liquid which is now in the dosing chamber, is completely separated from the liquid located in the rest of the pre-delivery chamber. Air or sucked gas rises when sucking up in the pre-feed chamber and is pumped back into the reservoir 11 without pressure together with other metering liquid of the pre-feed chamber through the outer section 22 via the pressure valve 9 and the return line 10.
- the holding force of the solenoid 27 is designed so that the force is greater than the back pressure in the system to be metered.
- the eccentric 35 is driven by the motor 37 so that the lifting plunger 31 moves further forward in the direction of arrow 29 into the metering chamber 13 and presses the metering part 21 of the membrane into the metering chamber 13, thereby causing the liquid therein to pass through the metering channel 15 is conveyed into the metering line 17 to the metering point. Since the locking force of the solenoid 27 on the sealing ring is greater than the counterforce due to the liquid pressure in the system, the dosing medium is prevented from escaping into the pre-delivery chamber.
- the overflow line 19 is provided. At Vacuum opens the suction valve and metering liquid flows into the metering chamber 13.
- the upper curve shows the movement of the eccentric and thus the lifting plunger
- the lower curve shows the movement of the armature or the excitation of the lifting magnet
- the membrane is formed from a material such as PTFE.
- the pre-delivery chamber 4 is connected directly to the dosing agent container 11 via the bore 5 and via the overflow line 19.
- the connection to the suction line 7 takes place exclusively via the overflow line 19, as a result of which mechanical simplification is achieved.
- the remaining pre-delivery space 4, which is separated from the sealing ring 23 with respect to the metering chamber 13, is directly connected on the one hand to the suction line and on the other hand to the return line.
- a possible variant of the control results from the fact that after the initial venting, the pre-delivery membrane 22 e.g. is only moved with every fifth or tenth stroke of the lifting plunger 31 to the rear. In this operating mode, the dosing medium is then sucked in via the overflow line 19.
- the advantage of this control is that the membrane and the seal 23 are protected, while at the same time ventilation is guaranteed at all times by regularly opening the pre-delivery chamber.
- a controller for controlling the solenoid 27 accordingly is provided.
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Abstract
Es wird eine selbstansaugende und selbstentlüftende Dosierpumpe (1) geschaffen. Diese weist eine eine eingangsseitig mit einem Vorförderraum (4) und ausgangsseitig mit einer Dosierstelle verbundene Dosierkammer (13) auf. Der Vorförderraum (4) ist über eine ein Saugventil (6) aufweisende Saugleitung (7) und eine ein Druckventil (9) aufweisende Rücklaufleitung (10) mit einem Dosiermittelbehälter (11) verbunden. Ferner ist eine Membran (20) zum Vorfördern in den Vorförderraum (4) hinein vorgesehen. Ein Dosierteil (21) der Membran (20) wirkt zum Ausführung des Dosierhubes mit der Dosierkammer (13) zusammen und weist zu diesem Zweck einen gesonderten Antrieb (31) auf. Auf diese Weise werden dynamisch beanspruchte Dichtelemente vermieden, wodurch die selbstansaugende und selbstentlüftende Dosierpumpe auch beim Dosieren von aggressiven Medien beständig ist.A self-priming and self-venting metering pump (1) is created. This has a metering chamber (13) connected on the input side to a pre-delivery chamber (4) and on the output side by a metering point. The pre-delivery chamber (4) is connected to a dosing agent container (11) via a suction line (7) with a suction valve (6) and a return line (10) with a pressure valve (9). A membrane (20) is also provided for pre-conveying into the pre-conveying space (4). A metering part (21) of the membrane (20) interacts with the metering chamber (13) to carry out the metering stroke and has a separate drive (31) for this purpose. In this way, dynamically stressed sealing elements are avoided, which means that the self-priming and self-venting dosing pump is also resistant when dosing aggressive media.
Description
Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a metering pump according to the preamble of
Eine derartige Dosierpumpe ist aus dem DE-GM 77 33 135 bekannt.
Bei den bekannten gegen Druck arbeitenden Dosierpumpen führt das Eintreten von Luft oder Gas in die Pumpenkammer zur Leistungsverminderung oder sogar zum Ausfall der mit der Pumpe zu betätigenden Dosiereinrichtung. Dieser Umstand tritt bei der Inbetriebnahme, beim Wechsel des Dosiermittelbehälters und auch beim Ausgasen von Dosiermedien auf. Das Gas wird beim Druckhub aufgrund des Gegendrucks im System in der Pumpenkammer verdichtet und entspannt sich wieder beim Saughub. Durch dieses Luftpolster kann die Dosierflüssigkeit weder angesaugt noch verdrängt werden. Diese Erscheinung tritt insbesondere bei Dosierpumpen mit geringem Hubvolumen und hoher Hubfrequenz auf.Such a metering pump is known from DE-GM 77 33 135.
In the known counter-pressure metering pumps, the entry of air or gas into the pump chamber leads to a reduction in performance or even to failure of the metering device to be actuated by the pump. This occurs during commissioning, when changing the dosing agent container and also when degassing dosing media. The gas is compressed in the pump chamber during the pressure stroke due to the back pressure in the system and relaxes again during the suction stroke. The dosing liquid can neither be sucked in nor displaced by this air cushion. This phenomenon occurs particularly with metering pumps with a small stroke volume and high stroke frequency.
Herkömmliche Dosiereinrichtungen, z.B. Kolben-Membranpumpen sind zum Dosieren von aggressiven Medien wie etwa Chlorbleichlauge ungeeignet, da sehr schnell Verschleißerscheinungen vor allem in den Kolbendichtungen auftreten und somit die Lebensdauer solcher Pumpen sehr gering ist. Es sind Dosierpumpen bekannt, die zwar für aggressive Medien geeignet sind, diese sind aber nicht selbstentlüftend, so daß das Entlüften manuell erfolgen muß. Das führt zu unregelmäßigem Pumpen und zu Unterbrechungen.Conventional metering devices, for example piston diaphragm pumps, are unsuitable for metering aggressive media such as chlorine bleach, since signs of wear appear very quickly, especially in the piston seals, and the service life of such pumps is therefore very short. Dosing pumps are known which are suitable for aggressive media, but they are not self-venting, so that the venting must be carried out manually. This leads to irregular pumping and interruptions.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dosierpumpe der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der die aufgeführten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll eine Dosierpumpe geschaffen werden, die selbstansaugend und selbstentlüftend ist und beständig gegen aggressive Medien und somit zum Dosieren aggressiver Medien geeignet ist.The object of the invention is to provide a metering pump of the type described in the opening paragraph in which the disadvantages listed are avoided. In particular, a metering pump is to be created which is self-priming and self-venting and is resistant to aggressive media and thus suitable for metering aggressive media.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Dosierpumpe gelöst.This object is achieved by the metering pump characterized in
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further developments of the invention are characterized in the subclaims.
Im weiteren erfolgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
- Fig. 1 einen Schnitt durch die Dosierpumpe und
- Fig. 2 eine schematische Darstellung des Ablaufes der Antriebe der Dosierpumpe.
- Fig. 1 shows a section through the metering pump and
- Fig. 2 is a schematic representation of the sequence of the drives of the metering pump.
Die Dosierpumpe 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem Pumpenkopf 3 auf. In dem Pumpenkopf ist ein Vorförderraum 4 vorgesehen, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet ist. An seinem unteren Ende ist der Vorförderraum über eine Bohrung 5 mit einer ein Saugventil 6 aufweisenden Saugleitung 7 verbunden. Vorzugsweise an ihrem in vertikaler Richtung gesehen höchsten Punkt ist der Vorförderraum über eine Bohrung 8 mit einer ein Druckventil 9 aufweisenden Rücklaufleitung 10 verbunden. Über die Saugleitung 7 und die Rücklaufleitung 10 ist die Dosierpumpe in der in Figur 1 gezeigten Weise mit einem Dosiermittelbehälter 11 verbindbar.The
Die eine vertikale Wand 12 des Vorförderraumes 4 weist eine konzentrisch angeordnete ringförmige Vertiefung auf, die eine Dosierkammer 13 bildet. An der in vertikaler Richtung gesehen höchsten Stelle ist die Dosierkammer 13 abgesichert über ein Druckventil 14 mit einem Dosierkanal 15 verbunden, welcher wiederum mit einer ein Druckventil 16 aufweisenden Dosierleitung 17 verbunden ist, die zu einer Dosierstelle führt.The one
Am in vertikaler Richtung gesehen unteren Rand der Dosierkammer mündet eine ein Saugventil 18 aufweisende Überströmleitung 19, die direkt mit der Bohrung 5 verbunden ist.At the lower edge of the metering chamber as seen in the vertical direction, an
Gegenüber der Wandung 12 ist eine Membran 20 vorgesehen, die in Übereinstimmung mit dem ringförmigen Vorförderraum ringförmig ausgebildet und an ihrem Rand ringsherum eingespannt ist. Die Membran weist einen zentralen als Dosierteil 21 bezeichneten Abschnitt und einen diesen ringförmig umgebenden als Außenabschnitt 22 bezeichneten Abschnitt auf. Zwischen den Abschnitten 21 und 22 weist die Membran einen ringförmigen Dichtring 23 auf. Die Wandung 12 weist gegenü ber dem Dichtring 23 eine die Dosierkammer 13 umgebende ringförmige Vertiefung 24 auf. Die Abmessungen der ringförmigen Vertiefung und der Dichtung 23 sind so bemessen, daß bei Eingriff des Dichtringes in die Vertiefung eine Abdichtung der Dosierkammer 13 gegenüber dem übrigen Vorförderraum 4 erfolgt.Opposite the
Auf den den Außenabschnitt 22 und den Dichtring 23 umfassenden Bereich der Membran 20 wirkt ein Druckstück 25 ein. Dieses ist in der in Figur 1 gezeigten Weise mit einem Ankerstück 26 fest verbunden. Das Ankerstück 26 ist koaxial in einem im Gehäuse 2 angeordneten Hubmagneten 27 angeordnet. Mittels einer Druckfeder 28 ist das Ankerstück und damit das Druckstück in die in Figur 1 gezeigte zurückgezogene Stellung vorgespannt. Der Hub magnet ist so ausgebildet, daß bei Erregen desselben das Druckstück über das Ankerstück in Richtung des Pfeiles 29 so bewegt wird, daß die Membran 20 auf die Wand 12 hin bewegt und der Dichtring 23 dicht in Eingriff mit der ringförmigen Vertiefung 24 gebracht wird. Bei Abschalten des Magneten wird das Druckstück und die damit verbundene Membran durch die Wirkung der Druckfeder 28 in die in Figur 1 gezeigte Stellung zurückbewegt.A
Das Ankerstück 26 und das Druckstück 25 weisen jeweils eine koaxiale Bohrung 30 auf. In dieser ist koaxial ein Hubstößel 31 angeordnet. Dieser weist an seinem der Membran zugewandten Ende eine Platte 32 auf, mit der er auf der Rückseite des Dosierteiles 21 der Membran angreift und mit diesem verbunden ist. Der Hubstößel weist einen Ansatz 33 auf, der auf seiner der Membran abgewandten Seite an dem Ankerstück anliegt und somit eine axiale Bewegung in das Ankerstück hinein über die in Figur 1 gezeigte Stellung hinaus begrenzt. Auf seiner der Membran zugewandten Seite dient der Anschlag als Widerlager für eine Druckfeder 34, die den Hubstößel in die gezeigte Stellung vorspannt, bei der der Anschlag 33 an dem Ankerstück anliegt. An dem der Membran abgewandten Ende des Hubstößels 31 ist ein Exzenter 35 vorgesehen, der über eine Welle 36 von einem Getriebemotor 37 angetrieben wird.The
Im Betrieb wird zum Ansaugen der Dosierflüssigkeit das Druckstück 25 nach rechts bei zum Anschlag gedrückt, wodurch gleichzeitig auch der Hubstößel 31 in die gezeigte zurückgezogene Stellung bewegt wird. Die Membran 20 bewegt sich von der Wand 12 weg und saugt das Dosiermedium aus dem Vorratsbehälter 11 an. Nach Ausführen des Saughubes wird der Hubmagnet 27 erregt, wodurch über des Ankerstück 26 das Druckstück und der Hubstößel in Richtung des Pfeiles 29 nach vorn bewegt werden. Der umlaufende Dichtring 23 taucht in die ringförmige Vertiefung 24 ein und wird gegen den Grund und die Seitenwände desselben gepreßt, so daß die Dosierkammer 13 hermetisch gegen den übrigen Vorförderraum 4 abgedichtet ist. Die Dosierflüssigkeit, die nun in der Dosierkammer ist, ist vollständig von der sich im übrigen Vorförderraum befindlichen Flüssigkeit abgetrennt. Luft oder angesaugtes Gas steigt beim Ansaugen im Vorförderraum nach oben und wird zusammen mit übriger Dosierflüssigkeit des Vorförderraumes durch en Außenabschnitt 22 über das Druckventil 9 und die Rücklaufleitung 10 drucklos zurück in den Vorratsbehälter 11 gepumpt. Die Haltekraft des Hubmagneten 27 ist dabei so ausgelegt, daß die Kraft größer ist als der Gegendruck in dem zu dosierenden System.In operation, the
Nun wird der Exzenter 35 über den Motor 37 so angetrieben, daß sich der Hubstößel 31 in Richtung des Pfeiles 29 weiter nach vorne in die Dosierkammer 13 bewegt und den Dosierteil 21 der Membran in die Dosierkammer 13 hineindrückt, wodurch die darin befindliche Flüssigkeit über den Dosierkanal 15 in die Dosierleitung 17 zu der Dosierstelle gefördert wird. Da die Zuhaltekraft des Hubmagneten 27 auf den Dichtring größer ist als die Gegenkraft durch den Flüssigkeitsdruck im System, wird ein Austreten des Dosiermediums in den Vorförderraum verhindert. Erst nachdem der Exzenter 35 seinen höchsten Punkt überlaufen hat und der Hubstößel 31 mit dem Dosierteil der Membran durch die Federkraft zurü ckbewegt ist, schaltet der Hubmagnet 27 ab, und das Ankerstück 26 wird mit dem damit fest verbundenen Druckstück mit Hilfe der Druckfeder 28 zurückbewegt, wodurch erneut Flüssigkeit angesaugt wird.Now the eccentric 35 is driven by the
Um zu verhindern, daß sich während des Rückhubes der Membran bei noch geschlossenem Dichtring ein Vakuum in der Dosierkammer 13 bildet, ist die Überströmleitung 19 vorgesehen. Bei Unterdruck öffnet das Saugventil, und es strömt Dosierflüssigkeit in die Dosierkammer 13.In order to prevent a vacuum from forming in the
In der Figur 2 zeigt die obere Kurve die Bewegung des Exzenters und damit des Hubstößels, und die untere Kurve zeigt die Bewegung des Ankers bzw. die Erregung des Hubmagneten. Während der Phase des Saughubes A wird der Exzenter so bewegt, daß sich der Hubstößel 31 bis in die am weitesten zurückgezogene Stellung zum Zeitpunkt B bewegt. Der Anker des Hubmagneten befindet sich in seiner am weitesten zurückgezogenen Stellung Bʹ. Im nächsten Takt wird der Hubmagnet 27 betätigt, so daß der Anker und damit das Druckstück in Richtung des Pfeiles 29 nach vorne bewegt werden und der Dichtring 23 mit der ringförmigen Vertiefung 24 abdichtend in Eingriff gelangt (Cʹ). Gleichzeitig wird der Hubstößel durch seinen Anschlag am Ankerstück mit nach vorne bewegt (C). Die Drehbewegung des Exzenters, die etwas langsamer abläuft als die Vorwärtsbewegung des Ankerstückes, setzt sich im Leerlauf von Punkt B nach Punkt D fort und trifft dort wieder auf den Hubstößel, der nun weiter nach vorne bewegt wird auf Punkt E hin und der nun seinen Dosierhub ausführt. Kurz nach Beendigung des Dosierhubes wird bei Punkt F die Erregung des Hubmagneten beendet, so daß der Anker in seine zurückgezogene Stellung bewegt wird. Der Hubstößel wird währenddessen gegen den Exzenter gedrückt und läuft bei Weiterbewegung desselben in die zurückgezogene Stellung zurück. Dabei kann die Ansteuerung des Hubmagneten zum Beispiel über Nocken am Exzenter erfolgen. Bei Ausführung ist eine entsprechende elektrische Steuerung vorzusehen.In FIG. 2, the upper curve shows the movement of the eccentric and thus the lifting plunger, and the lower curve shows the movement of the armature or the excitation of the lifting magnet. During the suction stroke A phase, the eccentric is moved so that the
Die Membran ist beispielsweise aus einem Material wie PTFE gebildet.For example, the membrane is formed from a material such as PTFE.
Anstelle des oben beschriebenen Antriebes können auch ausschließlich Exzenterantriebe, zwei Hugmagnete oder hydraulische oder pneumatische Zylinder vorgesehen sein.Instead of the drive described above, only eccentric drives, two lifting magnets or hydraulic or pneumatic cylinders can be provided.
Bei der beschriebenen Ausführungsform steht der Vorförderraum 4 einmal über die Bohrung 5 direkt und zum anderen über die Überströmleitung 19 mit dem Dosiermittelbehälter 11 in Verbindung. In einer anderen Ausführungsform erfolgt die Verbindung zu der Saugleitung 7 ausschließlich über die Überströmleitung 19, wodurch eine mechanische Vereinfachung erreicht wird. Bei der gezeigten Ausführungsform besteht allerdings der Vorteil, daß der von dem Dichtring 23 gegenüber der Dosierkammer 13 abgetrennte übrige Vorförderraum 4 direkt einerseits mit der Saugleitung und andererseits mit der Rücklaufleitung in Verbindung steht.In the embodiment described, the
Eine mögliche Variante der Ansteuerung ergibt sich daraus, daß nach dem anfänglichen Entlüften die Vorfördermembrane 22 z.B. nur bei jedem fünften oder zehnten Hub des Hubstößels 31 mit nach hinten bewegt wird. Das Dosiermedium wird bei dieser Betriebsart dann über die Überströmleitung 19 angesaugt. Der Vorteil dieser Ansteuerung liegt in einer Schonung der Membrane und der Abdichtung 23 bei gleichzeitiger ständig gewährleisteter Entlüftung durch das regelmäßige Öffnen des Vorförderraumes. Zu diesem Zweck ist eine Steuerung zum entsprechenden Ansteuern des Hubmagneten 27 vorgesehen. A possible variant of the control results from the fact that after the initial venting, the
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