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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Brennstoffpumpe, für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffpumpen für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
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Aus der
DE 10 2005 046 670 A1 ist eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine bekannt. Die bekannte Hochdruckpumpe weist ein Pumpengehäuse auf, in dem ein Pumpenelement angeordnet ist, das einen durch eine Antriebswelle in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben umfasst. Der Pumpenkolben ist in einer Zylinderbohrung eines Teils des Pumpengehäuses verschiebbar geführt und begrenzt in dieser einen Pumpenarbeitsraum. Der Pumpenkolben stützt sich über einen hohlzylinderförmigen Stößel mittelbar an der Antriebswelle ab, wobei der Stößel in einer Bohrung eines Teils des Pumpengehäuses in Richtung der Längsachse des Pumpenkolbens verschiebbar geführt ist.
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Bei der aus der
DE 10 2005 046 670 A1 bekannten Hochdruckpumpe besteht der Nachteil, dass ein über das Pumpenelement geförderter Brennstoff in einen Raum, in dem die Antriebswelle angeordnet ist, gelangen kann. Der hohlzylinderförmige Stößel und ein in den Stößel eingesetztes Stützelement teilen die Bohrung des Pumpengehäuses, in der der Stößel geführt ist, auf. Im Betrieb kommt es über einen Leckagespalt zwischen dem Pumpenkolben und der Zylinderbohrung zu einer Leckage von Brennstoff aus dem Pumpenarbeitsraum in die Bohrung des Pumpengehäuses. Durch die Hin- und Herbewegung des Stößels wird dieser Brennstoff in den Raum verdrängt, in dem die Antriebswelle angeordnet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine Funktionsweise der Pumpe verbessert ist. Speziell können Druckpulsationen verhindert oder zumindest verringert werden. Außerdem kann eine gegebenenfalls erforderliche Medientrennung, beispielsweise von Brennstoff und Schmierstoff, gewährleistet werden.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Pumpe möglich.
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Die Pumpe kann insbesondere als Brennstoffpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Dabei kann die Pumpe Teil einer Pumpenanordnung sein, wobei die Pumpe als Hochdruckpumpe ausgestaltet ist. Die Bewegung des Pumpenkolbens beziehungsweise die Bewegung von hierfür erforderlichen Antriebsteilen kann Druckpulsationen erzeugen, die je nach Ausgestaltung sowohl innerhalb als auch außerhalb der Hydraulikkomponenten zu Überlagerungen und Störungen führen können. Dies hängt speziell von der Ausgestaltung eines Niederdruckkreises solch einer Pumpenanordnung ab. Speziell wenn verschiedene Medien, beispielsweise Brennstoff und Schmiermittel wie Öl, voneinander getrennt werden müssen, dann ist die Entlastung des Quetschraums von besonderem Vorteil. Durch die Volumenausgleichseinrichtung kann eine Bilanz der Volumenbewegungen neutral gehalten werden, so dass hohe Druckpulsationen vermieden sind.
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Vorteilhaft ist es, dass die Pumpenbaugruppe zum Pumpen eines ersten Fluids, insbesondere eines Brennstoffs, dient. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass der Quetschraum der Pumpenbaugruppe zumindest im Wesentlichen mit dem Brennstoff gefüllt ist und dass die Volumenausgleichseinrichtung die Variation des Volumens des Quetschraums durch vorübergehendes zumindest teilweises Aufnehmen des Brennstoffs und durch entsprechendes Abgeben des Brennstoffs zurück in den Quetschraum ausgleicht. Somit kann insbesondere der innerhalb des Quetschraums bestehende Druck des Brennstoffs günstig beeinflusst werden. Speziell können während des Betriebs auftretende Druckschwankungen reduziert werden. Außerdem können Druckspitzen vermieden werden. Somit können hohe Druckpulsationen verhindert oder zumindest in ihrem Ausmaß reduziert werden.
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Vorteilhaft ist es, dass ein Innenraum vorgesehen ist, der von dem Quetschraum zumindest im Wesentlichen getrennt ist, wobei in dem Quetschraum der Brennstoff vorgesehen ist, während in dem Innenraum ein Schmiermittel, insbesondere ein Schmieröl, vorgesehen ist. Hierdurch kann eine Vermischung des Brennstoffs mit dem Schmiermittel verhindert oder zumindest erheblich reduziert werden. Somit kann eine vorteilhafte Schmierung des Antriebs erreicht und aufrecht erhalten werden. Beispielsweise kann die Schmierung in Bezug auf einen Nocken einer in dem Innenraum angeordneten Antriebswelle und einer Laufrolle, die an dem Nocken läuft, verbessert werden. Außerdem wird eine Beeinträchtigung der Schmierung von Lagerstellen der Antriebswelle oder dergleichen durch den Eintrag von Brennstoff verhindert.
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Vorteilhaft ist es auch, dass der Innenraum durch einen mit dem Pumpenkolben verbundenen Stößelkörper von dem Quetschraum getrennt ist. Hierbei kann der Stößelkörper in einer Bohrung geführt sein, um den Quetschraum zu begrenzen. Allerdings kann der Stößelkörper auch durch eine elastische Membran, insbesondere eine metallische Wellenmembran oder dergleichen, mit einem Gehäuseteil verbunden sein, um den Quetschraum zu begrenzen.
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In vorteilhafter Weise umfasst die Volumenausgleichseinrichtung zumindest einen Ausgleichskanal, der den Quetschraum mit einem zumindest im Wesentlichen konstanten Druckniveau verbindet. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass der Ausgleichskanal den Quetschraum mit einer Zulaufleitung oder einer Rücklaufleitung verbindet, die solch ein konstantes Druckniveau aufweist. Hierdurch ist eine kostengünstige und robuste Ausgestaltung ermöglicht.
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Vorteilhaft ist es auch, dass die Volumenausgleichseinrichtung einen Volumenspeicher aufweist. Speziell ist es vorteilhaft, dass der Volumenspeicher als Gasblasenspeicher, federbelasteter, mediendichter Ausgleichsbehälter, als elastischer Behälter oder als Membranspeicher ausgestaltet ist. Der Volumenspeicher hat hierbei vorzugsweise die Funktion eines Druckspeichers, der im Betrieb Druckschwankungen im Quetschraum reduziert und das Auftreten von Druckspitzen und somit Druckpulsationen durch den erfolgenden Volumenausgleich verhindert.
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Vorteilhaft ist es, dass eine weitere Pumpenbaugruppe vorgesehen ist, die einen Pumpenkolben, der zumindest näherungsweise gegenläufig zu dem Pumpenkolben der Pumpenbaugruppe antreibbar ist, und einen Quetschraum aufweist, dessen Volumen beim Antreiben des Pumpenkolbens der weiteren Pumpenbaugruppe variiert, und dass die Volumenausgleichsvorrichtung den Quetschraum der Pumpenbaugruppe und den Quetschraum der weiteren Pumpenbaugruppe miteinander verbindet. Somit können zwei Quetschräume der Pumpe miteinander verbunden werden, deren Volumen zumindest näherungsweise gegenläufig zueinander variiert. Dies ist speziell bei einer Pumpe von Vorteil, die als Zwei-Stempelpumpe ausgestaltet ist. Somit kann die Bilanz der Volumenbewegungen neutral gehalten werden. Ausgleichs- oder Dämpfungselemente oder die Anbindung an ein stabiles Druckniveau können dann entfallen. Allerdings kann auch eine Kombination unterschiedlicher Maßnahmen erfolgen. Dadurch kann die Dämpfungswirkung weiter verbessert werden. Außerdem kann sich dadurch die Ausgestaltung einzelner Komponenten, insbesondere eines Volumenspeichers, vereinfachen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine Pumpe in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarsstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine Pumpe in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
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3 eine Pumpe in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Pumpe 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Pumpe 1 kann insbesondere als Brennstoffpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Dabei kann die Pumpe 1 als Hochdruckpumpe ausgestaltet sein. Ein bevorzugter Einsatz der Pumpe 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einer Brennstoffverteilerleiste, die Dieselbrennstoff unter hohem Druck speichert. Die erfindungsgemäße Pumpe 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
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Die Pumpe 1 weist ein mehrteiliges Gehäuse 2 auf, von dem in der 1 die Gehäuseteile 3, 4 dargestellt sind.
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In diesem Ausführungsbeispiel weist die Pumpe 1 eine Pumpenbaugruppe 5 und eine weitere Pumpenbaugruppe 6 auf, die in dem Gehäuse 2 angeordnet sind. Die Pumpenbaugruppe 5 weist einen Pumpenkolben 7, eine in dem Gehäuseteil 3 ausgebildete Führungsbohrung 8 für den Pumpenkolben 7, in der der Pumpenkolben 7 geführt ist, und einen von dem Pumpenkolben 7 in der Führungsbohrung 8 begrenzten Pumpenarbeitsraum 9 auf. Der Pumpenarbeitsraum 9 ist dabei Teil der Führungsbohrung 8.
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Die Pumpenbaugruppe 5 weist außerdem einen Stößelkörper 10 auf. Der Stößelkörper 10 ist über eine Metallmembran 11 mit dem Gehäuseteil 3 verbunden. Hierbei ist die Metallmembran 11 einerseits über eine Schweißnaht 12 mit dem Gehäuseteil 3 und andererseits über eine Schweißnaht 13 mit dem Stößelkörper 10 verbunden. Allerdings sind auch andere Lösungen denkbar, beispielsweise kann der Stößelkörper 10 in einer Bohrung des Gehäuses 2 geführt sein, wobei die Metallmembran 11 entfällt.
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Im Betrieb der Pumpe 1 wirkt ein Antrieb auf den Pumpenkolben 7, wie es durch den Doppelpfeil 14 veranschaulicht ist. In diesem Ausführungsbeispiel wirkt der Antrieb über den Stößelkörper 10 auf den Pumpenkolben 7. Ferner sind in diesem Ausführungsbeispiel der Pumpenkolben 7 und der Stößelkörper 10 einteilig ausgestaltet.
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Die Pumpe 1 weist ein Einlassventil 15 auf, über das Brennstoff aus einer Brennstoffleitung 16, beispielsweise von einer Vorförderpumpe, während eines Saughubs des Pumpenkolbens 7 in den Pumpenarbeitsraum 9 ansaugbar ist. Während eines Förderhubs des Pumpenkolbens 7 wird der Brennstoff im Pumpenarbeitsraum 9 komprimiert und über ein Auslassventil 17 und eine Brennstoffleitung 18 zu einer Brennstoffverteilerleiste oder dergleichen gefördert.
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Das Gehäuseteil 3, der Stößelkörper 10 und die Metallmembran 11 begrenzen einen Quetschraum 19 der Pumpenbaugruppe 5. Ein Volumen des Quetschraums 19 variiert dabei beim Antreiben des Pumpenkolbens 7 im Betrieb der Pumpe 1. Ferner kommt es während des Betriebs zu einer gewissen Leckage von Brennstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 9 über einen Führungsspalt 20 zwischen dem Pumpenkolben 7 und der Führungsbohrung 8 in den Quetschraum 19. Daher befindet sich im Betrieb Brennstoff im Quetschraum 19.
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Die weitere Pumpenbaugruppe 6 der Pumpe 1 ist entsprechend der Pumpenbaugruppe 5 ausgestaltet. Die weitere Pumpenbaugruppe 6 weist einen Pumpenkolben 25, eine in dem Gehäuseteil 4 ausgebildete Führungsbohrung 26, in der der Pumpenkolben 25 geführt ist, und einen von dem Pumpenkolben 25 in der Führungsbohrung 26 begrenzten Pumpenarbeitsraum 27 auf. Ferner weist die weitere Pumpenbaugruppe 6 einen einstückig mit dem Pumpenkolben 25 ausgestalteten Stößelkörper 28 auf, über den ein Antrieb auf den Pumpenkolben 25 wirkt, wie es durch den Doppelpfeil 29 veranschaulicht ist.
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Außerdem ist eine Metallmembran 30 vorgesehen, die einerseits über eine Schweißnaht 31 mit dem Gehäuseteil 4 und andererseits über eine Schweißnaht 32 mit dem Stößelkörper 28 verbunden ist. Dadurch ist ein Quetschraum 33 der weiteren Pumpenbaugruppe 6 begrenzt. Ein Volumen des Quetschraums 33 variiert mit dem Antrieb des Pumpenkolbens 25 der weiteren Pumpenbaugruppe 6.
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Die Pumpe 1 weist eine Volumenausgleichseinrichtung 35 auf. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Volumenausgleichseinrichtung 35 einen in dem Gehäuseteil 3 ausgebildeten Ausgleichskanal 36, einen in dem Gehäuseteil 4 ausgebildeten Ausgleichskanal 37 und eine Verbindungsleitung 38, die einerseits mit dem Ausgleichskanal 36 und andererseits mit dem Ausgleichskanal 37 verbunden ist. Über die Volumenausgleichseinrichtung 35 ist der Quetschraum 19 der Pumpenbaugruppe 5 dadurch mit dem Quetschraum 33 der weiteren Pumpenbaugruppe 6 verbunden.
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Die Pumpenbaugruppen 5, 6 sind gegenläufig zueinander angetrieben. Dadurch ist der Pumpenkolben 7 der Pumpenbaugruppe 5 gegenläufig zu dem Pumpenkolben 25 der weiteren Pumpenbaugruppe 6 angetrieben. Hierdurch variiert das Volumen des Quetschraums 19 der Pumpenbaugruppe 5 gegenläufig zu dem Volumen des Quetschraums 33. Die Quetschräume 19, 33 stellen somit zwei gegenläufige Quetschräume 19, 33 dar. Die Volumenausgleichseinrichtung 35 verbindet den Quetschraum 19 der Pumpenbaugruppe 5 mit dem Quetschraum 33 der weiteren Pumpenbaugruppe 6. Dadurch kann Brennstoff aus dem Quetschraum 19 abgegeben und zu dem Quetschraum 33 geführt werden. Umgekehrt kann Brennstoff aus dem Quetschraum 33 abgegeben und zu dem Quetschraum 19 geführt werden. Dies erfolgt entsprechend der zueinander gegenläufigen Hubbewegungen der Pumpenkolben 7, 25. Dadurch kann zwischen den Quetschräumen 19, 33 über die Volumenausgleichseinrichtung 35 ein vorteilhafter Volumenausgleich erfolgen. Druckpulsationen oder dergleichen können dadurch verhindert oder zumindest in ihrem Ausmaß verringert werden.
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2 zeigt die Pumpe 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Pumpe 1 weist eine Antriebswelle 40 mit einem Nocken 41 auf. Die Antriebswelle 40 rotiert im Betrieb um eine Drehachse 42. Der Nocken 41 treibt hierbei den Pumpenkolben 7 an. Dies kann beispielsweise mittels einer auf dem Nocken 41 laufenden Rolle erfolgen, wobei ein Rollenschuh der Rolle mit dem Stößelkörper 10 verbunden ist. Die Antriebswelle 40 ist in einem Innenraum 43 des Gehäuses 2 angeordnet. Hierbei ist der Quetschraum 19 von dem Innenraum 43 getrennt. Die Trennung erfolgt über den Stößelkörper 10. Für die Antriebswelle 40 können Lagerstellen innerhalb des Gehäuses 2 vorgesehen sein. Ferner kann eine geeignete Schmierung vorgesehen sein, um Reibungskräfte beim Übertragen der Antriebskraft von dem Nocken 41 auf den Stößelkörper 10 zu vermeiden. Für diese Zwecke können ein oder mehrere Schmiermittel vorgesehen seine.
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Das von der Pumpenbaugruppe 5 geförderte Fluid, das heißt in diesem Ausführungsbeispiel der Brennstoff, eignet sich nur bedingt als Schmiermittel. Zum Einsatz kommt der Brennstoff als Schmiermittel im Bereich der Führungsbohrung 8. Allerdings ist ein Kontakt des Brennstoffs mit dem Schmiermittel, das im Bereich der Antriebswelle 40 und somit im Innenraum 43 vorgesehen ist, nicht erwünscht. Denn der Brennstoff verschlechtert in der Regel die Eigenschaften des im Bereich der Antriebswelle 40 vorgesehenen Schmiermittels.
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Durch die Trennung des Quetschraums 19 von dem Innenraum 43 wird ein Eintrag von Brennstoff aus dem Quetschraum 19 in das Schmiermittel für die Antriebswelle 40 verhindert. Dadurch ist ein zuverlässiger Betrieb der Pumpe 1 gewährleistet.
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Die Volumenausgleichseinrichtung 35 weist in diesem Ausführungsbeispiel den Ausgleichskanal 36 auf, der den Quetschraum 19 mit einer Leitung 44 verbindet. Die Leitung 44 ist auf einem im Wesentlichen konstanten Druckniveau. Dadurch ist der Quetschraum 19 über den Ausgleichskanal 36 der Volumenausgleichseinrichtung 35 mit einem zumindest im Wesentlichen konstanten Druckniveau verbunden. Die Leitung 44 kann beispielsweise als Zulaufleitung oder als Rücklaufleitung ausgestaltet sein. Die Leitung 44 kann hierbei auf einem Niederdruckniveau liegen. Entsprechend einer Volumenänderung des Volumens des Quetschraums 19 steigt der Druck im Quetschraum 19 an beziehungsweise fällt dieser ab. Durch die Verbindung mit dem konstanten Druckniveau 44 kommt es hierbei zum Ab- oder Zufließen von Brennstoff aus dem Quetschraum 19 beziehungsweise in den Quetschraum 19. Somit ist ein Volumenausgleich für den Quetschraum 19 geschaffen.
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3 zeigt eine Pumpe 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Volumenausgleichseinrichtung 35 einen Volumenspeicher 50 auf. Der Volumenspeicher 50 ist über den Ausgleichskanal 36 mit dem Quetschraum 19 verbunden. Der Volumenspeicher 50 kann als federbelasteter, mediendichter Ausgleichsbehälter ausgestaltet sein. Ferner kann der Volumenspeicher 50 als Gasblasenspeicher, als elastischer Behälter oder als Membranspeicher ausgestaltet sein. Der Volumenspeicher 50 kann hierbei als Druck- und Volumenspeicher 50 dienen. Bei einem Anstieg des Drucks im Quetschraum 19 nimmt der Volumenspeicher 50 zusätzlichen Brennstoff über den Ausgleichskanal 36 auf. Beim Absinken des Drucks im Quetschraum 19 gibt der Volumenspeicher 50 den Brennstoff wieder über den Ausgleichskanal 36 ab. Dadurch ist ein Volumenausgleich für den Quetschraum 19 geschaffen.
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Somit kann in hydraulischen Systemen, in denen nicht ausgeglichene Volumina durch Bewegung von Bauteilen entstehen, insbesondere bei einer erforderlichen Medientrennung, wie beispielsweise Brennstoff und Öl, ein Ausgleich für diese Volumina geschaffen werden. Dadurch kann eine Pumpe 1 mit vorteilhaften Eigenschaften realisiert werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005046670 A1 [0002, 0003]