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Dekoriermaschine
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Die Erfindung betrifft eine Dekoriermaschine zum Dekorieren von Gegenständen
oder zum Herstellen dekorativer Gegenstände mit einer Antriebssektion, die oberhalb
eines Förderers in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen bewegbar ist
und einen Verteilerkopf mit mindestens einer Austrittsdüse für das viskose Dekorationsmaterial
trägt, das mittels einer Pumpe von einem Vorratsbehälter über einen Zwischenbehälter
dem Verteilerkopf zugeführt wird.
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Mittels einer derartigen Dekoriermaschine ist es möglich, Linien,
Figuren oder Buchstaben auf zu dekorierende Zwischenerzeugnisse zu schreiben. Das
viskose Dekorationsmaterial
besteht hierbei beispielsweise aus
Schokolade, cremigen Massen, Zuckerspritzguß usw.. Die zu dekorierenden Zwischenerzeugnisse
sind beispielsweise Waffeln, Kekse, Schokoladenstücke usw.. Mittels einer solchen
Dekoriermaschine ist es jedoch auch möglich, auf einem Förderer direkt dekorative
Gegenstände aus dem dekorativen Material herzustellen. Dieses Material verfestigt
sich dann auf dem Förderer. Die bekannten Dekoriermaschinen weisen jedoch Nachteile
auf.
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Das Dekorationsmaterial wird mittels einer Pumpe, wie beispielsweise
einer Zahnradpumpe von einem Vorratsbehälter dem Verteilerkopf zugeführt. Durch
die Arbeitsweise dieser Pumpe treten Druckschwankungen beim Dekorationsmaterial
im Verteilerkopf auf. Entsprechend dem im Verteilerkopf augenblicklich herrschenden
Druck tritt mehr oder weniger Material durch die Austrittsdüse des Verteilerkopfes
aus, wodurch anstelle eines gleichmäßigen Musters ein ungleichmäßiges Muster entsteht,
das also dicke und dünne Stellen aufweist.
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Um diese Druckschwankungen im Verteilerkopf auszugleichen, ist es
bekannt, einen Zwischenbehälter vorzusehen, der zwischen der Pumpe und dem Verteilerkopf
angeordnet ist, und in welchem das viskose Dekorationsmaterial zwischengespeichert
wird. Dieser Zwischenbehälter muß relativ groß ausgebildet sein, was zu dem Nachteil
führt, daß die Verweildauer des Dekorationsmaterials in ihm relativ lang ist. Dies
führt dazu, daß Dekorationsmaterial, welches sich schon länger im Zwischenbehälter
befindet, sich verändert
und eine zum neu zugeführten Dekorationsmaterial
veränderte Konsistenz aufweist. Diese veränderte Konsistenz kann nicht nur zu Störungen
beim Düsenaustritt führen, sondern ist auch vom hygienischen Standpunkt aus unerwünscht.
Dies gilt auch in Bezug auf die große im Zwischenbehälter bevorratete Menge.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Dekoriermaschinen ist in der Führung
des Verteilerkopfes in den beiden zueinander senkrecht verlaufenden Richtungen zu
sehen. Die konventionellen in X- und Y-Richtung bewegbare Antriebssektion wird von
nur einer Tragstange getragen, welche in beiden Richtungen schwenkbar, d.h. bewegbar
ist. Wird die von der Tragstange getragene Antriebssektion in den beiden Richtungen
bewegt, dann führt gleichzeitig die Antriebssektion Schwenkbewegungen in Bezug auf
den Aufhängepunkt der Tragstange aus. Die winkelmäßige Orientierung der Austrittsdüse
relativ zum Förderer wird hierdurch verändert und gleichzeitig der Abstand zwischen
Austrittsdüse und Förderer. Insbesondere die winkelmäßig unterschiedliche Orientierung
der Austrittsdüse führt zu einer weiteren Beeinträchtigung des zu schreibenden Musters.
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Es besteht die Aufgabe, die Dekoriermaschine so zu verbessern, daß
gleichmäßige Schriftzüge entstehen.
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Gelöst wird diese Aufgabe bei der eingangs genannten Dekoriermaschine
durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind den Unteransprüchen entnehmbar.
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Durch die Anordnung wird erreicht, daß das von der Dekoriermaschine
geschriebene Muster gleichförmig ist und keine dicken Veränderungen infolge von
Druckschwankungen aufweist, die von der Pumpe herrühren. Die Orientierung der Düsen
in Bezug auf die Fläche des Förderers ist bei jeder Stellung der Düsen gleich. Die
bevorratete Menge des Dekoriermaterials ist relativ gering. Der Aufbau der Maschine
ist einfach und übersichtlich.
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Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Dekoriermaschine;
Fig. 2 eine Vorderansicht der Maschine; Fig. 3 eine Seitenansicht der Maschine;
Fig. 4 einen Teil der Aufhängung des Hängegestells und Fig. 5 einen Vertikalschnitt
durch einen Teil der Maschine.
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Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben,
gemäß welchem Zwischenerzeugnisse mittels der Dekoriermaschine dekoriert werden.
Es ist jedoch auch möglich, daß die Dekoriermaschine das Dekorationsmaterial direkt
in leere Becher oder das Material direkt auf den
Förderer gibt,
wo es sich verfestigt.
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Die zu dekorierenden Zwischenerzeugnisse 11 aus einem Genuß- oder
Lebensmittel werden kontinuierlich oder intermittierend mittels eines Förderbands
12 in Richtung des Pfeiles A gefördert. Es kann sich hierbei um beliebige Fördermittel
handeln und auch die Anordnung der Zwischenerzeugnisse auf dem Förderer ist beliebig.
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Oberhalb des Förderers 12 ist ein Hängegestell 13 vorgesehen, dessen
Unterteil in den Richtungen X und Y einstellbar ist. Dieses Hängegestell 13 trägt
eine Abgabevorrichtung 14 für das Dekorationsmaterial, welche in den beiden Richtungen
X und Y bewegbar ist und zwar in einer Ebene, welche parallel zur Ebene des Förderers
12 im Abstand oberhalb des Förderers 12 verläuft.
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Das Hängegestell 13 weist eine obere Tragplatte 15 auf, die oberhalb
des Förderers 12 angeordnet ist. Von den vier Ecken dieser Tragplatte 15 gehen vier
Tragstangen 17 ab, welche über Gelenke 16 an der Tragplatte 15 befestigt sind und
relativ zur Tragplatte 15 schwingen können. Die Tragstangen 17 tragen an ihrem unteren
Ende über weitere Gelenke 16 eine Antriebssektion 18, wobei die Tragstangen 17 ebenfalls
relativ zur Antriebssektion 18 verschwenkbar sind. Die Gelenke 16 zwischen den Tragstangen
17 einerseits und der Tragplatte 15 und der Antriebssektion 18 andererseits ermöglichen
Schwenkbewegungen der Tragstangen 17 in mindestens zwei Richtungen, d.h. in einer
Y-Richtung entsprechend dem Verlauf des Förderers 12 und in einer X-Richtung rechtwinklig
zur Y-Richtung. Bevorzugt handelt
es sich bei den Gelenken 16 um
Kugelgelenke, wie sie in Fig. 4 gezeigt sind.
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In X-Richtung gesehen sind also zwischen der Tragplatte 15 und der
Antriebssektion 18 zwei Tragstangen 17 vorgesehen und zwei weitere Tragstangen 17,
gesehen in Y-Richtung, wodurch die vier Tragstangen 17 zusammen mit der Tragplatte
15 und der Antriebssektion 18 einen Parallolgrammechanismus bilden. Durch diesen
Aufbau ist sichergestellt, daß die Antriebssektion in der X-Richtung bewegbar ist,
ohne daß sie hierbei eine Schwenkbewegung ausführt, d.h. sie wird parallel zur Tragplatte
15 gehalten, wenn sie in die X-Richtung bewegt wird. Das gleiche ist der Fall bei
einer Bewegung der Antriebssektion 18 in der Y-Richtung. Bei einer Bewegung der
Antriebssektion 18 in beiden Richtungen ist also stets sichergestellt, daß sich
diese parallel zur Tragplatte 15 und damit parallel zum Förderer 12 bewegt.
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Die Antriebssektion 18 ist verbunden mit einer in der X-Richtung verlaufenden
Betätigungsstange 20 und weiterhin verbunden mit einer in Y-Richtung verlaufenden
Betätigungsstange 21. Diese Betätigungsstangen 20,21 sind jeweils gelenkig mit der
Antriebssektion 18 verbunden.
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Die dazu entgegengesetzten Enden der Betätigungsstangen 20,21 sind
jeweils über Stifte 24,25 angelenkt am oberen Ende von nockenbetätigten Armen 22
und 23. Die unteren Enden der nockenbetätigten Arme 22 und 23 sind schwenkbar von
Wellen 26 und 27 gelagert, welche stationär am Gestell der Dekorationsmaschine angeordnet
sind. Es ist zu
erwähnen, daß im gezeigten Ausführungsbeispiel
zwei Betätigungsstangen 21 in Y-Richtung vorgesehen sind, welche jeweils gelenkig
mit einem nockenbetätigten Arm 23 verbunden sind und dieser Antriebsmechnismus symmetrisch
zur Antriebssektion 18 angeordnet ist. Die unteren Enden der beiden Arme 23 sind
über eine Verbindungsstange 19 fest miteinander verbunden, wodurch sichergestellt
ist, daß die beiden Betätigungsstangen 21 in der Y-Richtung identische Bewegungen
zueinander ausführen. Die nockenbetätigten Arme 22 und 23 weisen jeweils Nockenanschläge
28, 29 auf, welche am mittleren Teil des jeweiligen Arms 22, 23 befestigt sind.
Der Nockenanschlag 28 des Arms 22 steht hierbei in Kontakt mit einem Nocken 30,
während der Nockenanschlag 29 des Arms 23 in Kontakt steht mit einem Nocken 31 für
eine Verschiebung der Antriebssektion 18 in Y-Richtung.
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Der Nocken 30 für die X-Richtung besteht aus einer Nockenscheibe,
welche auf einer Drehwelle 32 angeordnet ist, die parallel zur Y-Koordinate verläuft.
Der Nocken 31 für die Y-Koordinate weist ebenfalls die Form einer Nockenscheibe
auf, welche auf einer Drehwelle 33 angeordnet ist, die parallel zur X-Koordinate
verläuft. Werden die Nocken 30, 31 gedreht, dann wird die Antriebssektion 18 entsprechend
der Kontur der Nocken 30 und 31 mit Hilfe der nockenbetätigten Arme 22 und 23 und
der Betätigungsstangen 20 und 21 in Richtung der X- und Y-Achsen bewegt.
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Die Tragplatte 15 ist verbunden mit der Kolbenstange 37
eines
pneumatischen Zylinders 36 einer Antriebseinheit 35 in Richtung einer Z-Achse, wodurch
das Hängegestell 13 in Z-Richtung bewegt werden kann, die rechtwinklig verläuft
zu den Richtungen X und Y. Der pneumatische Zylinder 36 ist stationär am Gestell
der Dekorationsmaschine befestigt an einer Stelle oberhalb des Förderers 12. Die
Betätigungsstangen 20 und 21 sind, wie vorerwähnt, gelenkig mit der Antriebssektion
18 verbunden, so daß eine Bewegung in der Z-Richtung des Hängegestells 13 möglich
ist. Wird der P-neumatikzy-linder 36 betätigt, dann bewegt sich das Hängegestell
13, dessen Antriebssektion 18 in Richtung der X- und Y-Achsen beweglich ist, in
Richtung der dazu rechtwinklig verlaufenden Z-Achse.
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Anhand der Fig. 5 wird nachfolgend die Abgabevorrichtung 14 für das
dekorative Material beschrieben, welche von der Antriebssektion 18 getragen wird.
Die Abgabevorrichtung 14 besteht aus einer Vorratssektion 41 und einer Abgabesektion
42. Der Vorratssektion 41 wird das Dekorationsmaterial D von einer Eingabesektion
43 zugeführt und von dort der Abgabesektion 42 zugeführt. Die Eingabesektion 43
ist am Gestell der Dekorationsmaschine befestigt, führt also keine Bewegungen aus.
Von der Abgabestation 42 wird das Dekorationsmaterial D abgegeben auf die Zwischenerzeugnisse
11 auf dem Förderer 12.
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Die Eingabesektion 43 weist einen Einfüll- und Vorratstrichter 44
für das Material D auf, wobei am unteren Ende des Trichters 44 eine Leitung 45 zu
einer Pumpe 46 abgeht.
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Bei der Pumpe 46 handelt es sich beispielsweise um eine Zahnradpumpe,
die das Material D aus dem Behälter 44 fördert. Von der Pumpe 46 verläuft eine flexible
Leitung 47
zur Vorratssektion 41.
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Die Vorratssektion 41 weist einen Vorratszylinder 48 auf, in welchem
ein Kolben 49 verschiebbar ist. Das untere Ende des Zylinders 48 mündet in einen
Durchlaß 50. Der Kolben 49 weist eine Kolbenstange 51 auf, die nach oben verläuft
und die mit einer weiteren Kolbenstange 53 eines Pneumatikzylinders 52 verbunden
ist. Durch die Kolbenstange 51 und den Kolben 49 verläuft axial ein Zuführkanal
55 für das Dekorationsmaterial der im Innern des Zylinders 48 mündet. Der Zuführkanal
55 verläuft am oberen Ende der Kolbenstange 51 rechtwinklig und geht über in einen
Verbindungskanal 54, der in einem abstehenden Teil der Kolbenstange 51 angeordnet
ist. Der Verbindungskanal 54 ist über eine Kopplung 56 verbunden mit dem flexiblen
Rohr 47, das zur Pumpe 46 führt. Mit der Bezugszahl 57 ist eine Ringdichtung des
Kolbens 49 bezeichnet.
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Die Kolbenstange 51 weist einen Anschlag 62 auf, der mit oberen und
unteren Grenzschaltern 60 und 61 zusammenarbeitet, welche stationär an der Dekorationsmaschine
angeordnet sind, wodurch die Ober- und Untergrenze der Bewegung des Kolbens 49 bestimmt
wird. Die Grenzschalter 60 und 61 und der Anschlag 62 bilden Endstellungsdetektoren,
wobei die Ausgangssignale der Grenzschalter 60 und 61 zugeführt werden einer Steuereinheit
64 für die Pumpe 46 der Eingabesektion 43, welche somit von den Grenzschaltern 60
und 61 ein- und ausgeschaltet wird.
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Das Signal der Steuereinheit 64 zur Betätigung der Pumpe 46 wird gleichzeitig
einem Drucksteuerventil 67 zugeführt,
das zwischen einer Druckluftquelle
66 und dem Pneumatikzylinder 52 angeordnet ist, wobei der im Pneumatikzylinder 52
wirkende Luftdruck abhängig ist von den augenblicklichen Betriebsbedingungen der
Pumpe 46.
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Die Abgabesektion 42 umfaßt einen Verteilerkopf 70, der über den Verbindungskanal
50 in Verbindung steht mit dem Innern des Zylinders 48. Der Verteilerkopf 70 verläuft
in X-Richtung quer zum Förderer 12 und weist eine Reihe von Austrittsdü-sen 71 auf,
von denen im Ausführungsbeispiel sechs dargestellt sind. Die Anzahl der Austrittsdüsen
71 entspricht der Anzahl der in einer Reihe quer zum Förderer 12 auf diesem angeordneten
Zwischenerzeugnissen 11. Jede Austrittsdüse 71 verläuft vom Verteilerkopf 70 nach
unten und ist mit einem Uffnungs- und Verschlußventil 72 und einer Düse 73 ausgestattet.
Die Ventile 72 werden geöffnet, wenn die Zwischenerzeugnisse 11 sich in einer bestimmten
Stellung bei der Zufuhr auf dem Förderer 12 befinden. Diese Ventile werden geschlossen,
nachdem ein Positionierzyklus des Hängegestells 13 in X- Y-Richtung und der Antriebseinheit
35 in Z-Richtung beendet ist. Hierbei werden die Austrittsdüsenköpfe 71 über den
Zwischenerzeugnissen 11 geführt. Anstelle mehrerer Ventile 72 kann auch nur ein
einziges Ventil 72 vorgesehen sein, an welches alle Düsenköpfe 73 angeschlossen
sind, wobei dann über diese einzige Düse 72 das Material D allen Düsenköpfen 73
zugeführt wird.
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Die Abgabevorrichtung 14 ist einschließlich des Trichters 44 umgeben
von einer Wärmekammer 70, welche das Material
auf eine bestimmte
Temperatur hält. Die Wärmekammer 70 besteht bevorzugt aus einem transparenten Material,
wie beispielsweise Polyvinylchlorid, wodurch das Kammerinnere inspiziert werden
kann. Bevorzugt wird das Material D in der Wärmekammer 70 auf eine Temperatur gehalten,
bei der es sich im geschmolzenen Zustand befindet. Zu diesem Zweck ist ein Luftheizgerät
71 und ein Ventilator 72 vorgesehen.
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Nach dem Erwärmen der Luft durch das Heizgerät 71, strömt es in die
Kammer 70 und wird dort durch den Ventilator 72 im Kreislauf geführt, wobei die
Luft in der Wärmekammer 70 gleichförmig verteilt wird. Die Wärmekammer 70 ist bevorzugt
mit einem Temperaturdetektor 73 versehen, der die in der Kammer 70 herrschende Temperatur
mißt. Wird eine bestimmte obere Temperaturgrenze erreicht, beispielsweise im Bereich
zwischen 300 C und 400 C, dann wird das Heizgerät 71 abgeschaltet, bis ein unterer
Termperaturgrenzwert erreicht wird, bei dem das Heizgerät 71 wieder eingeschaltet
wird.
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Als nächstes wird die Arbeitsweise der Abgabevorrichtung 14 beschrieben.
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Wenn der Zylinder 48 mit Material D gefüllt ist, dann wird dem Pneumatikzylinder
52 Druckluft von der Druckluftquelle 66 über das Drucksteuerventil 67 zugeführt.
Wird der Druckluftzylinder 52 betätigt, dann wird der Kolben 49 nach unten gedrückt,
wodurch das Material D vom Zylinder 48 in die Abgabesektion 42 gedrückt wird. Werden
die Ventile 72 gleichzeitig geöffnet, dann tritt das Material D über die Austrittsdüsen
73 aus. Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens
49 nimmt das Material
D im Zylinder 48 ab, wobei der Kolben 49 soweit nach unten bewegt wird, bis der
Anschlag 62 gegen den Grenzschalter 61 anläuft. Bei Betätigung des Grenzschalters
61 wird die Pumpe 46 eingeschaltet durch ein Signal von der Steuereinheit 64 wobei
das im Trichter 44 befindliche Material D dem Zylinder 48 zugeführt wird und zwar
über die flexible Leitung 47, die Zwischenleitung 54 und den Zuführkanal 55. In
diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß die Ausgabe des Materials D über die Düsen
73 ohne Unterbrechung während des Betriebs der Pumpe 46 erfolgt, in dem die Menge
des über die Düsen 73 austretenden Materials geringer ist als die pro Zeiteinheit
dem Zylinder 48 zugeführte Menge des Materials D.
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Wird die Pumpe 46 in Betrieb gesetzt, dann wird gleichzeitig dem Drucksteuerventil
67 ein Signal zugeführt, wodurch der Luftdruck im Druckluftzylinder 52 reduziert
wird im Vergleich zu dem Druck, der dort herrscht, wenn die Pumpe 46 außer Betrieb
ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß das durch die Pumpe 46 dem Zylinder 48 zugeführte
Material beim Austritt aus den Düsen 73 keine Pulsationen infolge des Betriebs der
Pumpe 46 aufweist. Der pulsierende Druck infolge der Pumpe 46 wird also soweit reduziert,
daß er am Austritt der Düsen 73 keine Wirkung mehr hat und damit den Betrieb der
Dekoriermaschine nicht nachteilig beeinflußt. Begünstigt wird diese Druckvergleichmäßigung
durch die großen Abmessungen des Zylinders 48 und des Verteilerkopfes 70.
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Infolge der Druckverminderung im Zylinder 52 und durch das Einbringen
des Materials D in den Zylinder 48 steigt der Kolben 49 nach oben an, bis der Anschlag
62 gegen den oberen
Grenzwertschalter 60 anläuft. Das dabei erzeugte
Signal bewirkt, daß über die Steuereinheit 64 ein Signal der Pumpe 46 zugeführt
wird, wodurch diese abgeschaltet wird.
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Gleichzeitig wird über das Ventil 67 der Druck im Pneumatikzylinder
52 erhöht. Diese Arbeitsweise wird aufeinanderfolgend wiederholt.
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Bei der zuvor beschriebenen Arbeitsweise wird also das Material D
über den Kanal 55 in der Kolbenstange 51 und dem Kolben 49 dem Zylinder 48 zugeführt,
während die Ausgabe des Materials D erfolgt über den Durchlaß 50 zu den Austrittsdüsen
73. Diese Materialzufuhr und -abgabe verhindert, daß Material D über einen längeren
Zeitraum im Zylinder 48 verbleibt.
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Wie schon vorerwähnt, erfolgt die Ausgabe des Materials D sychron
mit der Bewegung der Zwischenerzeugnisse auf dem Förderer 12. Die Antriebssektion
18 wird hierbei mittels der Nocken 30, 31 in X- und Y-Richtung bewegt, während die
Bewegung in der Z-Richtung durch die Antriebseinheit 35 bewirkt wird. Sobald die
Zwischenerzeugnisse 11 eine bestimmte Stellung vor der Abgabevorrichtung 14 erreicht
haben, was beispielsweise durch einen Fotosensor erfaßt wird, dann wird das gesamte
Hängegestell 13 durch Betätigung der Antriebseinheit 35 in Z-Richtung nach unten
abgesenkt. Sodann wird die Antriebssektion 18 sowohl in X- als auch in Y-Richtung
bewegt durch Drehen der Nocken 50 und 31 und gleichzeitig werden die Ventile 72
geöffnet, wodurch die Düsen 73 Bewegungen ausführen entsprechend dem zu schreibenden
Muster. Hierbei können die Düsen 73 in Y-Richtung den durch das Förderband 12 bewegten
Zwischenerzeugnissen 11 nachgeführt werden. Sobald durch
Steuerung
der Antriebssektion 18 in X- und Y-Richtung das zu schreibende Muster beendet ist,
wird das gesamte Hängegestell 13 durch die Antriebseinheit 35 in Z-Richtung angehoben,
wodurch dieser Arbeitszyklus beendet ist. Dieser Schreibzyklus wird laufend wiederholt
bei jeder Reihe der vom Förderband 12 zugeführten Zwischenerzeugnisse 11. Das jeweils
in X- und Y-Richtung zu beschreibende Muster wird bestimmt durch die Ausbildung
der Nocken 30 und 31, welche für die Bewegung der Antriebssektion 18 in X- und Y-Richtung
bestimmend sind.
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Im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Ventile 72 für
die Austrittsdüsen 73 einmal pro Zyklus geöffnet und geschlossen. Es ist jedoch
auch möglich, daß das Öffnen und Schließen der Ventile 72 während eines Schreibzykluses
mehrfach erfolgt, wodurch Unterbrechungen in dem zu schreibenden Muster erzeugt
werden. Es ist jedoch auch möglich, daß die Austrittsdüsen 73 laufend Muster beschreiben,
wobei die Ventile 72 ständig offengehalten werden und der Antrieb 35 in der Z-Richtung
abgeschaltet ist.
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Im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Kolben 49 betätigt
durch einen Pneumatikzylinder 52. Anstelle eines Pneumatikzylinders 52 kann jedoch
die Betätigung auch durch andere Antriebsaggregate erfolgen, wie beispielsweise
auf elektrische Weise durch ein Solenoid oder einen sonstigen Linearmotor.
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Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Vorratssektion 41 und
die Abgabesektion 42 auf der Antriebssektion 18 angeordnet. Alternativ hierzu kann
lediglich die Abgabesektion
42 auf der Antriebssektion 18 angeordnet
sein, während die Vorratssektion 41 beispielsweise auf der Tragplatte 15 befestigt
ist und dann der Durchlaß 50 ersetzt ist durch eine flexible Leitung zwischen dem
Zylinder 48 und dem Verteilerkopf 70.