CH646878A5 - Einrichtung zur erzeugung eines gemisches aus feststoffen und fluessigen bestandteilen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung eines Gemisches aus mindestens einem zerdrückbaren stük-kigen Feststoff und mindestens einem flüssigen Bestandteil, insbesondere zur Verwendung bei der Veredelung von Seife, mit einer drehbar angeordneten Mischschnecke zum Fördern und Mischen der Bestandteile, mit mindestens einer Eingabevorrichtung für den stückigen Feststoff, mit mindestens einer Speisevorrichtung für die flüssigen Bestandteile und mit einer an die Mischschnecke angeschlossenen Ausgabevorrichtung mit mindestens einer stationären Lochplatte und einem unmittelbar davor angeordneten drehbaren Werkzeug mit radial nach aussen ragenden Flügeln.

Bei der Herstellung zahlreicher industrieller Erzeugnisse ist es notwendig, eine Anzahl von verschiedenen Bestandteilen in einzeln dosierten Mengen miteinander innig zu vermischen und ein homogenes Gemisch zu erzielen. Die Bestandteile sind oft körnige Feststoffe, flüssige Stoffe und/oder Emulsionen. Das Endprodukt kann eine leicht fliessende ober zähflüssige Emulsion oder aber eine plastische Masse sein. Bekannte Einrichtungen zur Bewerkstelligung der Vermischung sind mit Rücksichtnahme auf das jeweilige Mischproblem konstruiert und besitzen oft eine durch einen Drehantrieb angetriebene Schnecke und eine der Schnecke angeschlossene Vorrichtung zur Fortsetzung des durch die Schnecke begonnenen Zerkleinerungs- und Vermischungsvorganges.

Bei einem in der CH-PS 499 619 offenbarten Verfahren mit dazugehöriger Einrichtung zum Parfümieren einer Seifenmasse wird diese über einen Speisetrichter einem Walzwerk zugeführt und in diesem zu dünnen Seifenbahnen gewalzt.

Diese werden an ihren beiden Flächen mit zerstäubtem Parfüm bespritzt und über ein endloses Förderband, auf welchem mittels Spritzwassers noch eine Temperaturregelung stattfindet, einem zweiten Speisetrichter zugeführt. Anschliessend wird die schon einmal parfümierte Seifenmasse in drei aufeinanderfolgenden Mischschnecken vermischt, ein zweitesmal parfümiert und homogenisiert. Diese Einrichtung ist aufwendig und platzraubend.

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Bei einem in der US-PS 2 640 033 offenbarten, zur Herstellung von Seife geeigneten Verfahren mit dazugehöriger Einrichtung zum kontinuierlichen Behandeln und Strangpressen von plastifizierenden Materialien werden flüssige Bestandteile dem Material zugegeben und mit diesem innig vermischt und homogenisiert. Dabei wird auch die Erzeugung eines netzwerkartigen Gefüges mit Lufträumen im Material angestrebt. Das Material wird zunächst in einer ersten Mischschnecke vorzerkleinert und verdichtet und am Ausgangsende der Mischschnecke in einem sich mit der letzteren drehenden Zerkleinerungskopf weiter zerkleinert. Flüssigkeit wird über einen dem Zerkleinerungskopf angeschlossenen Speisekopf von dem der Mischschnecke abliegenden Ende der Einrichtung in einen Misch- und Homogenisierraum eingespeist und in diesem mittels federnden Klingen vermischt und homogenisiert und anschliessend über eine Spreizplatte, eine Druckplatte und einen Schneidekopf in eine unter Druck stehende Endkammer hinausgestossen und von dieser einer zweiten Mischschnecke zugeführt. In dieser findet eine weitere Homogenisierung und Verdichtung statt. Insgesamt ist auch diese Einrichtung kompliziert und aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach und unaufwendig ist, die sich, ferner, zur Verarbeitung von plastischen Granulaten, insbesondere Seifengranulat, in Gemischen eignet, eine innige Vermischung derselben mit anderen Bestandteilen, z. B. Flüssigkeiten oder Emulsionen, ermöglicht und ein einwandfrei homogenes Endprodukt erzeugt.

Eine Einrichtung zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich durch die Kombination folgender Merkmale aus:

a) die Auslauföffnung der Speisevorrichtung für die flüssigen Bestandteile befindet sich unmittelbar vor dem Eintritt der Feststoffe in den Mischschneckraum,

b) der Ausgabevorrichtung ist zumindest ein weiteres drehbares Werkzeug mit radial nach aussen ragenden Flügeln zugeordnet, wobei die Flügel aufeinanderfolgender rotierender Werkzeuge gegeneinander in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind und c) das unmittelbar vor der Lochplatte angeordnete Werkzeug ist als Versalbungswerkzeug ausgebildet.

Die Erfindung weist folgende Vorteile auf. Durch Anordnung der für die Flüssigkeit bestimmten Speisevorrichtung unmittelbar vor dem Feststoffeintritt findet in der Mischschnecke nicht nur eine Vermischung, sondern auch eine vorläufige Homogenisierung des Gemisches statt. Der Homogenisiervorgang wird in der anschliessenden Homogenisierstufe weitergeführt. Eine solche Homogenisierstufe ist, in geringem Raum, äusserst wirkungsvoll und es kann,

durch Aneinanderreihung mehrerer Homogenisierstufen, ein beliebig feiner Homogenisierungsgrad erreicht werden. Beeindruckend ist die Einfachheit der Einrichtung. Es wird dadurch an Kosten und an Platz gespart. Die Einrichtung eignet sich zur Verarbeitung verschiedener plastischer Granulate, und insbesondere zur Parfümierung von Seife, vorzüglich.

Besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung einer Mischschnecke gezeigt, die weniger als vier, vorzugsweise zwei, Windungen und insbesondere ein Durchmesser/ Längenverhältnis von ca. 1:1 aufweist. Es wurde nämlich erkannt, dass die vorläufige Homogenisierung ohne starken Druck erfolgen soll.

Die Mischschnecke kann vertikal angeordnet sein, wobei insbesondere die Eingabevorrichtung eine Dosiervorrichtung aufweist, die, insbesondere in Form des Gehäuses einer Dosierschnecke für den stückigen Feststoff, horizontal angeordnet ist und oberhalb der Mischschnecke im wesentlichen senkrecht in deren Gehäuse einmündet.

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Eine besonders starke Homogenisierwirkung wird erreicht, wenn mindestens einer der Flügel des Versalbungs-werkzeuges eine der Lochplatte zugewendete, in der Drehrichtung vordere Einzugsfläche aufweist, die dem Gemisch im Betrieb eine Bewegungskomponente in seiner Strömungsrichtung erteilt und es durch die Lochplatte hindurchdrückt, sowie eine an die Einzugsfläche angeschlossene, in der Drehrichtung hintere Versalbungsfläche, die nahe der Lochplatte angeordnet ist und auf das durch die Lochplatte nicht hindurchgetretene Gemisch homogenisierend einzuwirken bestimmt ist. Diese Versalbungsfläche ist mit Vorteil eine zur Lochplatte parallel angeordnete, ebene Fläche. Die Flügel eines solchen Versalbungswerkzeuges zerdrücken das Gemisch in dünnen Schichten und wirken auf diese zugleich homogenisierend.

Die drehbaren Werkzeuge, die vorzugsweise auf der Welle der Mischschnecke demontierbar befestigt sind, drehen sich zweckmässig mit dieser zusammen. Ein solches Werkzeug funktioniert einwandfrei und ist zu Reinigungszwecken leicht zugänglich.

Das weitere Werkzeug kann ein vor dem Versalbungswerkzeug im Abstand angeordnetes Umschichtwerkzeug sein. Das Umschichtungswerkzeug bewirkt dabei eine die Homogenisierung fördernde Umschichtung des Gemisches.

Das weitere Werkzeug kann aber auch ein nach der Lochplatte angeordnetes Schneidewerkzeug sein. Ein solches Werkzeug kann bei manchen Gemischen notwendig sein, um die Abtrennung des austretenden Produktes herbeizuführen. Seine Wirkung ist besonders gut, weil ja erfindungsgemäss seine Flügel zu den Flügeln des der Lochplatte vorgeschalteten Versalbungswerkzeuges in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind.

Die oder jede Lochplatte sind mit Vorteil im Schneckengehäuse der Mischschnecke demontierbar festgehalten und gegen Verdrehung gesichert. Wenn mehrere Homogenisierstufen vorhanden sind, kann in der Ausgabevorrichtung eine weitere Lochplatte mit grösserem Lochdurchmesser enthalten sein, welche vor der ersten Lochplatte und den dieser zugeordneten Werkzeugen angeordnet ist. Dadurch wird eine progressive Verfeinerung des Homogenisiervorganges erreicht, insbesondere, wenn das Umschichtwerkzeug und das Versalbungswerkzeug zwischen den beiden Lochplatten angeordnet sind, wobei das Umschichtwerkzeug gleichzeitig als Schneidewerkzeug für die erste Lochplatte dient. Damit wird das ab der ersten Lochplatte abgeschnittene Produkt zwischen den Flügeln des Versalbungswerkzeuges abgegeben, so dass ein weiterer Mischeffekt zwischen den beiden Lochplatten stattfindet.

Am Ausgangsende des Schneckengehäuses ist mit Vorteil ein mittels eines Bajonettverschlusses demontierbar festgehaltener Verschlussring angeordnet. Damit ist die gesamte Homogenisiervorrichtung leicht demontierbar und zu Reinigungszwecken, beim Wechseln des Gemisches leicht zugänglich.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anlage zur Erzeugung eines homogenen Gemisches aus einem festen Seifengranulat und einer parfümierten Dispersion, in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Variante der Mischvorrichtung nach der Fig. 1, in grösserem Massstab,

Fig. 3 eine erste Variante einer Homogenisiervorrichtung, in auseinandergezogener Darstellung,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Lochplatte und ein dieser vorgeschaltetes Versalbungswerkzeug, in grösserem Massstab,

Fig. 5 eine zweite Variante einer Homogenisiervorrichtung, in auseinandergezogener Darstellung,

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Fig. 6 eine dritte Variante einer Homogenisiervorrichtung, in auseinandergezogener Darstellung und

Fig. 7 eine vierte Variante einer Homogenisiervorrichtung, in auseinandergezogener Darstellung.

Die Anlage nach der Fig. 1 weist eine Dosiervorrichtung 1, eine Mischvorrichtung 2 und ein Walzwerk 3 auf. Die Dosiervorrichtung 1 spielt die Rolle einer Eingabevorrichtung und dient der Dosierung der Menge des zuzuführenden Granulates; sie wird über einen Speisetrichter 4 mit Seifengranulat gespeist. Die Eingabe- bzw. Dosiervorrichtung 1 weist ein Schneckengehäuse 5, eine in diesem drehbar gelagerte Schneckenwelle 6 und eine auf der Schnecken welle 6 fest angeordnete Dosierschnecke 7 auf. Die Schneckenwelle 6 ist über ein erstes Kettenzahnradgetriebe 8 durch einen ersten Antriebsmotor 9 angetrieben. An die Dosiervorrichtung 1 ist die Mischvorrichtung 2 angeschlossen. Diese weist ein Schneckengehäuse 10, eine in diesem drehbar gelagerte Schneckenwelle 11 und eine auf der Schneckenwelle 11 fest angeordnete Mischschnecke 12 auf. Diese ist über ein Getriebe 13 und eine Kupplung 14 durch einen zweiten Antriebsmotor 15 angetrieben. Eine durch eine Pumpe 16 beaufschlagte Speisevorrichtung 17 für die parfümierte Dispersion mündet in die Mischvorrichtung 2 ein, wobei ihre Auslauföffnung 18 am Eingangsende der Mischschnecke 12 im Bereich des Feststoffeintrittes angeordnet ist. Die Pumpe 16 ist über ein zweites Kettenzahnradgetriebe 19 durch die Dosierschneckenwelle 6 angetrieben.

Am Ausgangsende der Mischschnecke 12 ist als Ausgabevorrichtung eine in der Folge eingehend beschriebene Homogenisiervorrichtung 20 vorgesehen. Diese ist oberhalb des Walzwerkes 3 angeordnet, welches einen Einlauftrichter 21, drei drehbar angeordnete Walzen 22 und einen Abstreifer 23 aufweist. Das aus der Homogenisiervorrichtung 20 hinaustretende Gemisch fallt über den Einlauftrichter 21 in den ersten Walzenspalt 24 und wird über die beiden letzten Walzen 33 und den Abstreifer 23 als pilierte Seife hinausgetragen.

In der Fig. 2 fallt das Seifengranulat 26 von der Dosierschnecke 7 beim Eingangsende der Mischschnecke 12 in freiem Fall in den Schneckenraum 25 hinein. Die Auslauföffnung 18 der Speisevorrichtung 17 mündet in diesem Bereich in den Schneckenraum 25 ein und gibt die Dispersion 27 in freiem Fall dem losen Seifengranulatstrom zu. Das Schauloch 45 ist zur Umgebung offen. Das Schneckengehäuse 10 ist mit geraden oder drallförmigen Zügen 46 versehen, die die Reibung der Innenwand vergrössern. Am Ausgangsende der Mischvorrichtung 2 ist eine erste Variante der Homogenisiervorrichtung 20 dargestellt. Diese, in der Fig. 3 in auseinandergezogener Darstellung gezeigte Vorrichtung weist ein der Mischschnecke 12 angeschlossenes Versalbungswerkzeug 28 mit drei in radialer Richtung hinausragenden Flügeln 29, eine in geringem axialen Abstand von den Flügeln 29 angeordnete Lochplatte 30, und ein nahe an der Lochplatte 30 angeordnetes Schneidewerkzeug 31 mit in radialer Richtung hinausragenden Schneideflügeln 32 auf. Die beiden Werkzeuge, das Versalbungswerkzeug 28 und das Schneidewerkzeug 31, sind mittels der Schraubenmutter 33 auf der Mischschneckenwelle 11 demontierbar befestigt und drehen sich im Betrieb mit der Mischschnecke 12 zusammen. Die Flügel 32 sind in Umfangrichtung zu den Flügeln 29 versetzt angeordnet. Die Lochplatte 30, hingegen, ist im Schneckengehäuse 10 demontierbar festgehalten und gegen Verdrehung gesichert. Am Ausgangsende des Schneckengehäuses 10 ist ein Verschlussring 34 vorgesehen. Dieser ist mittels eines Bajonettverschlusses im Schneckengehäuse 10 demontierbar festgehalten.

In der Fig. 4 weist ein im Querschnitt gezeigter Teil der Lochplatte 30 Löcher 35 auf, über welche das Gemisch aus der Mischvorrichtung 2 hinaustritt. Stromaufwärts der Lochplatte 30 ist in geringem Abstand von derselben der Flügel 29 eines Versalbungswerkzeuges 28 im Querschnitt sichtbar. Die Bewegungsrichtung des Flügels 29 im Betrieb ist durch einen Pfeil 36 angedeutet. Wesentlich für die Funktion eines solchen Flügels 29 ist seine der Lochplatte 30 zugewendete, in der Drehrichtung vordere Einzugsfläche 37, und seine an diese angeschlossene, in der Drehrichtung hintere Versalbungsfläche 38. Die Einzugsfläche 37 ist eine im spitzem Winkel zur Oberfläche 29 der Lochplatte 30 angeordnete, ebene Fläche, deren Neigung so gewählt ist, dass sie dem durch die Mischschnecke 12 schon vermischten und vorhomogenisierten Produkt eine Bewegungskomponente in achsialer Strömungsrichtung erteilt und es durch die Lochplatte 30 hindurchdrückt. Ein bedeutender Teil des Produktes gerät jedoch durch die Keilwirkung der Einzugsfläche 37 in den Zwischenraum 40 zwischen der Lochplatte 30 und der dieser gegenüberstehenden und zu ihr parallelen, ebenen Versalbungsfläche 38 und wird zu einer dünnen Schicht zusammengedrückt. Das Produkt wird dabei einer Versal-bungswirkung unterworfen und die darin enthaltene Dispersion 27 gleichmässig verteilt.

Bei der in der Fig. 5 dargestellten, zweiten Variante der Homogenisiervorrichtung 20 ist dem Versalbungswerkzeug 28 ein Umschichtungswerkzeug 41 mit drei in radialer Richtung hinausragenden Flügeln 42 vorgeschaltet. Diese sind zu den Flügeln 29 des Versalbungswerkzeuges 28 in Umfangrichtung um je 60° versetzt angeordnet und bewirken eine Umschichtung des Produktes bevor dieses unter die Einwirkung des Versalbungswerkzeuges 28 ausgesetzt wird. Die Homogenisierwirkung wird dadurch verbessert. Der Lochplatte 30 ist in diesem Fall kein Schneidewerkzeug 31 nachgeschaltet, zum Beispiel um eine Marmorierung der Seife zu erhalten.

Die in der Fig. 6 dargestellte, dritte Variante der Homogenisiervorrichtung weist zwei Lochplatten 30,43 auf. Der ersten Lochplatte 30 ist ein Versalbungswerkzeug 28 und dem letzteren ein Umschichtungswerkzeug 41 vorgeschaltet. Die zweite Lochplatte 43 ist unmittelbar nach der in der Fig. 6 nicht sichtbaren Mischschnecke 12 angeordnet und weist Löcher 44 grösseren Durchmessers als die erste Lochplatte 30 auf. Dadurch wird die Homogenisierwirkung verbessert

Eine noch bessere Homogenisierwirkung kann mit der in der Fig. 7 dargestellten und auch erfolgreich getesteten, vierten Variante der Homogenisiervorrichtung 20 mit zwei aufeinanderfolgenden Stufen erreicht werden. Der Lochplatte 43 mit Löchern 44 grösseren Durchmessers ist ein Versalbungswerkzeug 28', und Lochplatte 30 mit Löchern 35 kleineren Durchmessers ein Versalbungswerkzeug 28 vorgeschaltet. Weiter ist bei der zweiten Stufe dem Versalbungswerkzeug 28 ein Umschichtungswerkzeug41 vorgeschaltet und der Lochplatte 30 ein Schneidewerkzeug 31 nachgeschaltet.

Im allgemeinen kann die Homogenisierwirkung einer solchen Homogenisiervorrichtung 20 durch Vergrösserung der Anzahl aneinandergereihter Stufen verbessert werden. Zwei solche Stufen haben sich jedoch schon als sehr wirksam erwiesen.

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2 Blatt Zeichnungen

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646 878 PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zur Erzeugung eines Gemisches aus mindestens einem zerdrückbaren stückigen Feststoff (26) und mindestens einem flüssigen Bestandteil (27), insbesondere zur Verwendung bei der Veredelung von Seife, mit einer drehbaren Mischschnecke (12) zum Fördern und Mischen der Bestandteile, mit mindestens einer Eingabevorrichtung (1) für den stückigen Feststoff (26), mit mindestens einer Speisevorrichtung (17) für die flüssigen Bestandteile (27) und mit einer an die Mischschnecke (12) angeschlossenen Ausgabevorrichtung (20) mit mindestens einer stationären Lochplatte (30) und einem unmittelbar davor angeordneten drehbaren Werkzeug (28) mit radial nach aussen ragenden Flügeln (29), gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Auslauföffnung ( 18) der Speisevorrichtung ( 17) für die flüssigen Bestandteile befindet sich unmittelbar vor dem Eintritt der Feststoffe (26) in den Mischschneckenraum (25),

b) der Ausgabevorrichtung (20) ist zumindest ein weiteres drehbares Werkzeug (31; 41) mit radial nach aussen ragenden Flügeln (32,42) zugeordnet, wobei die Flügel aufeinanderfolgender rotierender Werkzeuge (28, 31; 41, 28) gegeneinander in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind und c) das unmittelbar vor der Lochplatte (30) angeordnete Werkzeug (28) ist als Versalbungswerkzeug ausgebildet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischschnecke (12) weniger als vier, vorzugsweise zwei, Windungen und insbesondere ein Durchmesser/ Längenverhältnis von ca. 1:1 aufweist.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Werkzeug ein nach der Lochplatte (30) angeordnetes Schneidewerkzeug (31) ist (Fig. 2, 3, 7).

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Werkzeug ein vor dem Versalbungswerkzeug (28) im Abstand angeordnetes Umschichtwerkzeug (41) ist (Fig. 5, 6, 7).

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausgabevorrichtung (20) eine weitere Lochplatte (43) mit grösserem Lochdurchmesser enthalten ist, welche vor der ersten Lochplatte (30) und den dieser zugeordneten Werkzeugen (28,41) angeordnet ist (Fig. 6,7).

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Versalbungswerkzeug (28') unmittelbar vor der weiteren Lochplatte (43) und gegebenenfalls ein weiteres Schneidewerkzeug (31') nach der erstgenannten Lochplatte (30) angeordnet sind (Fig. 7).

7. Einrichtung nach einem der'vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Flügel (29) des Versalbungswerkzeuges (28) eine der Lochplatte (30) zugewendete, in der Drehrichtung vordere Einzugsfläche (37) aufweist, die dem Gemisch im Betrieb eine Bewegungskomponente in seiner Strömungsrichtung erteilt und es durch die Lochplatte (30) hindurchdrückt, sowie eine an die Einzugsfläche (37) angeschlossene in der Drehrichtung hintere Versalbungsfläche (38), die nahe der Lochplatte (30) angeordnet ist und auf das durch die Lochplatte (30) nicht hindurchgetretene Gemisch homogenisierend einzuwirken bestimmt ist und vorzugsweise als zur Lochplatte (30) parallel angeordnete, ebene Fläche ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drehbaren Werkzeuge (28, 28', 31, 31', 41) sich jeweils mit der Welle (II) der Mischschnecke (12) zusammen drehen und vorzugsweise an dieser demontierbar befestigt sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die bzw. jede Lochplatte (30,43) im Schneckengehäuse (10) der Mischschnecke (12) demontierbar eingesetzt und gegen Verdrehung gesichert ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen am Ausgangsende des Schneckengehäuses (10) mittels eines Bajonettverschlusses demontierbar festgehaltenen Verschlussring (34).

11. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabevorrichtung (20) oberhalb der Walzen (22) eines Walzwerkes (3) angeordnet ist und die Walzen speist.

12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischschnecke (12) vertikal angeordnet ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabevorrichtung eine Dosiervorrichtung aufweist, die, insbesondere in Form des Gehäuses einer Dosierschnecke (7) für den stückigen Feststoff, horizontal angeordnet ist und oberhalb der Mischschnecke (12) im wesentlichen senkrecht in deren Gehäuse einmündet.