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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von in Rohrleitungen
geführten
Fluiden, insbesondere Fluidmischungen aus beispielsweise einem Produktfluid
und einem Reinigungsfluid und/oder aus zwei oder mehr Produktfluiden,
wonach wenigstens ein Molch im Innern der Rohrleitung bewegt wird.
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Bei
der Behandlung von in Rohrleitungen geführten Fluiden handelt es sich
nicht einschränkend um
die Förderung
solcher Fluide zum Befüllen
von beispielsweise Behältern
oder Flaschen. Ebenso fällt hierunter
die Reinigung der Rohrleitung mit einem Reinigungsfluid, bei welchem
es sich um eine Flüssigkeit
oder auch ein Gas, beispielsweise Wasserdampf, handeln kann. Solche
Verfahren kommen vielfältig
zum Einsatz, wozu nur beispielhaft auf die
DE 197 06 578 A1 verwiesen
sei, die sich mit der Getränkeabfüllung befasst
und hier insbesondere mit einer Druckstoßkompensation.
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Auf ähnliche
Vorgehensweisen wird auch bei der pharmazeutischen Industrie zurückgegriffen,
bei der ebenfalls in Rohrleitungen geführte Fluide für die nachfolgende
Portionierung bereitgestellt werden. Insbesondere beim Wechsel von
einem Produktfluid auf ein anderes Produktfluid oder nach einer
Reinigungsphase werden oftmals Fluidmischungen aus den beiden Produktfluiden
oder einem Produktfluid und dem Reinigungsfluid beobachtet, die
insgesamt nicht weiter eingesetzt werden können. Aufgrund dieser bisher
zwangsläufigen
Verlustmengen ergeben sich Kostennachteile.
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Ganz
unabhängig
davon kennt man Verfahren zur Behandlung von Rohrleitungen, bei
denen ein Molch im Innern der Rohrleitungen zumindest hin- und herbewegt wird.
Meistens dient der Molch zur Reinigung der Rohrleitung, wie es beispielhaft
in der
DE 10 2006
020 079 A1 beschrieben wird. Daneben können Molche zur Prüfung von
Rohrleitungen eingesetzt werden, wie dies die
US 5 454 276 oder auch die
DE 199 29 072 A1 offenbaren. – Außerdem kennt man
einen Rohrleitungsmolch durch die
DE 24 35 423 C2 , welcher zum Anzeigen der
Entfernung zwischen einem Punkt und einem oder mehreren anderen
Punkten in der Rohrleitung eingesetzt wird.
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Ungeachtet
dessen sind schließlich
noch Einrichtungen bekannt, um die Position eines solchen Molches
respektive Rohrmolches zu erfassen. Dies geschieht in der Weise,
dass eine Änderung
eines in der Rohrleitung erzeugten elektromagnetischen Feldes durch
die Anwesenheit des metallischen Molches registriert wird (vgl.
JP 09287690 A ). Ähnliches
beschreibt die
US
2004/0211443 A1 . Ein Rohrmolch, welcher einen Signalgeber
umfasst, ist aus
DE
10 2005 059 023 A1 bekannt, wobei dieser Signalgeber mit
einem in der Rohrwandung befindlichen durchlässigen Fenster zusammenwirkt.
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Bei
einem Molch handelt es sich bekanntermaßen um ein Gerät, das ganz
allgemein in der Gas-, Erdöl-
und Produkten-Pipeline-Technik, also in Rohrleitungen, eingesetzt
wird. Der Molch füllt
den Leitungsquerschnitt mehr oder minder aus und wandert entweder
einfach mit dem Produktstrom durch die Leitung oder wird mit Hilfe
von extra aufgewendetem Druck durch die Rohrleitung gepresst. Zum
Einsetzen des Molches in die Rohrleitung kommen sogenannte Schleusen
oder auch Molchfallen zum Einsatz, durch welche der Molch in die
Rohrleitung eingesetzt und beispielsweise von hinten mit Druck belegt
wird. Durch eine solche Schleuse kann der Molch aber auch herausgenommen
werden.
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Bei
der Molchtechnik handelt es sich regelmäßig um ein Förderverfahren
für niederviskose Flüssigkeiten
aber auch für
pastöse
Medien, Pulver, Granulate etc.. Neben der Förderung übernimmt der Molch aber auch
Serviceaufgaben und hier insbesondere die Reinigung oder Messtechnik
sowie Detektion von eventuellen Rohrleitungsfehlern, wie einleitend
bereits beschrieben wurde.
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Molche
haben sich in den geschilderten Einsatzgebieten bewährt, benötigen allerdings
für ihren Antrieb
entweder einen Strom des innerhalb der Rohrleitung geführten Fluids
und/oder einen Gasdruckstrom als Treibmittel. Folglich haben sie
die zuvor angesprochenen Probleme der verlorenen Fluidmischungen
nicht wesentlich beeinflussen können. Hier
setzt die Erfindung ein.
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Der
Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein derartiges
Verfahren zur Behandlung von in Rohrleitungen geführten Fluiden
so weiter zu entwickeln, dass unerwünschte Fluidmischungen von
ihrer Menge her auf ein Minimum reduziert sind und folglich die
Kosten minimiert werden.
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Zur
Lösung
dieser technischen Problemstellung ist bei einem gattungsgemäßen Verfahren
vorgesehen, dass der Molch mittels eines elektromagnetischen Feldes
berührungslos
angetrieben wird.
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Dabei
ist die Auslegung in der Regel so getroffen, dass Mittel zum Erzeugen
des besagten elektromagnetischen Feldes vorgesehen sind, um den berührungslosen
Antrieb des Molches zu gewährleisten.
Bei diesen Mitteln handelt es sich einerseits um zumindest einen
schaltbaren Elektromagneten und andererseits wenigstens einen Permanentmagneten und/oder
ein magnetisierbares Element. Üblicherweise
ist der Permanentmagnet bzw. das magnetisierbare Element im oder
am Molch angeordnet, wohingegen der schaltbare Elektromagnet eine
Anordnung in oder an der Rohrleitung erfährt. Es kann aber auch umgekehrt
verfahren werden, nämlich
dergestalt, dass der Molch den schaltbaren Elektromagneten aufweist,
wohingegen die Rohrleitung mit dem Permanentmagneten und/oder dem
magnetisierbaren Element ausgerüstet
ist.
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Dieses
Verfahren bzw. die entsprechende Vorrichtung zur Behandlung von
in Rohrleitungen geführten
Fluiden ist insbesondere für
Fluidmischungen aus einem Produktfluid und einem Reinigungsfluid und/oder
aus zwei oder mehr Produktfluiden geeignet.
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In
jedem Fall wird der Molch mit Hilfe berührungslos wirkender elektromagnetischer
Kräfte
im Innern der Rohrleitung bewegt. Hier kommen meistens magnetische
Anziehungs- und Abstoßungskräfte zum
Einsatz. Da das elektromagnetische Feld üblicherweise mit Hilfe des
oder der schaltbaren Elektromagneten definiert wird, lässt sich
auf diese Weise seine Stärke
und/oder Dauer verändern.
Dabei hat es sich insgesamt bewährt,
wenn der Molch von einem als Wanderfeld ausgebildeten elektromagnetischen Feld
bewegt wird. Dieses lässt
sich beispielsweise dergestalt realisieren, dass entlang der Rohrleitung mehrere
schaltbare Elektromagnete hintereinander angeordnet und nacheinander
bestromt werden. Dadurch lässt
sich der üblicherweise
mit dem Permanentmagneten ausgerüstete
Molch nach und nach von den einzelnen durch die Elektromagneten
erzeugten magnetischen Felder anziehen und folgt so dem wandernden
elektromagnetischen Feld entlang der Elektromagnete.
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Im
Allgemeinen erzeugt der Elektromagnet ein Magnetfeld mit im Wesentlichen
im Innern der Rohrleitung in ihrer Längserstreckung verlaufenden Feldlinien.
Der Permanentmagnet bzw. das magnetisierbare Element (beispielsweise
ein Eisenkern) des Molches wird größtenteils in seiner Längserstreckung
und in Längsrichtung
der Rohrleitung angeordnet. Dadurch kommt es in Längserstreckung
der Rohrleitung und bei eingeschaltetem Elektromagnet zur Ausbildung
eines Nord- und Südpols
bzw. einer Folge derartiger Magnetpole. Je nach der Polarität dieses
temporären
und mit Hilfe des Elektromagneten erzeugten Magnetfeldes wird beispielsweise
der zum Permanentmagneten gehörige
Nordpol angezogen oder abgestoßen.
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Jedenfalls
bilden der Permanentmagnet (das magnetisierbare Element) und der
eine oder die mehreren Elektromagneten zusammengenommen einen Linearmotor,
bei welchem die Rohrleitung regelmäßig den Stator enthält, wohingegen
der Permanentmagnet (das magnetisierbare Element) den Rotor darstellt.
Die Funktionsweise ist ähnlich
wie beim "Transrapid". Dabei hängt wie
dort die Geschwindigkeit des Molches von der Frequenz des elektromagnetischen
Wanderfeldes ab. Diese kann wie im Übrigen die elektrische Energieversorgung
für den
Elektromagneten insgesamt von einer Steuereinheit mit oder ohne
integrierter Spannungsquelle zur Verfügung gestellt werden. Der Permanentmagnet
bzw. der Eisenkern lässt
sich in den Molch einbetten, z. B. in Kunststoff einbringen.
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Neben
einer linearen Hin- und Herbewegung in Längserstreckung der Rohrleitung
kann der Molch beispielsweise auch in einem querschnittserweiterten
(Halte-)Bereich der Rohrleitung quer zur Längserstreckung bewegt und hier
festgehalten werden. Diese Vorgehensweise empfiehlt sich für den Fall, dass
der gesamte Querschnitt der Rohrleitung für die Führung des Fluids benötigt wird.
Dabei ist die Festlegung des Molches in diesem querschnittserweiterten
(Halte-)Bereich grundsätzlich
sowohl mechanisch als auch elektromagnetisch möglich.
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Darüber hinaus
ist der Molch regelmäßig so ausgelegt,
dass er die Rohrleitung fluiddicht verschließt. Auf diese Weise kann der
Molch nicht nur verschiedene Bereiche der Rohrleitung voneinander trennen,
sondern auch zur Förderung
des Fluids eingesetzt werden. Die Trennung wird dabei in der Regel
zwischen zwei Fluiden vorgenommen.
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Darüber hinaus
können
aber auch zwei oder mehr Molche innerhalb der Rohrleitung Verwendung finden.
Diese lassen sich gegeneinander verfahren. Dadurch wird ein vorzugsweise
abgedichteter Zwischenraum beliebiger Ausdehnung zwischen den Molchen
definiert. Dieser Zwischenraum kann beispielsweise evakuiert werden,
was zumindest eine seitliche Ableitung in dem Zwischenraum voraussetzt.
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Gegenstand
der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Behandlung von in Rohrleitungen
geführten
Fluiden, wie sie im Anspruch 8 beschrieben wird. Des Weiteren die
Verwendung eines durch ein elektromagnetisches Feld antreibbaren
Molches als Trenn- und/oder Förderelement
für durch
Rohrleitungen geführte
Fluide entsprechend dem Anspruch 10.
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In
jedem Fall wird eine völlig
neu konzipierte Möglichkeit
zur Verfügung
gestellt, Fluide innerhalb von Rohrleitungen zu behandeln und insbesondere unerwünschte Fluidmischungen
von ihrer Menge her auf ein Minimum zu reduzieren bzw. die Fluidmischung
gezielt einzustellen. Das gilt namentlich für Fluidmischungen aus verschiedenen
Produktfluiden sowie solchen aus einem Produktfluid und einem Reinigungsfluid.
Denn derartige Fluidmischungen können üblicherweise
bei einer als Produktführungsleitung
ausgeführten
Rohrleitungen anschließend nicht
(mehr) verwendet werden. Derartige Verluste lassen sich nun mit
der Erfindung auf ein Minimum reduzieren.
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Das
gelingt im Kern dadurch, dass sich in der Rohrleitung zumindest
ein berührungslos
hin- und herbewegbarer Molch befindet, welcher einzelne Bereiche
der Rohrleitung beispielsweise voneinander trennen kann. So lässt sich
der Molch unmittelbar in den Bereich einer Zuleitung eines Produktfluids
fahren und sperrt diese Zuleitung von der Rohrleitung ab. Als Folge
hiervon kann die jenseits des Molches befindliche Rohrleitung beispielsweise über eine Spülleitung
gespült
werden oder kann in dieser Rohrleitung zuvor befindliches anderes
Produktfluid problemlos abgezogen werden, ohne dass die Gefahr einer
Mischung mit dem nachfolgend zu fördernden Produktfluid besteht.
Derartiges ist mit einem beispielsweise in der Zuleitung des Produkfluids
befindlichen Ventil nicht möglich.
Denn dieses Ventil lässt sich
lediglich im freien Bereich der Zuleitung anbringen, so dass immer
noch Restvolumina verbleiben, in denen sich Reinigungsflüssigkeit,
ein anderes Produktfluid etc. befinden können.
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Hiervon
hat sich die Erfindung bewusst gelöst, weil die Zuleitungen unmittelbar
und über
ihre gesamte Länge
gesehen abgesperrt werden können. Das gelingt
darüber
hinaus mit einem oder mehreren Molchen, erfordert somit keine teure
und konstruktiv aufwendige Ventiltechnik. Im Übrigen lassen sich hierdurch
Vorfüll-
oder Mischstufen darstellen, indem beispielsweise der Molch die
Zuleitung mit dem Produktfluid geringfügig öffnet. Dabei stellen insgesamt der
eine oder die mehreren querschnittserweiterten Haltebereiche zudem
sicher, dass die Produktführung
insgesamt nicht beeinflusst wird.
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Dabei
versteht es sich, dass die Rohrleitung bei Bedarf mit einer oder
mehreren Schleusen ausgerüstet
ist, um den erfindungsgemäßen Molch
respektive Rohrmolch in die Rohrleitung einbringen zu können. Außerdem kann
der erfindungsgemäße Molch
selbstverständlich
ergänzend
oder alternativ auch durch das in der Rohrleitung strömende Fluid angeströmt und angetrieben
werden. Bei diesem Vorgang ist es selbstverständlich denkbar, dass sich an
beiden Seiten des Molches unterschiedliche Fluide befinden, wobei
ein Fluid zum Antrieb des Molches genutzt wird und das andere Fluid
von ihm verdrängt
wird. Bei den Fluiden handelt es sich nicht einschränkend um
Flüssigkeiten,
grundsätzlich
auch Gase oder sogar fließende
Feststoffe, beispielsweise Granulate die auf diese Weise gefördert werden
können.
Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert;
es zeigen:
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1 die
erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch
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2 eine abgewandelte Ausführungsform im
Bereich einer Querschnittserweiterung der Rohrleitung in zwei verschiedenen
Ausgestaltungen a) und b) und
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3 die
Rohrleitung bei einem typischen Fördervorgang für ein Fluid.
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In
den Figuren ist eine Vorrichtung zur Behandlung von in Rohrleitungen 1 geführten Fluiden dargestellt.
Bei den Fluiden handelt es sich um beispielsweise Getränke aber
auch pharmazeutische Flüssigkeiten
oder allgemein Produktflüssigkeiten, die über die
Rohrleitung 1 zu einem Abfüllort oder dergleichen gefördert werden.
Vorliegend geht es insbesondere um die Behandlung von Fluidmischungen
aus beispielsweise einem Produktfluid und einem Reinigungsfluid,
wie es über
eine an die Rohrleitung 1 entsprechend der 3 angeschlossene Spülleitung 2 in
die Rohrleitung 1 eingeleitet werden kann. Des Weiteren
erkennt man eine weitere Zuleitung 3 und eine Ableitung 4,
die für
die Beaufschlagung der Rohrleitung 1 mit einem Gas und
dessen Abzug im Ausführungsbeispiel
nach 3 eingesetzt werden.
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Die
dargestellte Vorrichtung greift im Wesentlichen auf wenigstens einen
im Innern der Rohrleitung 1 bewegbaren Molch 5 zurück und ist
zusätzlich
erfindungsgemäß mit Mitteln 6, 7 ausgerüstet, welche
ein elektromagnetisches Feld zum berührungslosen Antrieb des Molches 5 erzeugen.
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Bei
den Mitteln 6, 7 handelt es sich einerseits um
einen oder mehrere schaltbare Elektromagnete 7 und andererseits
einen bzw. zwei Permanentmagnete 6. Der Permanentmagnet 6 wird
in oder an dem Molch 5 bzw. von diesem getragen. Dagegen
findet sich der schaltbare Elektromagnet 7 in einer Anordnung
in oder an der Rohrleitung 1. Tatsächlich sind mehrere Elektromagneten 7 vorgesehen,
die mittels einer kombinierten Steuereinheit und Spannungsquelle 8 beaufschlagt
werden und in Längserstreckung
an der Außenwandung
der Rohrleitung 1 angeordnet sind. Auf diese Weise erzeugen
die Elektromagneten 7 ein in 1 lediglich
angedeutetes Magnetfeld, gegenüber
dem sich der Molch 5 mit seinem Permanentmagneten bzw.
seinen beiden Permanentmagneten 6 ausrichtet und bewegt
wird. Das Gleiche gilt für
den Fall, dass anstelle der Permanentmagneten 6 schlicht
und ergreifend ein metallischer Kern für den Molch 5 realisiert
ist. – Grundsätzlich kann
auch umgekehrt verfahren werden, dass nämlich der Molch 5 mit
einem schaltbaren Elektromagneten 7 ausgerüstet wird,
wohingegen die Rohrleitung 1 den metallischen Kern respektive
Permanentmagneten 6 aufweist.
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Eine
kontinuierliche Bewegung des Molches 5 lässt sich
dadurch darstellen, dass mit Hilfe mehrerer Elektromagneten 7 in
Längserstreckung
der Rohrleitung 1 ein elektromagnetisches Wanderfeld erzeugt
wird. Dieses lässt
sich im einfachsten Fall so darstellen, dass die Elektromagneten 7 hintereinander
angeschaltet und dann ausgeschaltet werden, wobei der Molch 5 mit
seinem metallischen Kern bzw. den Permanentmagneten 6 diesem
fortschreitenden elektromagnetischen Feld entlang der Rohrleitung 1 in
deren Längserstreckung
folgt. Dadurch kann der Molch 5 längst der Rohrleitung 1 hin-
und herbewegt werden.
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Man
erkennt, dass der Elektromagnet 7 ein Magnetfeld mit im
Wesentlichen im Innern der Rohrleitung 1 in ihrer Längserstreckung
verlaufenden Feldlinien erzeugt, wie die 1 deutlich
macht. Außerdem
ist die Auslegung meistens so getroffen, dass der Permanentmagnet 6 bzw.
das magnetisierbare Material größtenteils
in Längserstreckung
der Rohrleitung 1 bzw. des Molches 5 angeordnet
ist.
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Im
Rahmen der 2 sind bei beiden Varianten
a) und b) jeweils querschnittserweiterte Bereiche 9 der
Rohrleitung 1 zu erkennen. Dabei fungiert der querschnittserweiterte
Bereich 9 bei der Darstellung nach 2a) in
der Weise, dass der Molch 5 lediglich innerhalb dieses
querschnittserweiterten Bereiches 9 hin und her bewegt
wird und über
entsprechend verschieden ausgestaltete Gleitelemente 10 verfügt. Diese
Gleit-respektive Stützelemente 10 sind umlaufend
ausgestaltet, so dass der Molch 5 die Rohrleitung 1 insgesamt
fluiddicht verschließt.
Auf diese Weise ist der Molch 5 in der Lage, in der Rohrleitung 1 befindliche
und möglicherweise
verschiedene Fluide voneinander zu trennen. Es ist auch möglich, mit
Hilfe des berührungslos
angetriebenen Molches 5 ein in der Rohrleitung 1 befindliches
Fluid zu fördern.
Dieses braucht also nicht selbst unter Druck zu stehen.
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Bei
der Variante nach 2b) fungiert der querschnittserweiterte
Bereich 9 als gleichsam Haltebereich für den Molch 5, der
in diesem Zusammenhang eine Art Ruheposition einnehmen kann. Tatsächlich lässt sich
der Molch 5 in dem querschnittserweiterten (Halte-)bereich 9 der
Rohrleitung 1 quer zur Längserstreckung der Rohrleitung 1 bewegen
und an dieser Stelle festhalten. Das geschieht wiederum, indem entsprechende
magnetische Anziehungskräfte mit
Hilfe eines dortigen speziellen Elektromagneten 7 bzw.
beidseitigen Elektromagneten 7 aufgebracht werden. Da im
querschnittserweiterten Bereich 9 Elektromagneten 7 beidseitig
des Molches 5 vorhanden sind, lassen sich sowohl magnetisch
anziehende als auch abstoßende
Kräfte
aufbauen, so dass der Molch 5 problemlos quer zur Längserstreckung
der Rohrleitung 1 bewegt werden kann. Seine Festlegung
kann magnetisch und/oder mechanisch an der Wandung der Rohrleitung 1 erfolgen.
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Bei
der Variante nach 3 sind zwei Molche 5 entlang
der Rohrleitung 1 platziert. Dabei findet sich der linke
Molch 5 in einer Position, in welcher er eine Zuleitung 11 für ein erstes
Produktfluid 11' verschließt, wohingegen
eine weitere Zuleitung 12 für ein zweites Produktfluid 12' offengehalten
wird. Auf diese Weise kann das zweite Produktfluid 12' über die
Rohrleitung 1 gefördert
werden. Außerdem
ist es möglich,
das zweite Produktfulid 12' in
einen Zwischenraum zwischen den beiden Molchen 5 zu bevorraten.
Das ist jedoch nicht dargestellt. Nach der Förderung lässt sich die Rohrleitung 1 über das
durch die Leitung 3 zugeführte Gas spülen oder auch mit Hilfe einer
Reinigungsflüssigkeit über die
Spülleitung 2.
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Ferner
kann so vorgegangen werden, dass der linke Molch 5 von
dem durch die Zuleitung 11 in die Produktleitung 1 zugeführten ersten
Produktfluid angeströmt
wird und durch das strömende
erste Produktfluid nach rechts in Richtung auf die zweite Zuleitung 12 eine
Bewegung erfährt.
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Diese
Bewegung kann selbstverständlich durch
den gleichsam von den Elektromagneten 7 gebildeten Linearantrieb
in Verbindung mit den magnetisierbaren Elementen bzw. Permanentmagneten 6 des
Molches 5 unterstützt
werden. Bei diesem Vorgang wird das rechts des ersten Molches 5 möglicherweise
vorhandene zweite Produktfluid verdrängt. Dabei strömt das zweite
Produktfluid an dem zweiten Molch 5 vorbei, welcher sich
in einem dortigen querschnittserweiterten Bereich 9 befindet
und generell den Querschnitt der Rohrleitung 1 freigibt.
In der dargestellten Ausführungsform
können
die Molche 5 nicht aneinander vorbei bewegt werden, dies
ist aber in einer nicht gezeigten Variante natürlich vorgesehen. Die Molche 5 selbst
sind zuvor über
eine nicht dargestellte Schleuse in die Rohrleitung 1 eingebracht
worden. Eine zusätzliche
endseitige Schleuse mag für
ihre Entfernung aus der Rohrleitung 1 sorgen.
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In
einer nicht dargestellten Variante ist der mindestens eine Molch 5 oder
idealerweise alle Molche 5 mit einer zentralen Leitung
versehen, welche von dem einen Ende des Molches 5 zu der
anderen Seite des Molches 5 führt, in der Art einer Kurzschlussleitung.
Diese Leitung ist mittels mindestens eines Ventils verschließbar und
kann mindestens teilweise geöffnet
werden. Im geöffneten
Zustand des Ventils kann das in der Rohrleitung 1 vorhandene Fluid
durch den Molch 5 hindurch strömen.
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Die
in den Molchen 5 angeordneten Ventile sind dabei idealerweise
als Sicherheitsventil ausgestaltet, welche abhängig von dem Fluiddruck in
der Rohrleitung 1 oder dem Druckdifferenz, welche auf beiden
Seiten des Molches 5 herrscht, ganz oder teilweise öffnet werden.
Damit ist es möglich
den Molch gegen eine stehendes Fluid zu fahren, ohne das Fluid zu
fördern
oder eine Schädigung
des Leitungssystems sicher zu verhindern. Im einfachsten Fall ist
ein oder beidseitig Berstelement vorgesehen, welches nach dem Bruch
erneuert werden muss.