DE2164273A1 - Process for dip coating wire - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tauchbeschichten von Draht.The invention relates to a method for dip coating wire.
Die Erfindung ist auf ein Verfahren gerichtet, bei welchem zum Erzielen einer gleichmäßigen Überzugsdicke an einem aus einem Überzugsflüssigkeitsbad austretenden Draht ein Gasstrahl verwendet wird, welcher aus dem Spalt einer den Draht umschließenden Umfangsöffnung austritt, im wesentlichen senkrecht auf den Draht auftrifft im Bereich seiner Auftreffstelle am Draht eine den Draht umgebende Begrenzerzone bildet und sichThe invention is directed to a method in which to achieve a uniform coating thickness on one of one Coating liquid bath emerging wire a gas jet is used, which from the gap of a wire enclosing Circumferential opening emerges, strikes the wire essentially perpendicularly in the area of its point of impact a delimiter zone surrounding the wire forms and develops on the wire
in zwei Haupt-Teilntrahlen unterteilt, von denen der eine zum Bad hin, der andere vom Bad weg ,gerichtet ist.divided into two main sub-beams, one of which is the Towards the bathroom, the other is directed away from the bathroom.
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Beim Tauchbeschichten von metallischem Faser- bzv/. Strangmaterial, von Band- bzw. Streifenmaterial, Blattmaterial, Draht etc. wird seit langem zum Abblasen überschüssigen Überzugsmetalls von der Oberfläche des Trägers die Wischoder Abstreifwirkung eines Gasstrahles ausgenutzt. Dieses Gasabstreifen wurde allgemein dazu verwendet, das Steuerelement für den ersten Wischgang zu unterstützen, welches bei der Behandlung von Draht die Form einer aus Asbest oder Holzkohle hergestellten, gesenkähnlichen Vorrichtung hatte. Neuerdings werden jedoch bei der Herstellung von Heißtauch-Metallüberzügen an Blatt- und Band- bzw. Streifenmaterial . nur geradlinig begrenzte Gasschaber bzw. Stärkenbegrenzer verwendet. Wenngleich diese Systemejin einigen Fällen zum Erzielen gleichmäßiger Uberzugdicken und glatter Überzüge leistungsfähig waren und im Vergleich zu mechanischen Abstreifverfahren merklich höhere Durchlaufgescliwindigkeiten ermöglichten, so hat doch das Gasschaben, bei Drahtmaterial bisher noch keine zufriedenstellendaiErgebnisse gebracht.When dip coating metallic fiber or. Strand material, tape or strip material, sheet material, wire etc. has long been used to blow off excess Plating metal from the surface of the carrier exploited the wiping or wiping effect of a gas jet. This Gas stripping has generally been used to aid in the control for the first stroke, which when treating wire, it was in the form of a die-like device made of asbestos or charcoal. Recently, however, hot dip metal coatings have been used in the manufacture on sheet and tape or strip material. only linearly limited gas scrapers or thickness limiters used. Although these systems are used in some cases to achieve uniform coating thicknesses and smooth coatings were efficient and, compared to mechanical stripping processes, markedly higher throughput speeds made possible, that's how gas scraping has to do with wire material no satisfactory results so far brought.
Die Leistungsfähigkeit des Gasabstreifverfahrens beim Behandeln von flachem Band- bzw. Streifenmaterial als auchThe performance of the gas wiping process in handling flat strip material as well
von Drahtmaterial ist nicht allein von mechanischen Faktoren, wie z.B. Strömungsmitteldruck an der Schaberauftreffstelle, ) Viskosität des flüssigen Überzugsmittels, Durchlaufgeschwindigkeit des Trägers etc. abhängig, sondern auch vom geometrischen Verhältnis zwischen dem Träger und'*der Abstreiferdüse. Die geometrischen Abweichungen zwischen einer Abstreiferöffnung und dem von ihr vollständig umschlossenen Träger (wie es bei der Behandlung von Draht erforderlich ist) führen bei der Drahtbearbeitung zu Schwierigkeiten, die beim Schlitzgasschaben flachen Bandbzw. Streifenmaterials gewöhnlich nicht auftreten und die sich in Form von in geringem Abstand aufeinanderfolgenden, ringförmigen Abschnitten größerer und geringerer Überzugsdicken äußern.of wire material is not only dependent on mechanical factors, such as fluid pressure at the scraper point of impact, ) Viscosity of the liquid coating agent, throughput speed of the carrier etc., but also on the geometric relationship between the carrier and '* the Wiper nozzle. The geometric deviations between a wiper opening and the one completely enclosed by it Carriers (as it is necessary in the treatment of wire) feed in the wire processing Difficulties encountered in slitting gas scraping flat band or Strip material usually does not occur and the in the form of closely spaced, successive, ring-shaped sections of greater and lesser coating thicknesses to express.
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Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, diesen und andere Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren zu schaffen, mittels dessen an Draht glatte und gleichmäßige Überzüge herstellbar sind.It is an important object of the invention to overcome these and other disadvantages of the prior art To create a method by means of which smooth and uniform coatings can be produced on wire.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß der zum Bad hin gerichtete Teilstrahl in eine geschlossene Zone eingeschlossen wird, welche von der Begrenzerzone bis zum Bad reicht und in welcher das Gas im zum Bad hin gerichteten Teilstrahl zur Umkehrung seiner Strömungsrichtung und zum Austritt hauptsächlich durch die Begrenzerzone hindurch gezwungen wird, so daß Schwankungen in der Überzugsdicke \rerringert werden, und der Druck des Abstreifgases und die Spaltweite der JJmfangsöffnung zum Erzielen einer vorbestimmten Überzugsdicke einstellbar sind.A method of the type mentioned is characterized according to the invention in that the partial jet directed towards the bath is enclosed in a closed zone which extends from the limiter zone to the bath and in which the gas in the partial jet directed towards the bath is used to reverse its direction of flow and to exit is mainly forced through the limiter zone, so that fluctuations in the coating thickness are reduced, and the pressure of the stripping gas and the gap width of the opening are adjustable to achieve a predetermined coating thickness.
Mithin schafft die Erfindung ein Verfahren, mittels dessen eine größere Gleichmäßigkeit der Überzugsdicke an aus dem Tauchbad austretendem Draht, insbesondere ein glatter, gleichmäßiger Überzug an Draht oder rohrförmigen Körpern unter Verwendung eines Gasschabers ersielbar ist.The invention therefore provides a method by means of which a greater uniformity of the coating thickness on from the Immersion bath emerging wire, in particular a smooth, uniform coating on wire or tubular bodies can be obtained using a gas scraper.
Es wurde festgestellt, daß die hauptsächlich in Schwankungen der Überzugsdicke bestehenden Nachteile eines kreisförmigen Gasschabers dadurch ausgeschlossen werden können, daß man für den zum Bad hin gerichteten Teilstrahl des Gasabstreifstrahles ein Schwingungssystem schafft, dessen Schwingungsgrundfrequenz deutlich unter der eines freien Teilstrahles liegt und welches die in geringem Abstand aufeinanderfolgenden Unregelmäßigkeiten abschwächt.It has been found that the main disadvantages of coating thickness variations in a circular Gas scrapers can be excluded by the fact that one for the partial jet of the gas wiping jet directed towards the bath creates an oscillation system whose basic oscillation frequency is well below that of a free partial beam and which attenuates the irregularities that follow one another at short intervals.
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Daraus■ergibt sich für das Tauchbeschichtungsverfahreη gegenüber den bisher üblichen Betriebsbedingungen eine Erweiterung des Überzugsdickenbereiches und eine Erhöhung der Durchlaufgeschwindigkeiten.This ■ results for the dip coating process an extension of the coating thickness range and an increase compared to the previously usual operating conditions the throughput speeds.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, welche eine Schnittansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.Further features, details and advantages of the invention result from the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawing, which is a sectional view shows a device for performing the method according to the invention.
Die Erfindung wird in ihrer Anwendung beim Heißtauch-Metallbeschichten beschrieben, obgleich es eirfleuchtet, daß die angewandten Grundsätze gleichermaßen auch auf andere Verfahren zum Tauchbeschichten Anwendung finden, bei welchen beispielsweise der zu beschichtende Draht (1) zum Herstellen eines KunststoffÜberzuges durch eine Harzschmelze, (2) zum Aufbringen einer Schmiermittel-Schutzschicht durch öl oder (3) durch Farbe geführt wird, usw.The invention is used in hot dip metal plating described, though it is evident that the principles applied also apply equally other methods of dip coating are used in which, for example, the wire to be coated (1) for producing a plastic coating through a Resin melt, (2) passing through oil to apply a protective lubricant layer or (3) passing through paint, etc.
Es ist heute möglich, "die Gleichmäßigkeit und/oder die Dicke an flachem Band- bzw. Streifenmaterial aufgebrachter metallischer Heißtauchüberzüge dadurch zu steuern, daß man den streifenförmigen Träger zwischen zwei !entgegengesetzt gerichteten,geradlinig begrenzten Gasstrahlen hindurchführt, die eine Gasbegrenzerzone zum Abstreifen des Überzugsmittels bilden. Während diese Systeme zum Beeinflussen sowohl der Überzugsdicke als auch der Überzugsglätte geeignet sind und gegenüber Rollen- bzw. V/alzenabstreifverfahren bedeutend höhere Trägerdurchlaufgeschwindigkeiten ermöglichen, so hat doch das Gasschaben von an Drahtmaterial hergestellten Überzügen keine vollbefriedigenden Ergebnisse gebracht. Da Gas ein kompressibles Strömungsmittel ist und die Seitwärtsbewegung des durchlaufenden Drahtes nicht vollständig unterdrückt werden kann, ist die genaue Lage der Begrenzerzone, d.h. die Zone mit stärkster Abstreifwirkung, gewissenIt is possible today, "the uniformity and / or the To control the thickness of flat strip or strip material applied metallic hot dip coatings by that one opposite the strip-shaped carrier between two! directed, rectilinearly delimited gas jets through it, which form a gas limiter zone for stripping off the coating agent. While these systems are used to influence both the coating thickness as well as the coating smoothness are suitable and significant compared to roller or roller stripping processes enable higher carrier throughput speeds, so The gas scraping of coatings produced on wire material has not brought fully satisfactory results. There Gas is a compressible fluid and moves sideways of the wire passing through cannot be completely suppressed, the exact position of the limiter zone is, i.e. the zone with the strongest wiping effect, certain
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Veränderungen unterworfen. Bei herkömmlichan Vorrichtungen dieses Typs änderte sich die Lage der Begrenzerzone schnell und leicht in geringem Umfange, da die Gasstrahlen gewöhnlich um das Trägermaterial herum und so angeordnet waren, daß sie sowohl gegen den Eintrittsbereich als auch gegen den Austrittsbereich des Trägermaterials hin offen waren. (Vgl. hierzu beispielsweise die US-Patentschriften 3 499 und. 3 459 587.) Die an einem schnell bewegten Draht im Bereich zwischen diesen wechselnden Begrenzerzonen hervorgerufene Bewegungsunruhe in Form von Schwankungen (Schwingungen) reicht aus, um in der Zone der stärksten Wischwirkung Abschnitte unterschiedlicher Überaugsdicke zu erzeugen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren sind die im Abstand voneinander auftretenden ringförmigen Bereiche größerer und geringerer Überzugsdicke im wesentlichen ausgeschlossen. Trifft der Gasstrahl an einem mittig geführten Draht unter einem Winkel von etwa 90 auf (wobei Abweichungen von der Senkrechten bis zu + 30° in Erwägung gezogen werden), wird der Gasstrahl in zwei Teilstrahlen aufgeteilt, welche im wesentlichen längs der Längenausdehnung des Drahtes und entgegengesetzt gerichtet sind. Wird dabei die Strömung eines der Gasteilstrahlen durch eine geschlossene Kammer zwangläufig hindurchgeführt, so erhöht sich die Effektivmasae des Abstreifschwingungsrsystems in bedeutendem Maße.Subject to change. In conventional devices of this type, the location of the delimiter zone changed quickly and slightly to a small extent, since the gas jets were usually arranged around the support material and so that they were open both towards the entry area and towards the exit area of the carrier material. (See, for example, US Patents 3,499 and 3,459,587.) The on a fast moving wire im Area between these changing delimiting zones caused movement restlessness in the form of fluctuations (Vibrations) is sufficient to remove sections of different over-eye thicknesses in the zone of the strongest wiping effect to create. In the method according to the invention are spaced apart annular areas of greater and lesser coating thickness essentially locked out. If the gas jet hits a centrally guided wire at an angle of about 90 (where Deviations from the vertical of up to + 30 ° are taken into account), the gas jet is divided into two partial jets divided, which are directed essentially along the length of the wire and opposite. If the flow of one of the partial gas jets is forced through a closed chamber, so the effective mass of the Abstreifschwingungsrsystem increases to a significant extent.
Der Abstreifring wird daher Teil eines Schwingungssystems, dessen Schwingungsfrequenz niedriger liegt als die eines "freien" Strahls, so daß an den in geringem Abstand voneinander liegenden Unregelmäßigkeiten eine einebnende Wirkung eintritt.The scraper ring therefore becomes part of a vibration system whose vibration frequency is lower than that of one "free" jet, so that a leveling off at the irregularities lying at a short distance from one another Effect occurs.
Die Zeichnung zeigt im Schnitt eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung weist einen Einsatz 1 auf, derThe drawing shows in section a preferred embodiment of the device for carrying out the invention Procedure. The device has an insert 1 which
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in ein Gehäuse 2 eingesetzt ist. Durch Verändern der Eindringtiefe des in das Gehäuse (schraubend) eingeführten Einsatzes ist die Spaltweite einer Urafarigsöffnung 5 ebenfalls veränderbar. Der Außendurchmesser eines unteren Endes des Einsatzes ist etwas kleiner als der des Einsatzgrundkörpers und begrenzt eine Ausgleichskammer 5· Ein Siebzylinder 6 begünstigt die Gasverteilung. Gas tritt durch die Zuleitungsrohre 7 ein, füllt die Kammer 5 unter Ausgleich de3 Druckes des längs des Umfanges eines Drahtes V/ auftreffenden Gases und bildet zum Abwischen der Überzugsflüssigkeit am Draht einen Gas-Stärkenbegrenzer. An den Gehäuseboden ist ein Rohr 8 angeschlossen, welches durch Eintauchen unter den Spiegel des Bades 10 oder durch Verbindung mit dem (nicht gezeigten) Badbehälter eine geschlossene Kammer 9 bildet. Bei der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist das Rohr zum Ausbilden 'einer Kammer 9 mit größerem Rauminhalt an eine Glocke 11 größeren Durchmessers angeschlossen. Dadurch wird die Masse des Resonator-Systems vergrößert.is inserted into a housing 2. By changing the depth of penetration of the inserted into the housing (screwing) The gap width of a Urafarigs opening 5 is also used changeable. The outer diameter of a lower end of the insert is slightly smaller than that of the insert body and delimits a compensation chamber 5 · A screen cylinder 6 favors gas distribution. Gas enters through the supply pipes 7, filling the chamber 5 below Compensation of the pressure of the gas incident along the circumference of a wire V / and forms a gas strength limiter for wiping off the coating liquid on the wire. To the The bottom of the housing is connected to a tube 8, which by immersion under the mirror of the bath 10 or by connection forms a closed chamber 9 with the bath tank (not shown). With the one shown in the drawing preferred embodiment is the tube for forming 'a chamber 9 with a larger volume to a bell 11 larger diameter connected. This increases the mass of the resonator system.
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde mit zufriedenstellendem Erfolg beim Heißtauch-Galvanisieren von Stahldraht angewandt. Die größte jetzt herstellbare Dicke im Heiß- . tauchverfahren erzeugter galvanisierter Drahtüberzüge beträgt etwa 305 g/m · Überzugsdicken nach Klasse BThe inventive method was satisfactory Success applied to hot-dip galvanizing of steel wire. The greatest thickness that can now be produced in the hot. Electroplated wire coatings produced by the immersion process is approximately 305 g / m · coating thickness according to class B
ρ ρρ ρ
(mit etwa 610 g/m ) und nach Klasse C (mit etwa 915 g/m ) werden heute industriell nur mit elektrolytischen Verfahren hergestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht nicht nur Durchlaufgeschwindigkeiten bis zu etwa 117 m/min, sondern erlaubt auch die Herstellung gleichmäßiger, einheitlich dicker galvanisierter Heißtauchüberzüge innerhalb des gesamten Bereichs industriell herstellbarer Überzüge, d.h. mit Dicken zwischen etwa JO,5 und 915 g/m .(with about 610 g / m) and according to class C (with about 915 g / m) are nowadays only manufactured industrially using electrolytic processes. The method according to the invention enables not only throughput speeds of up to about 117 m / min, but also allows the production of uniform, uniformly thick galvanized hot dip coatings within the entire range of industrially producible coatings, i.e. with thicknesses between about 5 and 915 g / m.
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Bei der praktische! \nwendung der Erfindung sollte darauf geachtet werden, di. die Kammer nicht mit einem zu großen Rauminhalt ausgefüb t wird, da sonst Schwingungen mit extrem großer Ampliiude auftreten, die die Wischwirkung in hohem Maße beein.· lussen und Überzugsdickenschwankungen über die gesamte Länge des Drahtes hervorrufen. In der Praxis wird die Wahl des Abstandes zwischen Bad und Wischzone ebenfalls teilweise durch Faktoren, v/ie z.B. Badtemperatur und zulässiger Wärmeverlust in der Überzugsflüssigkeit, bestimmt wie auch durch mechanische Paktoren, wie beispielsweise der erforderliche Abstand zwischen den Durchlauf-Glättwalzen bzw. Durchlauf-Glättrollen.In the practical! \ pplication of the invention should be taken to Tues. the chamber is not too large a volume ausgefüb t, otherwise vibrations occur with extremely large Ampliiude that impressed the wiping effect to a great extent. · Lussen and cause coating thickness variations over the entire length of the wire. In practice, the choice of the distance between the bath and the wiping zone is also partly determined by factors such as bath temperature and permissible heat loss in the coating liquid, as well as by mechanical factors, such as the required distance between the continuous smoothing rollers or continuous flow Smooth rollers.
Als Abstreif-Strömungsmittel ist eine Varietät von Gasen verwendbar, beispielsweise Luft, Wasserdampf, inerte Gase und Verbrennungsabgase. Bei stark reaktionsfähigen Überzügen, wie z.B. Zink oder Aluminium, wird zweckmäßigerweise ein nichtoxydierendes Gas verwendet. Zink, zum Beispiel, oxydiert in Gegenwart von Luft oder Wasserdampf. Die oxydierten Teilchen erhöhen die Viskosität der Zinkschmelze und verhindern damit ein Fließen unter der Einwirkung des Gasschabera. Das führt dazu, daß hochviskoses Material eben unterhalb der Zone stärkster Wischwirkung dicke Ringe um den Draht bildet. Während schädliche Auswirkungen dieser Art im einen oder anderen Falle durch Erhöhung der Temperatur der Überzugsflüssigkeit abgeschwächt werden können, wird doch zweckmäßigerweise ein nichtoxydierendes Gas verwendet, da Temperaturerhöhungen auch zu einer Verstärkung der Oxydation führen können.A variety of gases can be used as the wiping fluid, for example air, water vapor, inert gases and combustion exhaust gases. In the case of highly reactive coatings such as zinc or aluminum, it is advisable to use a non-oxidizing gas is used. Zinc, for example, oxidizes in the presence of air or water vapor. the oxidized particles increase the viscosity of the zinc melt and thus prevent it from flowing under the action of the Gas scraper. This leads to the fact that highly viscous material has thick rings just below the zone of the strongest wiping effect forms around the wire. While harmful effects of this type in one case or another due to an increase in temperature the coating liquid can be weakened, but a non-oxidizing gas is expediently used, because increases in temperature can also lead to an intensification of the oxidation.
Wird zum Heißtauch-Galvanisieren ein inertes Gas, beispielsweise Stickstoff, verwendet, so ist es aus Gründen sowohl der Überzugsqualität als auch eines wirtschaftlichen Gasverbrauchs zweckmäßig, wenn zum Herstellen unterschiedlicher Überzugsdicken sowohl Druck als auch Spaltweite verändertIf an inert gas is used for hot dip plating, for example Nitrogen, is used for reasons of both coating quality and economical gas consumption useful if both pressure and gap width are changed to produce different coating thicknesses
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werden. Da die günstigste Spaltweite der Umfangsöffnung direkt proportional und der Abstreifdruck umgekehrt proportional zur gewünschten Überzugsdicke ist, muß zum Herstellen eines Überzugs im unteren Dickenbereich (alsowill. Since the most favorable gap width is directly proportional to the circumferential opening and the wiping pressure is inversely proportional to the desired coating thickness, must be used to produce a coating in the lower thickness range (i.e.
zwischen etwa 30,5 und 91,5 g/ni ) ein Abstreif- bzw. Wisch-between about 30.5 and 91.5 g / ni) a wiping or wiping
druck zwischen etwa 0,70 und 2,1 kp/cm und eine Spaltweite zwischen etv/a 0,13 und 0,20 mm gewählt werden. Im gleichen Sinne haben sich zur Herstellung von Überzugsdicken von etwa 610 g/m Spaltweiten zwischen etwa 0,51 und 0,64 mm und V/ischdrücke zwischen etwa 0,01 undpressure between about 0.70 and 2.1 kp / cm and a gap width between about 0.13 and 0.20 mm can be selected. in the The same sense has been found for the production of coating thicknesses of about 610 g / m, gap widths between about 0.51 and 0.64 mm and pressure between about 0.01 and
2
0,03 kp/cm als vorteilhaft herausgestellt.2
0.03 kp / cm turned out to be advantageous.
Während die Zeichnung eine Umfangsöffnung zeigt, v/elche den Gasstrahl in zum Draht senkrechter Richtung führt, kann dieser Winkel in einem Bereich von je 30 Grad in beiden Richtungen von der Senkrechten abweichen. Beim dargestellten System mit aus dem Bad in senkrechter Richtung herausgeführten Draht wurden ausgezeichnete Ergebnisse mit einer unter 15 Grad gegen die Waagerechte in Richtung auf das Bad zu geneigten Umfangsöffnung erzielt. Solche Grundsätze lassen s.ich auch in analoger Weise anwenden, wenn der Draht in waagerechter Richtung aus dem Bad herausbewegt wird. Im Sinne .der Erfindung ist daher unter dem Ausdruck "im wesentlichen senkrecht zu" ein Auftreffwinkel zu verstehen, der beidseitig bis zu 30° von der Senkrechten abweichen kann, d.h. innerhalb eines Kreisbogens von liegen kann.While the drawing shows a circumferential opening, v / elche guides the gas jet in a direction perpendicular to the wire, this angle can be in a range of 30 degrees in deviate from the vertical in both directions. In the system shown, with from the bathroom in a vertical direction The lead out wire has had excellent results with a below 15 degrees from the horizontal towards the achieved on the bath to inclined peripheral opening. Such principles can also be applied in an analogous way, when the wire is moved horizontally out of the bath. In the sense of the invention is therefore under the The expression "essentially perpendicular to" is to be understood as an angle of incidence which is up to 30 ° on both sides from the perpendicular can deviate, i.e. can lie within an arc of.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.All from the claims, the description and the drawing apparent features and advantages of the invention, including structural details, spatial Orders and procedural steps can be used both on their own as well as being essential to the invention in any combination.
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