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Ringtunnelofen. Gegenstand der Erfindung ist ein Ringtunnelofen zurr
Brennen keramischer Erzeugnisse u. dgl. sowie zum Verschwelen, Rösten, Dörren, Trocknen
beliebiger Rohstoffe oder Halberzeugnisse. Die Erzeugung der erforderlichen Temperaturen
erfolgt durch Muffeln, Heizkanäle oder Röhren, mit Hilfe geeigneter Feuerungen,
wozu alle bekannten Brennstoffe Verwendung finden können. Auch für elektrische Beheizung
durch Widerstands-, Induktions- oder Flammbogen-,virkung ist der Ringtunnelofen
gemäß der Erfindung gleich gut geeignet.
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Insbesondere eignet sich jedoch die Erfindung nach Aufl)au und Wirkungsweise
zur Schaffung eines Kleinofens für mittlere und kleine Leistungen.
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Während man bisher langgestreckte gerade Tunnelöfen von 9o bis i2o
in Tunnellänge baute, war es schon als Fortschritt zu betrachten, diese Länge in
Kreisringform von 3o bis 35 in Durchmesser und bei mittelbarer Heizung mittels beheizter
Ofensohle in etwa 20 m Durchmesser unterzubringen, was einem geraden Tunnelofen
von etwa 6o m Länge entspricht. Allein diese Ofengrößen bzw. Tunnellängen konnten
aus zweierlei Gründen noch nicht recht befriedigen. Einmal wegen des Platzbedarfes,
zum andern wegen der hohen Anschaffungskosten und der in vielen Fällen zu großen
Leistung.
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Bei kleineren Ofenleistungen stellen sich die bisherigen bekannten
Anordnungen der geraden langgestreckten Tunnelöfen in ihrem ganzen Aufbau, Fundamentierung
usw. zu teuer und im praktischen Brennbetrieb zu kompliziert und umständlich.
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Ausschlaggebend ist bei dieser Ofengattung jedoch, daß eine Verkleinerung
der Tunnelabmessungen, insbesondere hinsichtlich der Länge unter ein gewisses Maß
nicht möglich ist. Dieses Mindestmaß bezüglich Länge und Leistung ist bei den einzelnen
Systemen verschieden, es steht in ursächlichem Zusammenhang mit der Wirtschaftlichkeit
der- Brennvorgänge.
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Um allen Anforderungen, die an einen »Kleinofen« zu stellen sind,
gerecht zu -Nverden, muß sich der Ofen nicht nur gut unterbringen lassen, sondern
er muß auch billig und praktisch im Brennbetrieb sowie anpassungsfähig
an
die Erzeugungsmenge sein. Allen diesen Bedingungen wird durch die Erfindung genügt.
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Außer durch die an sich kurze Tunnellänge tritt erfindungsgemäß eine
weitere Verbilligung der Baukosten dadurch ein, daß der Ofen in mehreren Stockwerken
übereinander ausgeführt werden kann, wodurch erheblich an Fundamentierungskosten
gespart wird. Gleichzeitig ist durch diese Bauart die Anpassungsfähigkeit an den
Erzeugungsgang gewährleistet, indem ein oder mehrere Stockwerke in Betrieb genommen
werden. Es kann bei einem einzigen vorhandenen Ringofen durch Aufstockung die Erzeugung
verdoppelt oder v erdreifacht werden. Durch diese Unterteilung bzw. Vervielfältigung
der Ofenleistung wird es außerdem möglich, Brennbetriebe in mehreren Stockwerken
eines Gebäudes zu unterhalten, wodurch erheblich an Transportkosten gespart wird.
Schließlich wird auch die strahlende Wärme eines solchen durch mehrere Stockwerke
reichenden Ofens leichter an Ort und Stelle zur Rauinbeheizung verwendet werden
können als bei den bisherigen langgestreckten Hallenbauten.
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Die volle Ausnutzung dieser Vorzüge gestattet der Stockwerkskleinofen
jedoch erst durch die der Erfindung als Hauptmerkmal zugrunde liegendeAutomatisierung
desBrennbetriebes. Während bisher die Ringtunnelöfen mit mittelbarer Beheizung der
Sohle absatzweise betrieben werden mußten, ist es durch die Erfindung gelungen,
diese Ofenart bei ununterbrochener Drehung der Ofensohle vollkommen selbsttätig
zu betreiben. Die Wartung erstreckt sich lediglich auf die Beobachtung der Feuerführung
und etwa erforderlich werdende Veränderungen bezüglich Einstellung der Brennstoffmenge,
Zugstärke und der Menge Verbrennungsluft. Die sich bei einer Drehung der Ofensohle
periodisch wiederholenden Vorgänge dagegen erfolgen vollkommen selbsttätig. Hierdurch
wird im Kleinbetrieb an Löhnen für sonst nicht voll beschäftigte Personen gespart,
und der ganze Betrieb gestaltet sich Übersichtlicher und einfacher.
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Ein weiterer Vorteil der automatischen Einrichtung ist der, daß gleichzeitig
mittels der Ringkanäle in einfachster und praktischer Weise eine Vorwärmung des
Gases sich erzielen läßt, ohne daß sich dadurch die Anlagekosten des Ofens erhöhen.
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Ferner ist vorgesehen, daß bei Ausbesserungen oder Versackungen des
Brenngutes die ganze Ofensohle gesenkt und gehoben werden kann, und zwar wiederum
nicht durch Aufwendung kostspieliger besonderer Einrichtungen, sondern dadurch,
daß das Senken und Heben der Ofersohle mit der sowieso zur Drehung erforderlichen
Antriebsvorrichtung vorgenommen wird. Für praktisch erschütterungsfreien Gang und
kleinsten Kraftbedarf ist durch Anwendung nur eines einzigen Kugellagers Sorge getragen.
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Das auf der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen
mittelbar mit Gas beheizten Ofen, dessen innere Tunnelwand hängend angeordnet ist,
so daß die Ofensohle, welche auf einem Drehgestell ruht, frei bewegt werden kann.
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Abb. i zeigt einen Schnitt durch den Ofen nach der Schnittlinie a-b-c.
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Im oberen Teil des Schnittes ist nur das die Tunnelwände tragende
Betongerippe ohne die feuerfeste Ausmauerung angedeutet, um auf diese Weise die
stockwerkartige Aufstockung darzustellen, wenn über einem vorhandenen fertigen Ofen
ein zweiter oder dritter Ring angelegt werden soll.
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Abb.2 zeigt einen Grundriß, und zwar nach der Schnittlinie d-e.
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Der in der Füll- und Ausnehmezone ge-
zeichnete Pfeil gibt die
Drehrichtung (ler Ofensohle an.
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Wie bereits in der Einleitung besonders hervorgehoben ist, besitzt
der Kleinofen den Vorzug, in mehreren Stockwerken übereinander angeordnet werden
zu können. Dies wird dadurch erreicht, daß die feuerfesten Wandungen des Tunnels
sowie die wärmehaltenden Isolier- und Schutzwände in ein Betongerippe, Eisenkonstruktion
o. dgl. eingefügt werden, welches aus durchgehenden senkrechten Pfeilern und wagerecht
umlaufenden, die Pfeiler verbindenden Ringgesimsen besteht.
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Die Betonpfeiler sind in Abb. i und 2 durch die Buchstabenfund die
Ringgesimse durch die Buchstaben g und lt bezeichnet. Das Ringgesims g verbindet
die Pfeiler f untereinander, während das Gesims k. von Streben und Unterzügen i
getragen wird, gleichzeitig diese untereinander verbindend. Im oberen Teil der Abb.
i ist dies unter Weglassung des Füllmauerwerks deutlich erkennbar. Die in Unterzügen
endenden Streben i tragen außerdem die Zwischendecke h.
Auf den Ringgesimsen
bzw. deren vorspringenden Rändern sind die konzentrischen Tunnelwände 1 aus feuerfestem
Baustoff aufgeführt, welche, oben durch ein Gewölbe verbunden, den eigentlichen
Brenntunnel in bilden.
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Dieser wird unten durch die ebenfalls aus feuerfestem Stoff gebildete
Ofensohlen abgeschlossen, welche in bekannter Weise mittels in Sandrinnen w eintauchender
Blechr änder i gegen den darunterliegenden Raum
abgedichtet ist.
Während die Tunnelwände nun innerhalb der Pfeilerreilie f und der Streben i ruhen,
sind außerdem zwischen den Pfeilern bzw. Streben isolierende und wärmehaltende Wände
eingefügt, welche zusammen mit den Tunnelwänden Lufträume umschließen. Letztere
schützen die Betonkonstruktion vor schädlicher Erwärmung und können allenfalls von
Kühlluft durchstrichen werden, die wiederum zur Raumbeheizung oder Trockenzwecken
Verwendung finden kann. Der katini p zwischen dein Tunnelgewölbe und der Betonzwischendeck
wird zweckmäßig mit Isoliermasse ausgefüllt.
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Die ganze, in sich ringförmig geschlossene Ofensohlen wird in regelmäßigen
Abständen von einer Anzahl hochfeuerfester Düsenblöcke q, an welche die Gaszuleitungsrohre
s angeschlossen sind, unterbrochen. In der linken Schnitthälfte der Abb. i ist ein
Düsenblock im Schnitt gezeichnet. Gleichzeitig ist darin das Schauloch t in schräger
Anordnung nebst Verschlußkappe zu erkennen, durch welches die Feuerführung von unten
her beobachtet wird. In der rechten Schnitthälfte der Abb. i ist im Innern der Sohle
r: ein runder Längskanal b. ersichtlich, welcher zwischen zwei Diisenblöcken einen
Austritt nach oben hat und hier durch einen feuerfesten Deckel c2 mit Sandringdichtung
verschlossen wird. Dieser Deckel kann durch ein Gestänge d2 und Hebelübertragung
e , von unten her gehob.m werden. Das Heben erfolgt zwangläufi,-durch Drehen der
Ofensohle, indem der Hebel e, mit einer Rolle f., von der Steuerschiene
g" betätigt wird. Da die Kanäle h, Verbindung mit den Düsenkästen haben, kann auf
diesem Wege hocherhitzte Luft zur Verbrennung mit dem Gasstrom gebracht werden.
Auf jeden Düsenblock setzen sich Kopfrahmen f-, in welche die Heizrohre münden.
Die Heizrohre können runden, ovalen, rechteckig oder beliebig anders geformten 0uerschnitt
haben. In jedem Falle besitzen sie am äußeren -.Mantel an mehreren Stellen Verstärkungsleisten
v (Abb. 2), mit welchen sich die Rohre auf die Ofensohlen stützen. Gleichzeitig
bilden die Verstärkungsleisten der einzelnen Rohre durchgehende Leisten, welche
quer zum Tunnel liegen und als Stützpunkt für den Aufbau des Brenngutes dienen.
Die einzelnen Verstärkungen um die Heizrohre sind so ausgebildet, (laß schmale Spalte
zwischen den einzelnen Rohren entstehen, durch welche von unten nachströmende. Luft
hindurchtreten kann. Die Luft erhitzt sich beim Durchgang auf Hochglut und gibt
die auizenommene Wärme wiederum an das Brenngut ab. Abgekühlt fällt die Luft seitlich
zwischen Brenngut und Tunnelwand herab und tritt von beiden Seiten unter die Heizröhren.
Die Ofensohlen ist zu diesem Zweck unterhall) der Heizröhren von der Mitte der Sohle
nach den Rändern zu abgeschrägt, wie aus der rechten Schnittseite der Abb. i ersichtlich.
Die gesamte, in sich geschlossene ringförmige Ofensohle wird getragen von einer
Anzahl Arme v aus Eisenkonstruktion, «-elche an einer Stalilgußnabe w befestigt
sind. Diese besitzt in ihrer Längsbohrung ein kräftiges Gewinde, durch welches sie
.nach Art einer Mutter auf dein entsprechenden Gewinde einer langen Buchse a1 auf-
und abgeschraubt werden kann. Die Buchse a1 ist drehbar um die Säule b1 angeordnet,
welche ihren Stützpunkt in der Grundplatte cl und dem Fundament dl hat. An ihrem
oberen Ende ist die Säule b1 mittels Befestigungsplatte e1 mit der Zwischendecke
k verankert und trägt bei Anordnung einer weiteren Ofenetage die Grundplatte f1,
die Tragsäule g1 und die Gcwindebuchse hl. Die Gewindebuchsen dl bzw. hl, welche
die Drehung der Ofensohlen zu übernehmen haben, ruhen jeweils auf einem Druckkugellager
i" wodurch ein leichter, erschütterungsfreier Gang erzielt wird. Der Antrieb der
Buchse a1 erfolgt durch ein Stirnräderpaar k1, das seine Drehung durch eine V orgelegewelle
1l erhält. Letztere ist an der Zwischendecke gelagert und trägt ihrerseits oberhalb
letzterer ein Kegelrad in, das seinen Antrieb von der Welle n1 erhält. Diese wird
schließlich außerhalb des Ofens mittels Motors oder Riemenantriebs f.= über ein
Schneckenvorgelege e, angetrieben. Auf diese Weise erhält die Ofensohle eine der
Brenngeschwindigkeit im Ofen angepaßte langsame Umdrehung. Der Antrieb kann natürlich
mit Hilfe bekannter Maschinen= elemente auch in anderer zweckentsprechender Weise
erfolgen.
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Bei normalem Gang des Ofens überträgt sich nun die Drehung der Gewindebuchse
a1 auf die Gewindenabe c, ohne daß das Gewinde eine schraubende Bewegung ausführt,
weil es Selbsthemmung besitzt. Verhindert man dagegen die Gewindenabe an der Drehung,
indem die Ofensohle festgehalten wird, so schraubt sich die 'Nabe durch Verwendung
der gleichen Antriebskraft nach oben oder unten. Damit die Schraubbewegung genügend
schnell vonstatten geht, wird das Übersetzungsverhältnis des Antriebes entsprechend
verändert.
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Diese Einrichtung dient dazu, die ganze Ofensohle abzusenken, wenn
aus irgendeinem Grunde das Brenngut versackt ist oder Ausbesserungen auszuführen
sind.
Die Gaszuführung der Ofensohle erfolgt nicht, wie bisher bei
Ringtunnelöfen üblich, periodisch durch Kupplung der Gasanschlüsse, sondern ohne
Unterbrechung. Dadurch ist auch eine ununterbrochene Drehung der Ofensohle möglich,
und der Brennbetrieb erfolgt somit vollständig automatisch. Das gleiche gilt für
die Absaugung der Verbrennungsgase und für die bereits erwähnte Umleitung der Verbrennungsluft
mittels der Kanäle b2 und der zwangläufig betätigten Deckel cz.
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Die Zuführung des Gases vom Gaserzeuger erfolgt vom Hauptspeiserohr
durch das Rohr x, welches in den Ringkanal o, mündet, und kann im Bedarfsfalle durch
ein Ventil g2 unterbrochen werden. Der Ringkanal o, verläuft im Innern des Ofenringes
konzentrisch zur Ofenachse und ist mit der Deckenkonstruktion fest verankert. Im
Innern trägt jedoch der gemeinsame Ringkasten nochmals einen umlaufenden Ringkanal
p1, welcher die Verbrennungsgase aufnimmt und mittels des Rohres y außerhalb des
Ofens an den Schornstein oder den Saugventilator angeschlossen ist. Zur Regelung
der Zugstärke oder zur vollständigen Unterbrechung dient der in das Rohr y eingebaute
Schieber h2. Außerdem wird der Ringkanal ¢, in geeigneter Weise derartig vom Ringraum
o, umschlossen, daß beim gleichzeitigen Durchströmen beider durch die noch recht
heißen Verbrennungsgase eine Vorwärmung des Gases erfolgt.
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Beide Ringkästen sind nach unten offen und bilden in geeigneter Weise
Tauchränder, welche in den mit Sand o. dgl. gefüllten Ringkasten v, eintauchen.
Dadurch werden die Ringräume o, und p1 gasdicht gegen die Außenluft abgeschlossen
und können sich doch reibungslos drehen. Der Ringkasten v, wird zu diesem Zweck
vom Armkreuz y getragen, dessen Drehung er mitmacht. An der Unterseite des Ringkastens
sind Umsteuerventiles, angebracht, welche mit je zwei Anschlußstutzen r, und q,
in Verbindung stehen. Diese ragen in das Innere der Ringkanäle o, und p, und reichen
mit ihrer Ausmündung über die Sandfüllung hinaus. Sie stellen somit eine dauernde
Verbindung mit den von den Gasen im Innern durchströmten Ringkanälen o, und p, her.
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Die auf den Umfang verteilten Ventile sind andererseits durch Rohres
mit den Düsenkästen q verbunden und werden durch geeignete Nockenhebel t, und Rollenhebel
z, betätigt. Die Betätigung der Rollenhebel z, erfolgt jedoch automatisch, und zwar
dadurch, daß die Rolle des Hebels infolge der Drehung des Ofens an einer Schiene
ia, entlang läuft, welche an den Betonstreben i befestigt ist. Diese Schiene besitzt
an den erforderlichen Stellen des Umfanges Erhöhungen bzw. Vertiefungen, wodurch
die Steuerung der Ventile im gegebenen Zeitpunkt erfolgt. Außerdem besitzen die
K ockenhebel geeignete Einstellvorrichtungen, wodurch es möglich ist, daß die Ventile
unabhängig von der Steuerschiene je nach Bedarf mehr oder weniger weit geöffnet
werden. Die Einrichtung der Steuerschiene ist ferner so getroffen, daß in der Hochfeuerzone
mindestens zwei Ventile voll geöffnet sein können. Im gleichen Augenblick, in dem
infolge der Drehung des Ofens ein Ventil die Hochfeuerzone verlassen hat und nach
Vorstehendem automatisch geschlossen wird, öffnet sich ein neues Ventil.
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. Im Bedarfsfall kann auch die Einrichtung so getroffen werden, daß
gleichzeitig drei oder mehr Ventile geöffnet sind. Es trifft dies vornehmlich für
die Zone zu, in welcher das Absaugen der Verbrennungsgase bewirkt wird. Die Zone
liegt normalerweise, in Pfeilrichtung w, (Abb. 2) gesehen, kurz hinter der Füllzone.
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Durch Ändern der Steuerschiene kann je-
doch die Absaugzone
an andere Stellen des Umfangs verlegt werden. Das gleiche gilt für die Hochfeuerzone,
die der Füll- und Ausnahmezone ungefähr gegenüberliegt, jedoch aus besonderen Erwägungen
heraus, die sich aus den Eigenschaften des Brenngutes ergeben, nach vor- oder: rückwärts
verschoben werden kann.
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Auf diesen Vorteil der Ofenanordnung sei besonders hingewiesen, da
es durch einfaches Auswechseln der Steuerschiene jederzeit leicht möglich ist, die
Länge der Vorwärme-und Abkühlzone der jeweiligen Beschaffenheit des Brenngutes anzupassen.
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Die für die Verbrennung erforderliche Luft wird mit Hilfe der Saugwirkung
des Schornsteins oder eines Saugventilators der Füll- und Ausnehmezone durch die
Austrittsöffnung des Tunnelendes entnommen.
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Da in der Füll- und Ausnehmezone stets ein Teil der Ofensohle frei
von Brenngut ist, wird an dieser Stelle der jeweils freigelegte Deckel a;, (Abb.
2), womit die Düsenkästen abgedeckt sind, gehoben. Vor die auf diese Weise freigelegten
Mündungsöffnungen der Heizkanäle oder Röhren wird ein Blatt Papier gelegt, so daß
der Heizröhrenring unterbrochen wird.
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Durch diese Maßnahme wird die vom Schornstein angesaugte Luft gezwungen,
den Weg durch den Tunnel zu nehmen, wobei sie sich am heißen Brenngut in bekannter
Weise anwärmt, dabei letzteres kühlend.
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In der Kühlzone sind jedoch, wie bereits eingangs erwähnt, die Verschlußdeckel
c., der
Verbindungskanäle b2 zwischen Tunnelinnern und Düsenkästen
geöffnet.
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Die erhitzte Luft wird daher durch diese Verbindungskanäle nach den
Düsenkästen abgesaugt und gelangt schließlich hier mit dem Gasstrom in der Hochfeuerzone
zur Verbrennung. Die erforderliche Anzahl der gleichzeitig geöffneten Verschlußdeckel
c.. und deren jeweilige Lager zur Hochfeuerzone wird durch entsprechende Ausbildung
der zugehörigen Steuerschiene geregelt.
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Von besonderer Wichtigkeit ist -der Umstand, daß beim Kleinofen infolge
der über der Sohle angeordneten Heizröhren breite, aber niedrige Tunnelquerschnitte
gewählt werden können, derart, daß beispielsweise die Breite des Tunnels ein Vielfaches
der Höhe beträgt. Diese Ausführungsart kommt bei Trocken- sowie Dörr- und Röstöfen
besonders in Betracht. Beim keramischen Brennvorgang gewinnt diese Frage dadurch
an Bedeutung, daß das Brenngut bei breiter Schichtung, aber geringer Höhe ganz ohne
Füllmaterial bzw. Kapseln gebrannt werden kann, wodurch allein schon Ersparnisse
bis zu 5o Prozent und darüber erzielt «-erden können, abgesehen davon, daß die Erwärmungs-
und Abkühldauer sich weiter verringert und die Tunnellänge bzw. die Brennzeit auf
das in der Einleitung erwähnte Mindestmaß herabgesetzt werden kann. Der bei breiter
Sohle durch deren ringförmiger. Verlauf und daher unterschiedlichen Länge des äußeren
und inneren Umfanges zu befürchtenden ungleichen Erwärmung wird durch die unterteilte
Feuerführung in einzelne Ringmuffeln begegnet. Beim Kleinofen mit mittlerer Gaszuführung
«-erden die Heizröhren mit ihrem Ouerschnitt bzw. Durchströmungswiderstand der unterschiedlichen
Länge des Umfanges entsprechend angepaßt: