DE102004061630C5 - Türantrieb, insbesondere Drehtürantrieb - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Türantrieb, insbesondere einen Drehtürantrieb.
- Ein derartiger Türantrieb ist aus der
DE 102 16 982 A1 bekannt. Der Türantrieb besteht aus einer Antriebseinheit, die über eine Ausgangswelle mit einer Tür koppelbar und in einem Gehäuse angeordnet ist, einem Motor, der mit der Antriebseinheit in Antriebsverbindung steht, einem im Gehäuse angeordneten Federkraftspeicher, der mit dem Motor und der Antriebseinheit gekoppelt ist und einer Hydraulikpumpe, die mit dem Motor antriebsverbunden ist. - Ein weiterer Türantrieb ist aus der
DE 295 21 068 U1 bekannt. Aus derDE 40 38 720 C2 ist ein Obentürschließer mit Gleitschienengestänge bekannt, der eine Nocken-Antriebseinheit aufweist, die einen optimalen Türmomentenverlauf und Bedienungskomfort ermöglicht. Vom Prinzip her wäre dieser Obentürschließer daher auch als Türantrieb geeignet, jedoch haben im Rahmen der Erfindung durchgeführte Untersuchungen ergeben, dass beim Aufbringen von Öldruck auf die Antriebseinheit sich eine sehr ungünstige Umwandlung des hydraulischen Druckes in die sich ergebende Hub-Rotations- und erneute Hubbewegung ergibt. Denn ca. 75% der aufzubringenden Leistung sind zum Spannen des Federkraftspeichers eines derartigen Türschließers erforderlich, wohingegen ca. 25% der Leistung zur Beschleunigung der Tür aus dem System abgegeben werden müssen. Da es ferner wünschenswert ist, die schmale Bauweise derartiger Türschließer auch für Türantriebe aufrechtzuerhalten, können die Dimensionen der Bauteile den extrem hohen Belastungen kaum angepasst werden. - Somit ist der bekannte Obentürschließer trotz seiner funktionstechnischen Vorteile kaum als Türantrieb geeignet.
- Ein weiterer Drehtürantrieb ist aus der
DE 197 56 496 C2 bekannt. Dieser Drehtürantrieb weist eine elektromechanische Antriebseinheit auf, die mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe und einer sich daran anschließenden Kraftübertragungseinheit für die angeschlossene Tür versehen ist. Die Kraftübertragungseinheit weist eine Spindel mit einer diese teilweise übergreifenden Spindelmutter auf, die mit einer Zahnstange kraft- und formschlüssig verbunden ist. Obwohl dieser Drehtürantrieb unsichtbar einbaubar ist, ist der Türmomentenverlauf nicht so optimal wie bei den zuvor beschriebenen Türschließern mit Nockentechnologie. Jedoch ist aufgrund der größeren Baubreite der Einbau nicht in Standardprofile möglich. - Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Türantrieb zu schaffen, der vollständig im Tür- oder Rahmenprofil unsichtbar einbaubar, aber auch auf der Tür montierbar ist und keine Sonderkonstruktionen der Türanlage notwendig macht.
- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
- Der erfindungsgemäße Türantrieb macht aufgrund seiner kompakten Bauweise einen unsichtbaren Einbau im Tür- oder Rahmenprofil und damit eine vollständige Integrierung in die Türanlage möglich.
- Insbesondere ist der Einbau in gängige schmale Türprofile möglich.
- Daraus ergibt sich der Vorteil, dass keine das Design der Türanlage beeinträchtigenden Spezialtürprofile und keine Sonderkonstruktionen notwendig sind. Ferner ergibt sich der Vorteil einer wirtschaftlichen Montage bei breiter Verwendbarkeit und überdies ist es möglich, bestehende Türanlagen mit dem erfindungsgemäßen Türantrieb nachzurüsten. Ferner ergibt sich der Vorteil, dass beim erfindungsgemäßen Türantrieb eine direkte Krafteinleitung zum Spannen eines Federkraftspeichers möglich ist. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit einer Vermeidung unnötiger Belastungen der mechanischen Bauteile und eine Senkung des erforderlichen Arbeitsdruckes, da größere wirksame Kolbenflächen zur Verfügung stehen. Ferner ergibt diese Konstruktion den Vorteil einer Erhöhung des Hubvolumens, was den Arbeitsbereich für gängige Hydraulikpumpen verbessert.
- Dadurch, dass die Hydraulikpumpe des erfindungsgemäßen Türantriebes mit einem dem Federkraftspeicher direkt zugeordneten separaten Druckraum in Hydraulikverbindung steht, ergibt sich eine direkte Druckbeaufschlagung und damit eine direkte Krafteinleitung in den Federkraftspeicher, was ganz oder zumindest teilweise die Vorspannung des Federkraftspeichers bewirkt. Hierdurch lassen sich die eingangs erläuterten Nachteile in vollem Umfange beheben.
- Da die aufzubringende Leistung zum Öffnen einer Tür, insbesondere einer Drehtür, mit einem Türantrieb, der für den Schließvorgang und für Brandschutzeignung mit dem Federkraftspeicher versehen ist, in zwei Kraft- bzw. Drehmomentgrößen aufgeteilt wird, ergibt sich der Vorteil, dass beim erfindungsgemäßen Türantrieb durch die Zuordnung separater Druckräume für die Antriebseinheit und den Federkraftspeicher ein geringer Öldruck auf die Antriebseinheit aufgebracht werden kann, da das zum Öffnen und Beschleunigen der Tür erforderliche Drehmoment an der Ausgangswelle der Antriebseinheit geringer ist als dasjenige zur Vorspannung des Federkraftspeichers. Im Rahmen der Erfindung durchgeführte Untersuchungen haben als ungefähre Näherung ergeben, dass in Abhängigkeit von der Türgröße und des Türgewichtes ca. 2/3 bis 3/4 der Antriebsgesamtleistung für die Vorspannung des Federkraftspeichers benötigt werden, wohingegen nur ca. 1/4 bis 1/3 der Gesamtleistung als Antriebsmoment zum Öffnen der Tür erforderlich sind.
- Da beim erfindungsgemäßen Türantrieb eine Aufteilung dieser Gesamtleistung durch das Vorsehen separater Druckräume ermöglicht wird, ergibt sich eine direkte Druckbeaufschlagung des Federkraftspeichers und somit ist es möglich, den größten Teil der Gesamtleistung direkt ohne Umlenkung zur Vorspannung des Federkraftspeichers ausnützen zu können. Dadurch ergibt sich die Vermeidung unnötiger Bauteilbeanspruchungen, Lagerbelastungen sowie Reibungs- bzw. Wirkungsgradverluste. Durch den separaten dem Federkraftspeicher zugeordneten Druckraum werden ferner die wirksamen Kolbenflächen zum Spannen des Federkraftspeichers erhöht und damit wird der erforderliche Systemdruck deutlich abgesenkt und das Hubvolumen erhöht. Als Folge davon wird das Regelverhalten (beim Schließvorgang) verbessert und die Gesamthydraulik unempfindlicher.
- Ferner kann durch das Verhältnis von höherem Volumenstrom zu geringerem Druck eine klein bauende Hydraulikpumpe verwendet werden, deren Pumpenkennlinie wesentlich flacher ausgeführt sein kann, was die Pumpe technisch einfacher und kostengünstiger werden lässt. Ferner ist es vorzugsweise möglich, Druckregel- oder Druckbegrenzungsventile in den Zuflussleitungen oder verschiedene Hydraulikpumpen für die jeweiligen Druckräume zu verwenden, so dass, falls erforderlich, eine Aufteilung und Abstimmung der Kolbenkräfte von Dämpfungs-, Federspann- und/oder Öffnungskolben möglich ist.
- Somit kann erreicht werden, dass das zur Öffnung von Türen an der Ausgangswelle erforderliche Drehmoment mittels eines Dämpfungskolbens und einer Nockenanordnung erzeugt werden kann, wohingegen die Federspannarbeit weitgehend unabhängig davon im zusätzlichen separaten Druckraum erzeugt wird.
- Erfindungsgemäß wird ferner dem Türantrieb ein Motor, vorzugsweise in Form eines Gleich- oder Wechselstrommotors, und eine Pumpenbaugruppe zugeordnet, die das nötige Ölvolumen nebst entsprechendem Druck in den oder die Arbeitsräume des Türantriebes fördert. Damit wird, wie zuvor erläutert, der Federkraftspeicher gespannt sowie über den Antriebsmechanismus ein Drehmoment zur Beschleunigung der Tür erzeugt.
- Die Hydraulikpumpe schiebt hierbei erfindungsgemäß leckagefrei das Hydrauliköl mittels eines Proportionalkolbens aus einem Kompressionsraum in den oder die Arbeitsräume (Druckräume) des Türantriebes. Die Hubvolumen des Pumpen-Kompressionsraumes und des bzw. der Arbeitsräume der Türantriebe sind dabei in geeigneter Form aufeinander abgestimmt.
- Das dem Türöffnungswinkel entsprechende Volumen in dem bzw. den Arbeitsräumen wird praktisch nur aus dem Pumpen-Kompressionsraum verschoben. Offenhalte- und Feststellfunktionen sind deshalb leicht realisierbar. Auch die Öffnungsgeschwindigkeit ist sehr gut steuerbar.
- Erfindungsgemäß ist ferner eine Brandschutz-Freischalteinrichtung vorgesehen, so dass der erfindungsgemäße Türantrieb auch bei Brandschutztüren zum Einsatz kommen kann. Die Brandschutz-Freischalteinrichtung ist vorgesehen, um die Selbsthemmung der Spindel der Hydraulikpumpe ausgleichen zu können, da ansonsten bei einem Energieausfall die Tür aufgrund des nicht abfließenden Öles nicht schließen könnte.
- Die Freischalteinrichtung ist zwischen dem Arbeitshydraulik-Kreislauf des Türantriebes und einem drucklosen Tankraum des Gehäuses des Türantriebes angeordnet.
- Vorzugsweise ist die Freischalteinrichtung in Form eines Magnetventiles ausgebildet, das nach dem Ruhestromprinzip funktioniert und nur bei Bestromung seines Elektromagneten geschlossen ist. Liegt keine Spannung an, drückt eine Rückstellfeder das Magnetventil auf eine Offenposition.
- Die Abschaltung der Versorgungsspannung wird beispielsweise von Rauchmeldern, Brandmeldeanlagen, manuellen Tastern oder auch nur durch einen Stromausfall erfolgen.
- Damit kann das Ölvolumen in den Arbeits- bzw. Druckräumen des Türschließers in den Tankraum abfließen und durch Einwirkung des Federkraftspeichers auf den Türschließermechanismus kann die Tür in jedem Fall selbsttätig geschlossen werden.
- Die in einem solchen Fall in offener Position verbleibende Pumpenspindel nebst dem zugeordneten Proportionalkolben wird nach Wiederherstellung der normalen Betriebszustände von der Steuerung des erfindungsgemäßen Türantriebes in ihre Grundstellung zurückgestellt.
- Vor einem Öffnungsvorgang wird das Magnetventil zum Druckaufbau im Arbeitshydraulikkreis des Türantriebes von der Steuerung des Antriebes geschlossen.
- Hieraus ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass der erfindungsgemäße Türantrieb auch für Brandschutztüren geeignet ist.
- Der erfindungsgemäße Türantrieb zeichnet sich somit insbesondere durch folgende Vorteile aus. Es kann eine preiswerte Pumpe verwendet werden, da der Pumpenaufbau einfach ist. Die Pumpe ermöglicht eine leckagefreie Ausführungsform und arbeitet geräuscharm. Ferner wird ein vollständig variabler, kontrollierbarer Öffnungs- und Schließverlauf ermöglicht. Der erfindungsgemäße Türantrieb ist für kleinste Hubvolumen und hohe Drücke geeignet und optimal für Feststellfunktionen und Offenhaltekonstruktionen.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
- Die einzige Figur der Zeichnung 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Türantrieb
1 , der insbesondere als Drehtürantrieb ausgeführt sein kann. Der Türantrieb1 weist eine Antriebseinheit2 auf, die über eine Ausgangswelle9 mit einer in der Figur nicht dargestellten Tür, beispielsweise über einen Hebel und eine Gleitschiene mit Gleitstück, koppelbar ist. Die Antriebseinheit2 ist in einem Gehäuse13 angeordnet. - Ferner weist der Türantrieb
1 einen Motor3 sowie einen im Gehäuse13 angeordneten Federkraftspeicher4 auf, der mit dem Motor3 und der Antriebseinheit2 gekoppelt ist. - Wie die Figur verdeutlicht, ist der Motor
3 mit einer Hydraulikpumpe5 antriebsverbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform sind der Motor3 und die Pumpe5 am Gehäuse13 angeflanscht. Der Motor3 und die Pumpe5 können jedoch auch separat angeordnet oder im Gehäuse integriert sein. Der Motor3 steht über die Hydraulikpumpe5 und eine erste Hydraulikleitung22 mit einem Druckraum7 in Hydraulikverbindung, der dem Federkraftspeicher4 zugeordnet ist. Über eine zweite Hydraulikleitung23 steht der Motor3 und die Pumpe5 mit einem Druckraum6 in Hydraulikverbindung, der der Antriebseinheit2 zugeordnet ist. Diese Anordnung macht eine Aufteilung der erforderlichen Drücke bzw. Kräfte zum Öffnen der Tür und zum Spannen des Federkraftspeichers4 , der im Beispielsfall eine Druckfeder12 aufweist, möglich, was zu den eingangs erläuterten Vorteilen führt. - Bei der in der
1 dargestellten Ausführungsform ist die Antriebseinheit2 als Nockenantrieb ausgebildet. Dieser Nockenantrieb weist eine Hubkurvenscheibe8 auf, die auf der Ausgangswelle9 angeordnet ist. Die Hubkurvenscheibe8 wirkt mit zwei Kraftübertragungsrollen10 und11 zusammen, die zu beiden Seiten der Ausgangswelle9 angeordnet sind und auf Kurvenbahnen der Kurvenscheibe8 aufliegen. Vom Prinzip her entspricht dieser Aufbau dem Aufbau des Obentürschließers derDE 40 38 720 C2 , deren Inhalt hiermit zum Offenbarungsgehalt vorliegender Anmeldung gemacht wird. - Die Kraftübertragungsrolle
11 ist an einem Dämpfungskolben19 angeordnet, der benachbart zum Druckraum6 im Gehäuse13 gelagert ist. - Die Kraftübertragungsrolle
10 ist an einem Öffnungskolben18 angeordnet, der ebenfalls im Gehäuse13 gelagert ist und an einen Raum20 angrenzt, der über eine Abtrennwand21 vom separaten Druckraum7 getrennt ist. - Wie die
1 verdeutlicht, ist im Druckraum7 ein Federspannkolben17 angeordnet, der die Kraft zum Spannen der Druckfeder12 direkt in diese einleitet. Der Federspannkolben17 ist über eine Kolbenstange24 , die durch die Abtrennwand21 abgedichtet geführt ist, mit dem Öffnungskolben18 verbunden. - Die
1 zeigt ferner, dass die Feder12 mit einem Ende14 an einer Gehäusewand15 der Pumpe5 anliegt, wohingegen sie mit ihrem anderen Ende16 am Federspannkolben17 anliegt. - Wie die
1 verdeutlicht, ergibt sich durch diese Aufteilung der Druckräume zunächst die Möglichkeit, vorzugsweise durch geeignete Hydrauliksteuerungen (Magnetventile, Drosseln oder Ähnliches), eine Aufteilung der erforderlichen Drücke zum Spannen der Druckfeder12 und zum Öffnen der Tür vorzunehmen und dabei die Vorteile der Nockentechnologie ausnutzen zu können. Ferner ergibt sich die eingangs erläuterte, äußerst kompakte Bauweise, die einen völlig unsichtbaren Einbau in Tür- oder Rahmenprofile möglich macht. - Wie die
1 ferner zeigt, weist die Pumpe5 einen Proportionalkolben27 auf, der mittels einer Spindel26 translatorisch bewegt wird. Die Spindel26 kann mit Gewindesteigungen versehen sein oder als Kugelumlaufspindel ausgeführt sein. Die Spindel26 selbst wird vom Motor3 mit oder ohne vorgeschaltetem Getriebe angetrieben. Aufgrund des relativ hohen Drehmomentes und aus Gründen der Positioniergenauigkeit wird vorzugsweise ein Getriebe verwendet. Aus Kraftgründen wird vorzugsweise eine Spindel26 mit Selbsthemmung vorgesehen. Der Proportionalkolben27 kann mit einer Drehwinkelüberwachungseinrichtung genau betätigt werden. - Für den Schließvorgang dreht der Motor
3 die Spindel26 zurück, wodurch auch der Proportionalkolben27 zurückbewegt wird, was einen Kompressionsraum25 , der benachbart zum Proportionalkolben27 angeordnet ist, vergrößert. Das Hydrauliköl aus den Druck- bzw. Arbeitsräumen6 und7 des Türantriebes1 wird mit Hilfe des druckaufbauenden Federkraftspeichers4 zurück in die Pumpe5 geschoben. - Die
1 verdeutlicht ferner, dass der erfindungsgemäße Türantrieb1 mit einer Brand-Freischalteinrichtung28 versehen ist, die im Beispielsfall als Magnetventil ausgebildet ist. Die Freischalteinrichtung28 ist im Beispielsfall in der zweiten Hydraulikleitung23 zwischen dem Druckraum6 und einem Tankraum29 angeordnet, der drucklos ist und in dem bei der dargestellten Ausführungsform die Antriebseinheit2 angeordnet ist. Jedoch ist auch jedweder andere druckfreie Tankraum des Gehäuses13 des Türantriebes1 geeignet. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Türantrieb
- 2
- Antriebseinheit
- 3
- Motor
- 4
- Federkraftspeicher
- 5
- Hydraulikpumpe
- 6
- Druckraum (Antriebseinheit)
- 7
- Druckraum (Federkraftspeicher)
- 8
- Hubkurvenscheibe
- 9
- Ausgangswelle
- 10
- Kraftübertragungsrollen
- 11
- Kraftübertragungsrollen
- 12
- Druckfeder
- 13
- Gehäuse
- 14
- Ende
- 15
- Gehäusewand
- 16
- Ende
- 17
- Federspannkolben
- 18
- Öffnungskolben
- 19
- Dämpfungskolben
- 20
- Raum
- 21
- Abtrennwand
- 22
- erste Hydraulikleitung
- 23
- zweite Hydraulikleitung
- 24
- Kolbenstange
- 25
- Kompressionsraum
- 26
- Spindel
- 27
- Proportionalkolben
- 28
- Freischalteinrichtung
- 29
- Tankraum
Claims (13)
- Türantrieb (
1 ), insbesondere Drehtürantrieb, – mit einer Antriebseinheit (2 ), die über eine Ausgangswelle (9 ) mit einer Tür koppelbar und in einem Gehäuse (13 ) angeordnet ist, – mit einem Motor (3 ), der mit der Antriebseinheit (2 ) in Antriebsverbindung steht, – mit einem im Gehäuse (13 ) angeordneten Federkraftspeicher (4 ), der mit dem Motor (3 ) und der Antriebseinheit (2 ) gekoppelt ist, – mit einer Hydraulikpumpe (5 ), die mit dem Motor (3 ) antriebsverbunden ist, – wobei die Hydraulikpumpe (5 ) in Form einer Proportionalkolbenpumpe ausgebildet ist, die über eine Hydraulikleitung (23 ) mit einem der Antriebseinheit (2 ) zugeordneten ersten Druckraum (6 ) und über eine weitere Hydraulikleitung (22 ) mit einem dem Federkraftspeicher (4 ) zugeordneten separaten mindestens zweiten Druckraum (7 ) in Hydraulikverbindung steht, so dass eine Aufteilung der erforderlichen Drücke bzw. Kräfte zum Öffnen der Tür und zum Spannen des Federkraftspeichers (4 ) erfolgt, und – mit einer Brandschutz-Freischalteinrichtung (28 ), die zwischen einem Arbeitshydraulik-Kreislauf (25 ,22 ,7 ,23 ,6 ) und einem drucklosen Tankraum (29 ) angeordnet ist. - Türantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (
2 ) als Nockenantrieb ausgebildet ist, der eine Hubkurvenscheibe (8 ), die auf der Ausgangswelle (9 ) angeordnet ist, und zwei Kraftübertragungsrollen (10 ,11 ) aufweist, die zu beiden Seiten der Ausgangswelle (9 ) angeordnet sind und auf Kurvenbahnen der Kurvenscheibe (8 ) aufliegen. - Türantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkraftspeicher (
4 ) eine Druckfeder (12 ) aufweist, die sich mit einem Ende (14 ) an einer Gehäusewand (15 ) und mit dem anderen Ende (16 ) an einem Federspannkolben (17 ) abstützt. - Türantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Federkraftspeicher (
4 ) zugeordnete Druckraum (7 ) benachbart zum Federspannkolben (17 ) angeordnet ist. - Türantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Federspannkolben (
17 ) über ein Verbindungsteil (24 ) mit einem Öffnungskolben (18 ) der Antriebseinheit (2 ) verbunden ist, wobei der Öffnungskolben (18 ) eine Kraftübertragungsrolle (10 ) der Kraftübertragungsrollen (10 ,11 ) trägt. - Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der der Antriebseinheit (
2 ) zugeordnete Druckraum (6 ) benachbart zu einem Dämpfungskolben (19 ) angeordnet ist, der die andere Kraftübertragungsrolle (11 ) der Kraftübertragungsrollen (10 ,11 ) trägt. - Türantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (
7 ) durch eine fluiddichte Abtrennwand (21 ) von dem die Antriebseinheit (2 ) aufnehmenden Raum (20 ) des Gehäuses (13 ) getrennt ist. - Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (
3 ) als Gleichstrommotor- oder Wechselstrom-Kleinstmotor ausgebildet ist. - Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe (
5 ) einen translatorisch bewegbaren Proportionalkolben (27 ) aufweist, der mit einer vom Motor (3 ) drehbar angetriebenen Spindel (26 ) zusammenwirkt. - Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Proportionalkolben (
27 ) benachbart zu einem Kompressionsraum (25 ) angeordnet ist, der mit einer ersten Hydraulikleitung (22 ) und einer zweiten Hydraulikleitung (23 ) zu dem Federkraftspeicher (4 ) zugeordneten Druckraum (7 ) und dem der Antriebseinheit (2 ) zugeordneten Druckraum (6 ) in Hydraulikverbindung steht. - Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Freischalteinrichtung (
28 ) als Magnetventil ausgebildet ist. - Türantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hydraulik-Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist, die zwischen einem Raum (
20 ) für die Antriebseinheit (2 ) und einem dem zweiten Druckraum (7 ) benachbarten Zwischenraum des Gehäuses (13 ) angeordnet ist. - Türantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Druckräume entsprechend dem Druckraum (
7 ) mit der zugehörigen Trennwand (21 ) hintereinander geschaltet werden können.
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