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Die Steuerung lässt sich weiter durch hin- und hergehende Gestänge, etwa durch die hin- und hergehenden Teile der Pumpe selbst, bewirken, jedoch in keiner Weise so einfach und zweckmässig, wie durch umlaufende Wellen. Die . unmittelbare Benutzung von Gestängen leidet an grundsätzlichen Mängeln, welche nur durch verwickelte Constructionen behoben werden können. Bewegt sich das Gestänge mit dem Pumpenkolben, so ist in dem Augenblicke, wenn die Wirkung auf das Ventil beginnt, die Gestängegeschwindigkeit eine grofse und nimmt mit dem Hube bis Null ab. Gerade entgegengesetzte Geschwindigkeitsverhältnisse müssen wir aber für die Ventilbewegung fordern, um den Stofs bei der ersten Berührung zu vermeiden und rasche, genaue Ventilbewegung unmittelbar vor dem Hubwechsel zu erzielen. Solche unmittelbare Gestängesteuerungen müssen deshalb praktisch unvollkommen oder complicirt ausfallen.

Gestängesteuerungen müssten z. B. so construirt werden, dass der Stofs beim ersten Zusammentreffen vermieden wird, und dass die Steuerungsgeschwindigkeit künstlich zu Anfang ermässigt und zu Ende des Hubes aber möglichst erhöht wird, obschon die Kolbengeschwindigkeit umgekehrt abnimmt. Durch sehr verschiedenartige Anordnungen liefse sich diese Aufgabe lösen, etwa durch die Einwirkung von Federn oder Vermittlungscurven, durch Uebertragungshebel, die gegen Ende mit vergrösserter Uebersetzung arbeiten, durch keilförmig wirkende Uebertragung oder durch vollständige Uebersetzungsmechanismen usw. Alle diese Hilfsconstructionen werden aber verwickelt, erfordern genaue Instandhaltung und sind empfindlich gegen Abnutzung, kurz, entsprechen nicht den praktischen Anforderungen, wenn sie auch sonst die Steuerungsbewegung richtig hervorbringen könnten.

Besser liefse sich die Gestängesteuerung erzielen, wenn durch die mit dem Pumpenkolben hin- und hergehenden Gestänge oder Hebel nicht diese Pumpe selbst, sondern die unter 90° gekuppelte Nachbarpumpe gesteuert würde; dann hätte der Steuerungsteil stets die gröfste Geschwindigkeit, wenn die gesteuerte Pumpe dem Hubende nahe ist. Diese Anordnung wurde bekanntlich bei Stofssteuerungen für Dampfmaschinen mit Erfolg angewendet, ist aber für Pumpen- gegenüber Wellensteuerungen umständlich und unvollkommen. Ganz gleichartig wäre die Steuerung durchführbar, wenn ein hinund hergehendes Steuerungsgestänge durch ein besonderes Excenter bewegt und letzteres unter etwa 90o gegen die Pumpenkurbel aufgekeilt würde, so dass die Ventile bei jedem Hubwechsel durch das Gestänge mit entsprechend grofser Geschwindigkeit und nicht im Augenblicke der gemeinsamen Bewegungsumkehrung gesteuert werden würden. Diese Anordnung wäre namentlich in Verbindung mit drehbaren Uebertragungswellen (Fig. 20) oder mit Klappenventilen ausführbar.

Die meisten Gestängesteuerungen besitzen weiter den Nachteil, dass das geschlossene Ventil sich unmittelbar nach dem Hubwechsel wieder öffnen kann, weil es vom steuernden Gestänge beim Rückgange sofort wieder verlassen wird. Zufällig auftretende Kräfte, welche eine nachträgliche Wiedereröffnung des Ventiles bewirken, können bei Störungen im Pumpenbetriebe jederzeit auftreten, durch den Einfluss der Massenbewegung, durch angesaugte Luft usw. Das einmal geschlossene Ventil muss deshalb durch die Steuerung einige Zeit festgehalten werden, sonst sind im Spiele der Ventile Stö

deutscher Ingenieure.

rungen unvermeidlich, welche von ernsten Folgen begleitet sein können. Festhalten des geschlossenen Ventiles ist aber bei Gestängesteuerungen wieder nur auf Umwegen möglich durch Einklinkungen, die sich selbstthätig vor dem nächstfolgenden Hubwechsel auslösen, oder durch Steuerungsstangen, welche von eigenen, entsprechend gestellten Kurbeln (Excentern) angetrieben werden oder dergl. Auch solche Anordnungen sind constructiv in verschiedenartigster Weise möglich, erfordern aber immer für den so einfachen Zweck der Steuerung verwickelte Ausführungen, welche im Betriebe Schwierigkeiten oder wohl gar gelegentliche Störungen veranlassen müssen. Nur solche Vorrichtungen sind als Pumpensteuerungen brauchbar, bei denen die Möglichkeit, dass sie überhaupt in Unordnung kommen können, von vornherein ausgeschlossen ist.

Gestängesteuerungen für Pumpenventile wurden seit langem von vielen Constructeuren versucht. Die Verwendung gesteuerter Ventile in unvollkommener Form ist überhaupt nicht neu. Solche Einrichtungen wurden schon vor langer Zeit ausgeführt, später u. a. auch bei den Eismaschinen von Windhausen, deren Ventile durch Hebel von der Kolbenstange gesteuert werden, eine Anordnung, die mehrere wichtige Anforderungen unerfüllt lässt, auch bei anderen Maschinen Nachahmung aber keinen Erfolg errungen hat. Weiters wurden vielfach Pumpen für heifse Flüssigkeiten ausgeführt, deren Saugventile mit Steuerung versehen wurden, und zwar in der verschiedensten Weise: mit unmittelbarer Excentersteuerung, mit Stofssteuerung, mit Steuerung durch Dampfdruck usw.

Corliss hat Ventile durch Gestänge mit dazwischengeschalteten Federn gesteuert. Ob und mit welchem Erfolge diese Anordnung ausgeführt wurde, ist mir nicht bekannt. Sie entspricht gleichfalls unerlässlichen Bedingungen nicht; durch die unmittelbare Mitwirkung von Federn muss auch jede Sicherheit der Ventilbewegung verloren gehen.

Schliesslich müssen hier auch die verschiedenartigen Schieberpumpen Erwähnung finden, Pumpen mit Wasserverteilung durch Schieber und durchaus gezwungenem Antriebe der letzteren. Solche Schieber- oder Kolbenpumpen wurden und werden zahlreich ausgeführt, sind aber stets auf untergeordnete einfache Verwendungen beschränkt geblieben. Der Misserfolg gegenüber schwierigeren Verhältnissen ist darin begründet, dass bei vollständig gezwungener Steuerung die Ventile (Schieber) sich den veränderlichen Betriebsverhältnissen nicht anpassen können. Die Aufrechthaltung einer gewissen Selbstthätigkeit ist unerlässliche Bedingung, wenn auch diese Selbstthätigkeit nicht grofs ist und nur ausnahmsweise in Anspruch genommen wird. Durch Schieber mit kleinen Hilfsventilen, welche die selbstthätige Ausgleichung der Unregelmässigkeiten besorgen, könnte dieser wesentliche Uebelstand zwar behoben werden. Schieber entsprechen jedoch auch anderen Anforderungen bei Pumpen nicht; sie erfordern stets grofse Dichtungsflächen und verursachen grofse Reibung, so dass sie von der Verwendung für Hochdruckpumpen auszuschliefsen sind. Schieberentlastung ist bisher nur durch die Kolbenform gelungen, und diese bereitet gegenüber hohen Pressungen bisher nicht überwundene Schwierigkeiten. Alle bisherigen Ausführungen der Schieberpumpen haben es zu keinem dauernden, in den meisten Fällen auch nicht zu einem vorübergehenden Erfolge und gegenüber grofsen Maschinen und schwierigen Verhältnissen überhaupt zu keiner nennenswerten Verwendung gebracht; ebenso die älteren gesteuerten Ventile, weil einerseits die durchaus gezwungene Bewegung, andererseits die verwendeten Stofssteuerungen und die verwickelten Steuerungsapparate und ihre Federn usw. unbehebbare Mängel besitzen oder so verwickelte Anordnungen notwendig machen, dass wieder anderen unerlässlichen Bedingungen nicht entsprochen werden kann.

Es ist meines Erachtens auch ziemlich fruchtlose Mühe, in erster Linie die Verbesserung von Steuerungs vorrichtungen anzustreben, um von diesen Verbesserungen wesentliche Fortschritte des Pumpenbaues zu erwarten. In diesen Vorrichtungen ist der Wert gesteuerter Ventile nicht zu suchen; die hierfür benutzten Einzelheiten sind, wie erwähnt, innerhalb gewisser Grenzen gleichgiltig. Der Wert liegt in den früher festgestellten Grundlagen; um die Ventile zu verbessern,

XXIX

Juli 1885

müssen die Grundlagen des Pumpenbetriebes noch näher erforscht werden, als es bisher geschehen ist, und müssen aus neuen Gesichtspunkten neue einfachere Mittel zur Durchführung abgeleitet werden. In dieser Richtung ist der weitere Fortschritt zu suchen.

Schliesslich ist noch die wichtige praktische Frage zu erwägen, ob die äufseren Steuerungsteile, die unvermeidlichen Stopfbüchsen usw., welche der Zwangschluss notwendig macht, im praktischen Betriebe nicht Schwierigkeiten bereiten und dadurch die sonstigen unzweifelhaften Vorteile wesentlich beeinträchtigen.

Hierüber blofse Behauptungen aufzustellen, ist eine missliche Sache, da sie sich, seien sie für oder wider, doch nur auf Vermutungen und Meinungen stützen könnten, und zudem hätte meine eigene Meinung, da sie die eigene Sache betrifft, wenig Gewicht. Es sind daher für die Beurteilung dieser Frage die Beobachtungen und Betriebserfahrungen mit den Ausführungen der gesteuerten Ventile mafsgebend, inbesondere die Ausführungen unter schwierigen Verhältnissen, bei Hochdruckpumpen, raschem Gang und andauerndem Betriebe. Bisher sind u. a. 2 unterirdische Wasserhaltungsmaschinen mit gesteuerten Ventilen am Amalienschacht in Kladno, bei 30 Atm. Wasserpressung, seit 1/2 Jahren in ununterbrochenem Betriebe, und die Betriebserfahrungen haben nicht die geringsten praktischen Mängel bei Instandhaltung der Steuerung und Stopfbüchsen ergeben und auch gezeigt, dass selbst die Wirkungsweise und der Zustand der Steuerung nicht genau zu sein braucht. Hierüber folgen im weiteren die genaueren Angaben.

Die unterirdischen Wasserhaltungsmaschinen am Amalienschacht der Prager Eisenindustrie - Gesellschaft in Kladno.

Für die Entwicklung jeder Construction, die wesentlich vom Bestehenden abweicht und auf neuen Grundlagen beruht, ist die erste Ausführung von hoher Wichtigkeit, da erst durch diese die Urteile über den praktischen Wert und über die Mängel ermöglicht und die Erörterung hierüber dem unsicheren und unfruchtbaren Boden der Vermutungen entzogen wird. Ich verdanke die Erprobung der Ventile mit Zwangschluss für Hochdruckpumpen der Direction der Prager Eisen-Industrie-Gesellschaft, welche zuerst (1882) eine unterirdische Reservemaschine mit gesteuerten Ventilen für ihren Amalienschacht nach meinem Entwurf ausführte und kurz darauf (1883) sich zum Umbau der dort bestehenden Wasserhaltungsmaschine nach gleichem System entschloss. Zu gleicher Zeit wurde auch das Bessemer-Gebläse in Heft mit gesteuerten Ventilen ausgeführt (s. Z. 1884, S. 2).

Ich schulde den Herren Oberbergrat Bäumler und Director Bacher besonderen Dank, dass sie die Grundlagen der neuen Ventilart als richtig erkannt und in der Ueberzeugung des praktischen Wertes die Ausführung gegenüber schwierigen technischen Verhältnissen sofort bewirkten, so dass hierdurch jetzt schon unzweifelhafte Anhaltspunkte und Erfahrungen für weitere Fortschritte und Vereinfachungen vorliegen.

Ganz besonders muss ich noch der Verdienste und der Mitwirkung des Hrn. Ingenieur Sedlak, Betriebsleiters des Schachtes, gedenken, durch dessen Sachkenntnis und Ausdauer die Mängel der ersten Ausführung richtig gestellt wurden.

Die Wasserhaltung des Amalienschachtes war 1882 nur auf eine unterirdische Maschine angewiesen1) (Fig. 28 bis 31), welche 1873 als Ersatz zweier alter Gestängemaschinen aufgestellt und seither ununterbrochen betrieben wurde. Während dieser Betriebszeit wurde die Maschine derart schadhaft, dass eine gründliche Ausbesserung, welche einem vollständigen Umbaue gleichkam, unmittelbar notwendig wurde. Bevor aber zum Umbau geschritten werden konnte, musste die Wasserhaltung der Grube erst gesichert werden; der Rückhalt, wel

1) Riedler, »Indicator-Versuche« Bl. 8 u. 9.

cher durch die Fördermaschine und Wasserkasten zur Verfügung stand, genügte nicht, es musste deshalb auf die Aufstellung einer besonderen Reservemaschine Bedacht genommen werden, welche während des Umbaues die laufende Wasserhaltung besorgen und nachher als eine sehr wünschenswerte allgemeine Sicherung der Wasserhebung dienen sollte. Schon früher (1880) wurde mir die Aufgabe gestellt, eine solche Maschine zu entwerfen, jedoch unter der Bedingung, dass dieselbe in einem äusserst beschränkten Raum aufstellbar sein müsste, und dass die Kosten der vollständigen Maschine 4000 Al. (6600 M) nicht überschreiten dürften. Die Aufgabe erwies sich gegenüber 3/4 bis 1cbm Leistung und 300m Druckhöhe mit den üblichen Constructionsmitteln unlösbar, und zwar namentlich wegen zu grofser Abmessungen der Ventilkasten und wegen der Unsicherheit in der Erreichung hoher Hubzahlen.

Die Aufgabe wurde jedoch lösbar bei Verwendung gesteuerter Ventile, zu deren Ausführung sich die Direction 1882 entschloss, ohne jedoch die vorerwähnten allgemeinen, für die Entwicklung einer normalen Construction sehr ungünstigen Bedingungen abändern zu können.

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(3/4 bis 1cbm pro Minute, 300m Druckhöhe.)

Die Anordnung der ausgeführten Reserve maschine zeigen Fig. 23 bis 27. Die örtlichen Verhältnisse und die allgemeinen Bedingungen machten eine ungewöhnliche Anordnung notwendig, welche möglichst wenig Raum und Fundament in Länge und Breite erforderte, welche aber im übrigen nicht empfehlenswert erscheint. Die Pumpencylinder sind gegen einander gekehrt und unter einander an der Stofsstelle verschraubt; durch letztere geht die Schwungradwelle. Die Schwungräder werden durch Schubstangen von der Traverse aus getrieben. Die Naben der Schwungräder sind geschmiedet, die Schwungringe zweiteilig auf denselben befestigt.

Die Maschine besitzt nur 400mm Hub und ist für 60 Umdrehungen in 1 Minute berechnet.

Trotz vieler ungünstiger Einzelheiten dieser gezwungenen Aufstellung hat sich die Gesammtanordnung bewährt, bis auf den unvermeidlichen Umstand, dass die Pumpenventile und ihre Steuerung zwischen den Schwungrädern während des Ganges schlecht zugänglich sind. Auch konnten an der in Gang befindlichen Maschine alle Beobachtungen und Versuche, welche für die weitere Entwicklung der Ventilconstruction von Wert gewesen wären, nur in beschränktem Masse vorgenommen werden. Zwar wurde die Maschine über der Geradführung und hinter dem rückwärtigen Pumpenkolben überbrückt und die Schwungräder innen glatt verkleidet ausgeführt; die Nähe der letzteren machte aber doch alle Arbeiten an den Ventilen während des Ganges schwierig.

Die Pumpen wurden mit nur je einer Stopfbüchse und mit Umführungsstangen, die Stopfbüchsen mit Metall-Liderung ausgeführt, ähnlich wie die für den Mayrauschacht der Prager Eisen-Industrie Gesellschaft ausgeführten Pumpen (Z. 1883, S. 21). Für die Dampfmaschine war wegen örtlicher Verhältnisse keine durchaus einfache Anordnung möglich; die (Meyer)-Steuerung derselben musste von der Gegenkurbel aus durch Zwischenhebel angetrieben werden.

Für die Dampfableitung wurde zunächst nur der Dampfauspuff in das Pumpensaugrohr vorgesehen, wie sich gleiche Einrichtung unter ähnlichen Verhältnissen bei den Abteufmaschinen des Mayrauschachtes bewährt hatten, und nur ein einfaches Wechselventil (Fig. 25) angebracht, um beim Anlassen der Maschine den Auspuffdampf in den Sumpf leiten zu können. Später wurde eine vollständige Condensation mit Luftpumpe ausgeführt und letztere hinter den Pumpen liegend aufgestellt und unmittelbar vom Gestänge angetrieben.

Die Pumpenventile werden durch eine Querwelle gesteuert, die durch ein Stirnräderpaar von der Schwungradwelle in Umdrehung versetzt wird. Auf dieser Steuerungswelle sitzen 4 Steuerdaumen (unrunde Scheiben), und zwar lose auf der Welle und fest, aber stellbar, mit einer gemeinsamen Zwischenscheibe verbunden, so dass jeder Daumen

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11. Juli 1885.

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Ventile ermöglichen. Die Ventile besitzen nur 75mm Lichtweite und sind mit Hartgummischeiben gedichtet. Aufserhalb der Stopfbüchsen stehen die Ventilspindeln mit Puffern gegen zu hohes Eröffnen und mit Entlastungsfedern in Verbindung.

Im März 1883 wurde diese Maschine an die bestehende Steigrohrleitung unter Einschaltung eines kleinen Windkessels (Fig. 23) angeschlossen und in Gang gesetzt. Nach kurzer Betriebszeit ergaben sich mehrere Mängel, namentlich Stöfse in den Druckventilen, unregelmässige Saugewirkungen und bedeutende Druckschwankungen. Die Ursachen dieser Störungen waren nicht sofort zu erkennen, sondern erst nach längeren Untersuchungen festzustellen, wobei sich schliesslich, wie so häufig in ähnlichen Fällen, die Ursachen als äusserst einfache herausstellten, welche sofortige Abhilfe ermöglichten.

Die

Es ergab sich, dass die Pumpen unter den gegebenen örtlichen Verhältnissen überhaupt nicht vollständig sicher ansaugten, und dass durch den Auspuffdampf die Saugwirkung von Zeit zu Zeit gänzlich unterbrochen wurde. Dagegen versuchte Abhilfe erwies sich nicht als zuverlässig genug. Schwierigkeiten wurden jedoch gänzlich beseitigt, als für vollständige Dampfcondensation mit Luftpumpe gesorgt und der Auspuff in das Saugrohr ganz aufgegeben wurde. Weiter erwiesen sich Anschlussleitung und Windkessel unzureichend und vollständig wirksame Abhilfe wurde durch eine eigentümliche Mitbenutzung der Steigleitung der alten Maschine geschaffen.

Die Ursachen der erwähnten Stöfse in den Druckventilen ergaben sich im Einflusse der Ventilspindeln (Fig. 27), welche

einseitig aus dem Ventilkasten herausgeführt wurden, so dass der Wasserdruck auf den Spindelquerschnitt in Erwartung grofser Bewegungswiderstände unausgeglichen gelassen wurde. Dies zeigte sich bei den Druckventilen als unzulässig. Der Uebelstand wurde dadurch behoben, dass die Entlastungsfedern der Druckventile entfernt und durch Belastungsfedern ersetzt wurden, welche dem einseitigen Wasserdrucke gleich grofse Gegenpressung entgegenstellten. Die Stöfse wurden hierdurch sofort und vollständig beseitigt.

Später wurde ein Druckventil mit einer hydraulischen Ausgleichung des einseitigen Druckes versehen (Fig. 27), indem das obere Spindelende durch eine Stopfbüchse in ein Gehäuse geführt und dieses in beständige Verbindung mit der Steigleitung gebracht wurde. Um ein Zuleitungsröhrchen zu diesem Belastungscylinder zu vermeiden, wurde die Ventilspindel durchbohrt und dadurch ununterbrochene Verbindung mit dem Druckwasser der Pumpe hergestellt. Auch diese Einrichtung hat sofort entsprochen. Trotzdem dürfte es bei neuen Maschinen wohl besser sein, sowohl diese hydraulische sowie die vorerwähnte Federbelastung dadurch entbehrlich zu machen, dass der einseitige Wasserdruck in der Pumpe selbst durch zweiseitig in Stopfbüchsen geführte Spindeln u. dgl. aufgehoben wird. (s. Fig. 22.)

Unmittelbar nach Aufhebung der einseitigen Kraftwirkung auf die Ventile hat die Steuerung in jeder Hinsicht entsprochen. Bei den Saugventilen konnte irgend welcher Einfluss der einseitigen Ventilspindeln nicht beobachtet werden; diese Ventile bewährten sich von Anfang an, und die Saugventile sind diejenigen, bei welchen sich allfällige Mängel der gesteuerten Ventile, namentlich schädliche Einflüsse der veränderlichen Widerstände, der Stopfbüchsen usw., sofort in der empfindlichsten Weise zeigen mussten. Abnutzung der Ventilsitze war bei dem stets vollkommen ruhigen Gange der Ventile auch nach langer Betriebszeit nicht zu erkennen. Die Instandhaltung der Steuerung ergab keine Schwierigkeit, und es zeigte sich genaues Spiel derselben als gar nicht erforderlich.

Die Uebertragung der Steuerungsbewegung durch Zwischenhebel hat zwar den Anforderungen vollständig entsprochen; bei weniger ungünstiger Gesammtanordnung der Maschine hätte die Steuerung jedoch durch unmittelbare Uebertragung der Steuerungsbewegung auf die Ventile wesentlich vereinfacht werden können.

Die Maschine war vom März bis Juni 1883 mit Unterbrechungen in Betrieb; von Juli 1883 bis zum vollendeten Umbau der gröfseren Wasserhaltungsmaschine (September 1884) besorgte die Maschine allein die Wasserhebung bei ununterbrochenem Gange und 55 Umdr. in der Minute.

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Umbau der alten Wasserhaltungsmaschine am
Amalien-Schachte. (Fig. 28 bis 41.)

(1cbm pro Minute, 300m Druckhöhe.)

Der notwendig gewordene Umbau der alten Wasserhaltungsmaschine (Fig. 28 bis 31) wurde schon 1880, unmittelbar nach Ingangsetzung der Wasserhaltungsmaschinen des Mayrauschachtes (Z. 1883 S. 21), vorgesehen, und zwar wurde in Aussicht genommen, die bestehende Zwillingsmaschine in eine Receivercompoundmaschine umzuwandeln, einen Cylinder als Niederdruckcylinder unverändert zu belassen, in den zweiten aber einen Einsatzcylinder von halbem Querschnitt einzuschieben und den verbleibenden ringförmigen Raum für die Heizung zu benutzen, die Umdrehungszahl der Maschine zu verdoppeln und die Pumpenkolben auf die Hälfte zu verkleinern. . Diese Aenderungen wurden auch ausgeführt. Der Receiver musste wegen örtlicher Verhältnisse in wenig vollkommener Weise (Fig. 32) angeordnet und der Niederdruckcylinder ohne Heizung belassen werden. Die Steuerung beider Cylinder wurde beibehalten und nur für richtigere Dampfverteilung abgeändert. Für die Condensation wurde eine einfach wirkende Luftpumpe ausgeführt.

Die Druckpumpen sollten gegen neue ausgewechselt werden, und es waren zunächst Druckpumpen (Fig. 34 u. 35) in Aussicht genommen, ähnlich den am Mayrauschachte bewährten, mit gemeinsamen Ventilkasten für Šaug- und Druckventile und mit je 4 Ventilen auf gemeinsamem Sitze. Zur

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Umbau der Wasserhaltungsmaschine am Amalienschacht in Kladno. Fig. 28. Seitenansicht der alten Maschine. Mafsstab 1:60.

Fig. 32.

Querschnitt der Dampfmaschine.
Mafsstab 1: 60.

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deutscher Ingenieure.

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